啤酒糟多肽的分离纯化及降血糖活性研究

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啤酒糟(BSG)是生产啤酒的主要原料麦芽、大米和啤酒花经糖化、糊化工艺进行过滤或压滤之后残留的固体物质。长期以来,大多数厂家主要是将湿糟作为粗饲料直接低价出售,有少数厂家则是将啤酒糟直接排放,不仅造成严重的环境污染,还导致资源的浪费。啤酒糟是一种很好的蛋白质资源。本研究以啤酒糟为原料,利用酶解法制备生物活性多肽,经过超滤、凝胶层析系统、反相高效液相色谱等方法的分离纯化,通过氨基酸分析仪、凝胶排阻色谱等分析手段鉴定其结构,进一步考察啤酒糟多肽对实验性糖尿病小鼠的影响,并初步探讨了降血糖机制。本论文的主要研究内容及结果如下:1、对蛋白提取率的单因素试验结果表明,啤酒糟蛋白的最适提取条件为液固比为30mL/g、醇-碱比为1:2(mL:mL)、提取温度为45oC、提取时间为60min;利用碱性蛋白酶Alcalase水解啤酒糟蛋白以获得多肽,由正交试验确定最佳水解条件为:水解时间6h、液固比120mL/g、加酶量0.20mL/g、pH8.0、水解温度50oC。在此条件下,啤酒糟蛋白多肽产量达到24.98 g/100g啤酒糟蛋白。2、啤酒糟粗多肽通过5kDa截留分子量的超滤膜分离成两部分,分子量<5kDa的多肽组分的体外降血糖试验结果表明:多肽浓度3.975mg/ml时,其对α-糖苷酶活性抑制率最高达到70.42%。进一步的凝胶排阻色谱分析表明,分子量<5kDa的多肽由五部分组成,其分子量组成为3749Da、2544Da、885Da、631Da、453Da。降血糖多肽通过高效液相色谱系统得到较好的分离,出现五个峰,由此证明经5kDa超滤膜纯化后的啤酒糟多肽由五个组分构成。根据其氨基酸组成,同>5kDa组分多肽相比,分子量<5kDa的多肽的Asp、Glu、Pro含量有一定的提高,而其Ala、Val、Met、Ile组成有所降低。3、凝胶柱的分离条件的优化结果表明:多肽含量为25mg/mL时,凝胶系统加样量为4.0mL,流动相洗脱速度为选择2.0 mL/min,此条件下,降血糖肽被分离成八个组分,分离效果较好。对α-糖苷酶的活性试验结果表明:组分H的抑制率最高,达到45.48%。组分H的高效液相色谱法检测结果表明:组分H结构单一,符合纯化要求。5、啤酒糟多肽急性毒性试验表明其无毒安全。啤酒糟多肽能显著减轻糖尿病小鼠体重减轻、多食、饮水量增多的病症;能降低糖尿病小鼠的血糖,均下调至糖尿病诊断标准11.1mmol/L以下,发挥有效的延缓血清总胆固醇和甘油三酯水平显著升高作用,提示啤酒糟多肽对糖尿病小鼠的高胆固醇及高甘油三酯具有明确的控制作用。6、通过测定实验性糖尿病小鼠的胰/体比、胰岛素含量、肝糖原含量以及与糖代谢紧密相关的己糖激酶(Hexokinase,HK)和琥珀酸脱氢酶(Succinatedehydrogenase,SDH)的变化情况,初步推导出啤酒糟多肽的降血糖机制。结果表明,啤酒糟多肽的降血糖机制可能是通过保护小鼠胰岛细胞,改善外周组织摄取和利用糖障碍的情况,增加糖原的合成,葡萄糖转化为6-磷酸葡萄糖和三羧酸循环能力增强,使血液中葡萄糖不断减少,从而降低糖尿病小鼠的血糖浓度。
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