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麦胚是小麦加工过程中的副产物,其蛋白质含量丰富,但目前主要用作动物饲料,附加值不高。本文以小麦加工的副产物—麦胚为原料(小麦品种为徐麦856、徐州24、徐州25),利用内源蛋白酶水解麦胚蛋白,富集麦胚抗氧化肽,并对其结构和活性进行了研究,主要研究结果如下:
在确定麦胚最适酶解温度、时间、pH和液料比等单因素的基础上,以这4因素为自变量,进行响应面优化试验,建立孵育肽含量预测值对编码自变量的模型:Y=141.84+16.29A+9.93B-16.30C+14.02D-10.22A2-11.88B2-31.94C2。通过模型预测肽含量最大值为171.07 mg/g,此时孵育条件为温度45℃、时间4.31 h、液料比30、pH4.39,实测结果为169.04±0.42 mg/g,与预测值无显著差异,表明本实验所拟合的模型可以预测试验响应值和孵育条件之间的关系。
采用超滤、Sephadex G-25、RP-HPLC等手段进行分离纯化麦胚孵育液,考察其比还原力。孵育液经过分子量为3 KDa、10 KDa、50 KDa和100 KDa超滤膜超滤,收集活性较高的3 KDa以下滤液,经浓缩,上柱(Sephadex G-25)分离,得组分S-1、S-2和S-3,其中S-2组分的活性最高。收集S-2,并浓缩,经制备型HPLC分离,得P-1,P-2,P-3组分,其中活性最强的P-3浓缩后,经分析型HPLC进一步纯化,最后得A-1和A-2组分,A-1的比还原力(9.20±0.81)显著高于A-2(4.00±0.16),经多次收集,最终获纯度达88.59%的抗氧化肽。通过LC-ESI-MS/MS并结合氨基酸组成分析,确定A-1分子量为520.66 Da,含有缬氨酸和组氨酸,氨基酸一级结构为Val-His-His-His(VHHH)。
为研究VHHH的来源,比较麦胚中4类可溶性蛋白经蛋白酶水解后得到的VHHH含量,结果表明:VHHH在麦胚球蛋白的酶解液中含量最高,达4.33%,其次是麦胚清蛋白(4.05%),再次是麦胚醇溶蛋白和麦胚谷蛋白(分别为0.57%和0.48%)。表明VHHH主要来自于麦胚球蛋白,其次麦胚清蛋白。通过NCBI数据库查询,该肽来自小麦的CHY型锌指蛋白,分子量为29.67KDa。
采用固相有机合成法合成VHHH,经纯化,最后得到纯度为98.36%的标准品。比较VHHH和GSH在羟基自由基、超氧阴离子和DPPH清除、抑制脂质过氧化、铜离子螯合等不同体外抗氧化实验中的能力及对温度、pH和体内蛋白酶体系的稳定性。结果表明:VHHH的清除羟基自由基和超氧阴离子能力强于GSH(清除羟基自由基IC50分别为0.39 mg/mL和0.64 mg/mL,清除超氧阴离子IC50分别为0.73 mg/mL和0.81mg/mL),而清除DPPH自由基能力和铜离子螯合能力弱于GSH(清除DPPH自由基IC50分别为1.78 mg/mL和0.57 mg/mL,铜离子螯合能力IC50分别为0.64 mg/mL和0.37mg/mL);抑制脂质过氧化方面,二者的抑制率均与时间有关,48 h内抑制率没有明显差异。温度高于60℃后VHHH对羟基自由基清除率显著下降,60℃时其相对值为103.26±2.16%,80℃为90.73±0.13%,100℃为84.18±2.77%;在pH3.0至8.0时,羟基自由基清除率差异不显著(pH3.0时相对值为100%,pH8.0时为96.19±0.52%);经胃蛋白酶水解2h、胰蛋白酶水解2h,羟基自由基清除率从初始的100%下降至4h后的96.03±0.36%,无显著变化,表明在体外模拟胃肠消化道酶系下VHHH保持稳定。
以中性粒细胞为实验对象,加入H2O2,测定细胞凋亡率、存活率、增殖率及SOD活性,研究VHHH在细胞内的抗氧化作用。结果表明:添加2000μgVHHH后,细胞凋亡率由72.85%下降至23.02%;细胞增殖率(KIT-8) OD值随VHHH量显著增加,VHHH添加浓度为0、0.13、0.25、0.50和1.00mg/mL时KIT-8 OD值分别为0.10±0.02、0.12±0.02、0.15±0.01、0.18±0.02和0.22±0.02,二者呈剂量效应关系;SOD活性也随VHHH量显著提高,在VHHH浓度为1.00mg/mL时达最大值190.21±12。KIT-8OD值与SOD活性成正相关(r=0.9203),表明VHHH通过提高SOD活性抗H2O2的氧化作用。