随着人们对自由基生命研究的不断关注,氧化应激损伤和抗氧化保护作用的研究成为热点。因人体中抗氧化的物质有限当氧化剂与人体内抗氧化剂失去平衡时,人体会处于氧化应激状态。当体内的氧化剂浓度超过细胞防御能力时,氧化损伤可引起如癌症,多发性硬化症和心血管疾病等疾病。目前最常见的是化学抗氧化剂,但因其有一定的毒副作用所以使用受到限制。近年来研究发现,由蛋白酶水解制得的生物活性肽具有一定的抗氧化能力,水解出的抗氧化肽与大分子蛋白质相比,显具有更高的生物活性,抗氧化肽在体内积累具有清除自由基和抑制脂质过氧化的功能,能够维持机体内自由基的平衡,从而提高机体抗衰老和抗疾病的能力。抗氧化肽因其具有安全、高效、易吸收等特点,在保健、医疗等领域受到了管饭的重视。
绿豆又名青小豆,属于医食两用作物,是我国主要的粮食作物之一,在全国多地区种植,年均产量在6l万吨且富含高质量的植物蛋白,是优质的食品加工原料。食用绿豆益处繁多,如可以降低血脂、提高机体免疫力、预防衰老以及具有抗氧化等作用。绿豆多肽中的抗氧化活性肽相对分子质量小,具有良好的水溶性、低黏度、稳定性强,是天然的抗氧化剂,能够起到清除体内自由基、抑制生物大分子物质过氧化的作用,具有延缓衰老、预防疾病等优点,有很高的利用价值。但就目前而言,绿豆抗氧化多肽的制备工艺研究较少,不能满足现阶段的需求,生产成本较高,制备工艺不太成熟,对于绿豆多肽提取的研究有着重要意义。
一、材料与方法
1、材料及试剂
绿豆蛋白:实验室自制;盐酸:中国医药上海化学试剂公司;碱性蛋白酶(6000U/g):Sigma试剂公司;氢氧化钠、DPPH、无水乙醇:以上均为分析纯,均购自天津市科密欧试剂有限公司。
2、主要仪器设备
紫外可见分光光度仪:上海舜宇恒平科学仪器有限公司;电热恒温水浴锅:上海博讯实业有限公司医疗设备厂;精密pH计:梅特勒托利多仪器(上海)有限公司;恒温干燥箱:湘仪离心机仪器有限公司;电子天平(RSJ200—4):湘仪离心机仪器有限公司;离心机(TDZ5一WS):湘仪离心机仪器有限公司。
3、实验方法
(1)绿豆抗氧化肽的制备
将绿豆蛋白配置成一定浓度的溶液,水浴加热至100℃进行15min均质处理。待溶液冷却至酶解最适温度,水浴保温,向溶液中加入0.5mol/L的NaOH调节其pH,酶解一段时间后100℃水浴灭活10min,室温下离心(4000r/min,20min),将上清液冻干后保存。
(2)DPPH自由基清除能力的测定
参照于慧等人的方法进行DPPH自由基清除率的测定。将2mL一定浓度的绿豆多肽溶液和2mL的0.12mm01·L-1DPPH溶液进行混合,避光于25℃条件下反应30min,取出后于517nm波长下进行吸光值的测定,此时吸光度值记录为Ai;将上述过程中的2mLDPPH溶液用无水乙醇取代,然后与2mL绿豆多肽溶液进行反应,此条件下测定吸光值记录为Aj,将2mL无水乙醇与2mLDPPH溶液反应的条件作为空白组,此时记录吸光值为Ao。
DPPH清除率计算公式如下:
Ai:样品组吸光度值;
Aj:对照组吸光度值;
A0:空白组吸光度值。
(3)单因素实验
本实验在于研究酶法对绿豆蛋白水解的抗氧化肽的工艺优化,故以DPPH为指标,选择酶解时间、酶解温度、酶添加量以及pH为因素进行单因素实验。
①酶解温度对绿豆多肽抗氧化性的影响
将底物浓度为4%、pH为9、酶解时间3h作为固定条件,测定当酶解温度分别为30℃、40℃、50℃、60℃、70℃五个条件下时的DPPH清除率。
②酶浓度对绿豆多肽抗氧化性的影响
将pH为9、酶解温度50℃、酶解时间3h作为固定条件,测定当酶浓度分别为2%、4%、6%、8%、10%五个条件下时的DPPH清除率。
③pH对绿豆多肽抗氧化性的影响
将底物浓度为4%、酶解温度50℃、酶解时间3h作为固定条件,测定当pH分别为7、8、9、10、11五个条件下时的DPPH清除率。
④酶解时间对绿豆多肽抗氧化性的影响
将底物浓度为4%、pH为9、酶解温度50℃作为固定条件,测定当酶解时间分别为0.5h、lh、2h、3h、4h五个条件下时的DPPH清除率。
(4)响应面优化设计
通过单因素实验的结果,可以筛选出各因素的三个水平。所以在此基础之上,应用统计分析软件建立4因素3水平的Box—Behnken模型,进行回应面优化设计。因素和水平取值如表1所示。
二、结果与讨论
1、单因素实验结果
(1)绿豆多肽抗氧化性与酶解温度的关系
将绿豆蛋白配置成一定浓度的溶液,水浴加热至100℃进行15min均质处理。待溶液冷却至酶解最适温度,水浴保温,向溶液中加入0.5mol/L的NaOH调节其pH,酶解一段时间后100℃水浴灭活10min,室温下离心(4000r/min,20min),将上清液冻干后保存。结果如图1所示。
由图1可知,当酶解温度低于50℃,DPPH清除率与温度成正比,当温度超过50℃时,DPPH清除率开始下降。这是因为蛋白酶对稳定的要求较高,温度过低会影响酶解的反应速度,使酶解反应不彻底,从而影响抗氧化肽的抗氧化效果。而温度过高则会影响蛋白酶的活性,使蛋白酶的活性降低,无法使蛋白水解成具有抗氧化性的小分子肽段,从而使DPPH清除率降低。
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