小麦谷朊蛋白ACE抑制肽超声辅助酶解制备技术研究

【摘要】高血压是心血管疾病的主要诱因,传统控制和预防高血压病的方法是使用合成的ACE抑制药物以及坚持健康的生活方式和改善饮食。然而,近年来各国学者对具有抗血压功能食源性多肽越来越感兴趣,原因在于合成ACE抑制药物存在一定的副作用。鉴于传统蛋白酶解法制备ACE抑制肽存在效率低、产品活性不高的问题,研究人员关心如何使用现代技术方法提升食源性ACE抑制肽的生产技术。超声波是一种非常有效地可提高活性肽ACE抑制率的现代手段,目前已经被很多研究者使用。谷朊蛋白是小麦淀粉生产的副产品,资源比较丰富,目前缺乏高效的利用途径。本文通过酶解的方法,将谷朊蛋白转化成具有高ACE抑制活性的多肽,采用循环逆流脉冲聚能式超声波对谷朊蛋白进行预处理,以期改善酶解反应的效果。重点研究了谷朊蛋白各分离蛋白酶解物的ACE抑制活性、传统酶解方法酶解条件对谷朊蛋白水解度和酶解产物ACE抑制活性的影响、超声预处理对酶解效果的影响、传统方法和超声辅助酶解法动力学特性的变化。经过试验研究,取得的主要结论如下：(1)就小麦谷朊蛋白中醇溶蛋白、谷蛋白、清蛋白和球蛋白4种分离蛋白对其ACE抑制活性的贡献度进行了研究。试验结果发现,按照疏水性氨基酸和Tyr的含量进行理论计算,谷蛋白的贡献度最大(57.09%)、醇溶蛋白次之(42.91%),但按照实际测试值计算,醇溶蛋白的贡献度最大(59.79%)、谷蛋白次之(40.21%)；清蛋白与球蛋白的ACE抑制活性小,而且含量少,因此贡献度很小(2)采用Box-Benhnken响应面法,研究了酶解条件对谷朊蛋白水解度(DH)及其酶解产物ACE抑制活性的影响。研究表明,酶底比和酶解时间对DH的增加影响显著(p<0.05),底物浓度对抑制ACE活性的增加影响明显(p<0.05)。优化得到最佳的酶解条件为：底物浓度5.04%、酶底比5.94%、酶解时间30.79mmin。在最佳条件下,DH为12.74%、ACE抑制率为82.28%。(3)为了提高小麦谷朊多肽的ACE抑制活性,采用逆流循环脉冲聚能式超声对谷朊蛋白进行了水解前的预处理研究。研究了脉冲超声的工作时间和间歇时间、酶解液的起始温度、超声处理时间、循环泵的转速等参数对ACE抑制活性改善效果的影响。单因素试验结果表明,在试验参数范围内,超声波预处理能够显著影响DH和ACE抑制活性(p<0.05)。在此基础上,采用中心复合响应面法优化研究了超声波预处理参数对酶解产物ACE抑制活性的影响,得到最佳条件为：脉冲超声的工作时间2.58s、间歇时间4.24s、酶解液初始温度30.14oC、预处理时间20.06min、逆流循环泵转速198.54rpm。在此条件下超声处理后原料的酶解产物IC50为0.41±0.01mg/mL,而未经超声得到的酶解产物IC50为0.65士0.002mg/mL,超声处理使IC50降低了36.92%。(4)为了探索超声预处理对谷朊蛋白水解效果影响的原因,对比研究了水解反应动力学特性的变化。研究发现,超声辅助水解反应的初始速度普遍低于传统水解反应,当底物浓度为20g/L时减少幅度最大,达到22.98%。表征酶与底物的结合频率的表观分解速率常数KA降低了41.12%,但是表征酶与底物的亲和力的表观常数KM也减少了43.52%,产生这一现象的原因需要深入研究,不过可能与超声引起蛋白表面疏水性的增加有关。总体来说,尽管超声波因为引起蛋白表面疏水性增加,导致分子聚集、溶解度降低,没有改善谷朊蛋白的水解效率,但因为分子末端富含疏水性氨基酸是ACE抑制肽的特征,因此超声预处理显著增加了酶解产物的ACE抑制活性。
【作者】RosemondGodblessDadzie；
【导师】马海乐；
【作者基本信息】江苏大学，食品科学，2013，硕士
【关键词】ACE抑制活性；水解度；小麦蛋白；逆流超声预处理；响应面法；多肽；

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