麦胚蛋白聚集行为及其钙离子螯合肽的制备与评价

【摘要】矿物元素钙对人体健康非常重要，膳食中缺乏钙元素会导致多种疾病。金属螯合肽在改善矿物元素缺乏上具有潜在应用价值，目前越来越多的具有促进和提高矿物元素生物利用度的金属螯合肽被发现和鉴定。食物源螯合肽因其营养、安全已经被用于钙强化相关的功能食品和保健品的开发。本研究采用蛋白酶水解麦胚蛋白释放出具有钙离子螯合活性的麦胚肽，可为相关食物源螯合肽的研究和开发提供实验依据。为了获得麦胚蛋白的最佳提取方案，论文采用含有2个独立变量（溶解pH值和沉淀pH值）的中心组合设计模型和双变量相关分析同时考察了碱溶和酸沉pH值对麦胚蛋白得率和功能性质的影响及其相关性。结果表明，碱溶pH值和酸沉pH值对麦胚蛋白得率影响均显著（p<0.05），且碱溶pH值与得率（r=0.785，p=0.000）、吸油性（r=0.752，p=0.000）、乳化性（r=0.697，p=0.001）均呈正线性相关；酸沉pH值与吸水性（r=-0.863，p=0.000）呈负相关；麦胚蛋白各功能性质中仅吸油性与乳化性（r=0.753，p=0.000）、吸水性与起泡性（r=0.503，p=0.034）正线性相关；得率只与吸油性（r=0.820，p=0.000）、乳化性（r=0.683，p=0.002）呈正线性相关，其余不显著；当S/P=9.5/4.0（S=碱溶pH值，P=酸沉pH值）时，麦胚蛋白具有最高得率值36.64%，同时泡沫稳定性表现出最大值91.67%，但最大吸水性（3.99gg-1）出现在S/P=10.2/3.3，吸油性、乳化性和起泡性（分别为2.98gg-1，0.207，150%）的最大值在S/P=9.5/3.0，乳化稳定性（76.09%）的最大值则在S/P=10.5/4.0。这使得加工者可以在不显著影响产量的前提下通过适当调节pH值来获得实际所需功能特性的分离蛋白。利用金属盐控制蛋白质聚集体的形成来提高溶液的溶解性对于蛋白质在食品中的应用是非常重要的。实验考察了麦胚球蛋白（WGG）在酸化、热处理和Ca2+诱导条件下的聚集-解聚集、溶解性、表面特性和蛋白微结构性质的变化。得到如下结论：麦胚球蛋白溶液在pH5.0（即等电点，pI）和95℃热处理时，具有最大浊度（A400=1.3）和最小溶解性（20.3%）；加入50mmol/LCaCl2至WGG的分散液中，溶解度呈现先增加和后下降的趋势：相对于不加钙的WGG溶液，pH<pI（pH5.0~1.0）时溶解度从38.9%提高到76.3%，Ca2+诱导解聚集；而对于pH>pI（pH6.0~9.0）的溶解度从20.3%降低到12.2%，Ca2+促进聚集；不同热处理（55~95℃，pH2.0）条件下，浊度随加热温度的升高而显著增加（p<0.05）；加入50mmol/LCaCl2后，溶解度显著提高（p<0.05）；在pH（pH1.0~5.0）和酸热（pH2.0，55~95℃）处理条件下的解聚集指数（代表聚合物解聚集程度）均是一个恒定值y=0.5；Ca2+浓度（100mmol/L）对溶解度影响显著（p<0.05），由95℃时对照样品（不加Ca2+）的26.9%提高到66.8%；麦胚球蛋白聚集-解聚集过程中的疏水性（H0）、δ-电位和蛋白微观形态（SEM）变化结果表明，WGG由粗糙的不规则大团块降解为均匀分散的微粒，加入二价阳离子Ca2+可以通过增强静电斥力促进蛋白聚集体的解离。以麦胚蛋白为原料，利用蛋白酶限制性酶解技术和金属离子螯合技术制备麦胚肽-钙络合物，并采用现代分析技术如紫外-可见（UV-Vis）光谱法和傅立叶变换红外（FTIR）光谱来表征该络合物的结构特性。