牛大力叶蛋白肽的酶法制备、表征及其应用

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yin_guohan163
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牛大力主要分布在广东、广西等亚热带地区,资源丰富。其干燥根可入药,具有补虚润肺、强筋活络的功效。牛大力叶子也可用于泡水或煲汤,具有疏散风热、清热解毒的功用。作为药食两用中药,牛大力具有很高的营养和保健价值,但其活性成分的研究尚不深入,主要集中于多糖及黄酮类化合物。本实验以牛大力叶子为原料,采用碱提酸沉法提取出牛大力叶蛋白,探究其理化及功能特性。再通过酶解法制备牛大力叶蛋白肽,经分离纯化、结构鉴定、以及抗氧化、ACE抑制等活性研究,挖掘生物活性肽的构效关系。最后将牛大力叶蛋白肽作为纳米硒的模板调控剂,强化纳米硒的生物活性,拓宽叶蛋白肽的应用范围。本研究的实验结果如下:1、采用碱提酸沉法提取牛大力叶蛋白,通过单因素试验和响应面试验分析法,确定最佳提取工艺为:料液比1:40(w/v)、提取时间2.0 h、提取温度50℃,此条件下蛋白提取率较高,可达79.25±0.78%,且工艺简单,操作可行,易于实现。红外光谱和圆二色谱的分析结果表明牛大力叶蛋白的主要二级结构为β-折叠与β-转角。经SDS-PAGE分析,叶蛋白的分子量在14.4-18.4 k Da范围内。此外,分析牛大力叶蛋白的氨基酸组成发现,该蛋白是一种优质的天然蛋白质,含有丰富的氨基酸,且必需氨基酸与非必需氨基酸含量比值为65.37%,高于WHO/FAO理想蛋白质标准规定的60%。其中,谷氨酸相对含量最高,达13.72%,甲硫氨酸相对含量最少,为1.20%,是第一限制性氨基酸。经研究表明,叶蛋白的持水力和吸油力分别为4.85±0.19%、7.52±0.22 g/g。叶蛋白的等电点在p H 3.0左右,此处叶蛋白的溶解性最小,起泡稳定性和乳化稳定性较好。当p H为7.0时,叶蛋白的起泡性及乳化稳定性较好。2、选取胰蛋白酶、碱性蛋白酶、中性蛋白酶、木瓜蛋白酶四种蛋白酶,分别在各自适宜的条件下水解牛大力叶蛋白,结果表明碱性蛋白酶是最佳酶解用酶,其水解速度相对较快,水解后的蛋白肽抗氧化能力相对较强。再采用响应面分析法探究不同酶解温度、加酶量、酶解时间对牛大力叶蛋白肽抗氧化能力的影响,以优化酶解条件,最终确定为:酶解温度55℃,加酶量3%,酶解时间5 h,该条件下制备的牛大力叶蛋白肽的抗氧化能力极强,在一定浓度范围内甚至超过抗坏血酸,同时,还表现出良好的ACE抑制活性。经研究表明,牛大力叶蛋白肽的主要二级结构为β-折叠,同时,与叶蛋白主要呈明显片层结构不同,叶蛋白肽主要呈管状、球状。此外,由分子量分布可知,叶蛋白肽中5 k Da以下的小分子肽占据93.52%。选取凝胶层析法进行叶蛋白肽的分离纯化,得到G1、G2两个组分,后者表现出更高水平的抗氧化活性及ACE抑制活性。通过UPLC-MS/MS分离鉴定组分G2,得到四条二肽,氨基酸序列分别为Gly-Asp、Asp-Pro、Glu-Ala以及Glu-Met,分子量分别为195.1 Da、225.1 Da、229.1 Da、279.2 Da。而氨基酸组成则表明,牛大力叶蛋白肽及其两个分离组分氨基酸组成齐全,必需氨基酸分别占总量的32.38%、39.36%、47.62%。谷氨酸(Glu)、天冬氨酸(Asp)、亮氨酸(Leu)和缬氨酸(Val)是含量最多的几种氨基酸。3、将牛大力叶蛋白肽作为纳米硒的模板调控剂,在亚硒酸钠与抗坏血酸的还原体系中制备牛大力叶蛋白肽-纳米硒,并研究了不同体积比、底物模板、浓度对纳米硒粒径及分布的影响。结果表明当亚硒酸钠:抗坏血酸:牛大力叶蛋白肽的体积比为1:1:2、叶蛋白肽浓度为1.0 mg/m L时,此条件下可制得形貌理想、平均粒径在80-100 nm范围、分布均一、可稳定放置20天左右的叶蛋白肽-纳米硒颗粒。经研究表明,在反应过程中,牛大力叶蛋白肽与纳米硒可能是通过Se-O、Se-N和物理吸附共同作用。牛大力叶蛋白肽-纳米硒具有良好的抗氧化活性,并且对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌有一定的抑制作用。此外,通过细胞毒性试验发现牛大力叶蛋白肽、牛大力叶蛋白肽-纳米硒以及亚硒酸钠都对Hep G2细胞有抑制作用,其中,叶蛋白肽的毒性最小,叶蛋白肽-纳米硒、亚硒酸钠次之,并且结果表明毒性呈现浓度依赖性。
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