由碱性蛋白酶（Alcalase2.4L）制备的水解度为21.5%的麦胚蛋白酶解液具有最高的钙结合能力和络合物得率，分别为18.0mg(g蛋白)-1、32.5%；经超滤膜截留后的组分P2（3K<Mw<5K）的钙离子结合能力显著高于其他分馏组分（p<0.05），其钙含量提高到67.5mg(g蛋白)-1；高钙螯合肽中的氨基酸残基Glu、Arg、Asp和Gly含量与疏水性氨基酸比例（44%）最高，表明酸性氨基酸的羧基与疏水性氨基酸含量对结合钙能力起到了重要作用；分子量<2000Da的肽段具有高钙亲和特性；紫外-可见光谱（UV-vis）和红外光谱图（FTIR）表征麦胚肽-钙络合物发现，Ca2+与麦胚肽中的酰胺键发生了作用，形成了基态络合物；Ca2+主要与羧基的氧原子和氨基氮原子相互作用键合到麦胚肽上。因此，麦胚蛋白是生产钙螯合肽的很有潜力的蛋白资源，可作为生物活性成分应用于健康食品中。通过体外模拟胃肠道消化实验比较了麦胚肽-钙络合物与无机钙和葡萄糖酸钙体外消化后钙的生物利用度（包括释放量、可溶性以及透析度）。结果表明，麦胚肽-钙络合物有着更高的生物利用度：胃中消化2h后，钙的释放率达90%以上；胃肠中消化8h后的溶解度和透析率分别维持在80%和43%的高水平；麦胚肽-钙络合物依赖于胃酸的酸化能缓慢释放Ca2+，相对于CaCO3和葡萄糖酸钙的快速释放能减少对胃的刺激；在植酸、草酸和膳食纤维等抑制剂的影响下，麦胚肽-钙络合物仍具有较高的生物利用度：植酸存在时，胃肠道消化2h后其溶解性和透析率分别降低至77%和35%；添加草酸后，分别降低到75%和24%；膳食纤维影响较大，分别降低到45%和21%；但生物利用度均高于CaCO3和葡萄糖酸钙，是理想的钙补充剂；麦胚肽-钙络合物在模拟胃肠道消化过程中具有生物稳定性，是吸收和输送钙元素的良好载体。
【作者】刘凤茹；
【导师】陈正行；
【作者基本信息】江南大学，粮食、油脂及植物蛋白工程，2014，博士
【关键词】麦胚蛋白；解聚集；麦胚肽；钙离子；络合物；

【参考文献】
[1]赵小雨.试用买卖合同若干法律问题研究[D].沈阳师范大学,法律,2014,硕士.
[2]孙华梅,李一军,黄梯云.管理信息系统的发展与展望[J].运筹与管理,2004,06:1-5.
[3]彭永臻,邵和东,杨延栋,张树军,甘一萍,张亮.基于厌氧氨氧化的城市污水处理厂能耗分析[J].北京工业大学学报,2015,04:621-627.
[4]谭洪青.村民委员会制度研究[D].吉林大学,法律,2004,硕士.
[5]刘晓鸥.泰国成教委汉语教学实践报告[D].吉林大学,汉语国际教育,2014,硕士.
[6]许振排.平衡计分卡在公共部门绩效评估中的应用研究[D].浙江工商大学,行政管理,2013,硕士.
[7]王寒.山东省上市公司高管团队背景特征与企业绩效关系研究[D].青岛大学,金融学,2013,硕士.
[8]廖振远.海洋水产农牧化的先驱——著名海洋生物学家曾呈奎院士[J].中国科学院院刊.2004(04)
[9]王玉祥.非晶态Ru合金催化剂用于培哚普利中间体制备的应用研究[D].温州大学,应用化学,2012,硕士.
[10]冯雪,刘春兰,冯正祥.向江泽民主席献策:炸开喜马拉雅山修筑青藏大运河[J].决策与信息.1999(08)
[11]冯爱玲.基于短时傅里叶变换的胎心率检测算法与实现[D].广东工业大学,模式识别与智能系统,2014,硕士.
[12]郑楠.当代中国大学生社会主义核心价值观教育问题研究[D].山东大学,思想政治教育,2012,硕士.
[13]虞轶俊.十字花科蔬菜害虫综合治理技术研究与推广[D].浙江大学,农业推广,2004,硕士.
[14]张红军.某药店管理系统的设计与实现[D].厦门大学,软件工程,2014,硕士.
[15]BAEGJANGMI（白蔷薇）.消瘤祛毒饮联合CTX对H22肝癌小鼠瘤重、免疫细胞细胞计数以及巨噬细胞吞噬功能的影响[D].吉林大学,中西医结合临床,2014,硕士.
[16]李克敏.颗粒增强铜基自润滑材料的制备及其载流摩擦磨损性能研究[D].河南科技大学,材料学,2014,硕士.
[17]娄海波.击剑运动员弓步刺技术核心肌群表面肌电与等速力量的研究[D].苏州大学,运动人体科学,2012,硕士.
[18]张振华.大截面模具钢锻件内部空洞缺陷的闭合研究[D].上海工程技术大学,材料加工工程,2011,硕士.
[19]赵辉.我国商业银行服务营销现状及策略研究[D].东北财经大学,企业管理,2003,硕士.
[20]王文瑞.宝钢三期二炼钢二连铸三电系统概述(下)[J].冶金自动化,2000,03:1-4+13.
[21]杨振.基于价值链会计的企业成本核算的研究[D].兰州大学,会计学,2013,硕士.
[22]李伟杰.基于UWB信号室内定位系统性能优化研究[D].哈尔滨工业大学,信息与通信工程,2013,硕士.
[23]任小君.我国城市消防视觉文化形象价值研究[D].西南大学,美术学,2014,硕士.
[24]高筱菲.基于RPL的无线传感器网络分簇路由研究与实现[D].北京交通大学,2014.
[25]杨磊.趣味篮球对初中生抑郁与焦虑影响的实验研究[D].河北师范大学,体育教育训练学,2012,硕士.
[26]周敏慧.论医疗侵权举证责任分配[D].南京师范大学,法律,2012,硕士.
[27]姚芳.槲皮素对反应性星形胶质细胞作用的分子机制[D].南方医科大学,临床检验诊断学,2012,硕士.
[28]陶丽艳.小学古诗文阅读教学研究[D].内蒙古师范大学,学科教学（专业学位）,2013,硕士.
[29]张静.软件可靠性模型研究[D].西安电子科技大学,机械工程,2012,硕士.
[30]阮南燕.职业化路途中悠扬的驼铃[D].广西师范大学,中国现当代文学,2003,硕士.
[31]王刚.论射礼中蕴含的儒家养生思想[D].曲阜师范大学,民族传统体育学,2013,硕士.
[32]别宗霖.不同深度针刺太阳穴预防性治疗缓解期偏头痛的临床研究[D].北京中医药大学,中医学,2014,硕士.
[33]李慧勤.西塞罗的道德责任观及其当代价值[D].郑州大学,思想政治教育,2013,硕士.
[34]郜烨.C公司员工招聘体系优化研究[D].中国地质大学（北京）,工商管理,2014,硕士.
[35]吴岭.多壁碳纳米管的表面化学修饰调控细胞自噬的研究[D].山东大学,分析化学,2014,博士.
[36]谢宇飞.英美法上的震惊损害赔偿制度及其对中国的借鉴意义[D].华中科技大学,法律,2013,硕士.
[37]杨照久.加强环保措施减轻铁路污染[J].中国铁路.1999(04)
[38]马捷.南京市外商直接投资对经济发展的影响研究[D].南京农业大学,金融学,2012,硕士.
[39]方丹丹.A Study on Standardization of Court Interpreting and Suggestions for Chinese Mainland[D].中国政法大学,英语语言文学,2013,硕士.
[40]代雷雷.基于紫外光谱的水质有机物污染异常检测方法研究[D].浙江大学,2014.
[41]陈成.大肠癌组织中EDNRB启动子甲基化状态检测[D].宁波大学,内科学,2014,硕士.
[42]黄达强.损失厌恶与偏好异质性——来自神经经济学的证据[J].南方经济,2014,07:88-93.
[43]林皞.长春市高新区创业环境体系构建[D].吉林大学,工商管理,2013,硕士.
[44]钟广有.竖炉硅晶体管逻辑元件控制系统[J].冶金自动化,1981,05:12-14.
[45]王俊.数据仓库技术在税收分析系统开发中的应用[D].南昌大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[46]赵佳.钪掺杂铌酸锂晶体制备与电学性能研究[D].哈尔滨工业大学,材料学,2013,硕士.
[47]刘学.非均质岩体压剪破坏数值模拟研究[D].辽宁工程技术大学,工程力学,2012,硕士.
[48]王慧文.城市社区体育公共服务体系构建的个案研究[D].西南大学,体育人文社会学,2013,硕士.
[49]张琪.我国海洋环境污染之行政法律责任分析[D].大连海事大学,法律,2013,硕士.
[50]马苓.高等学校管理流程分析与改进研究[D].河北工业大学,管理科学与工程,2004,硕士.