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绿豆(Vigna radiata(Linn.)Wilczek.),是一种富含蛋白质,纤维素和植物营养素的传统豆类。关于绿豆的加工利用多为绿豆淀粉,随着研究的深入绿豆蛋白受到越来越多的关注。已有研究证实,绿豆蛋白及其水解物具有降血压、抗氧化、免疫调节等多种生理功效。但关于绿豆蛋白水解物是否具有降血脂作用目前还鲜有报道。因此,本课题用碱提酸沉法得到绿豆蛋白,采用酶水解的方法,以绿豆蛋白水解物对胆酸盐的结合能力为考察指标,在单因素实验的基础上,使用Box-Behnken响应面设计进行水解工艺优化,并进行超滤、洗脱纯化,筛选出降血脂作用较强的水解物。之后对水解物进行分子量测定、质谱测定、稳定性分析及体外抗氧化性分析。再以秀丽隐杆线虫为模型,研究水解物在体内的降血脂和抗氧化作用。主要成果如下:
(1)以绿豆蛋白水解物对胆酸盐的结合能力为考察指标,从5种蛋白酶中筛选出中性蛋白酶作为水解酶。在单因素实验的基础上,以水解时间、加酶量、底物浓度和水解温度为自变量,绿豆蛋白水解对脱氧胆酸钠的结合率为因变量,进行响应面实验,优化水解工艺。各因素对绿豆蛋白水解物结合脱氧胆酸钠的能力影响大小为:水解温度>水解时间>底物浓度>加酶量。最佳工艺条件为:水解时间146min,底物浓度为3.1g/100mL,加酶量为9861U/g,水解温度为52.1℃,绿豆蛋白水解产物与脱氧胆酸钠结合率预测值为61.86%,实验结合率为60.46%,偏差较小,说明该模型拟合良好,可以用来预测水解绿豆蛋白的最佳工艺条件。
(2)绿豆蛋白水解物超滤后,发现分子量大于5kDa的部分具有较好的结合脱氧胆酸钠的能力。经过蛋白纯化仪结合Sephacryl S-100High Resolution凝胶层析柱对截留液进一步分离纯化后,水解物与脱氧胆酸钠的结合能力更强。非变性凝胶电泳结果显示水解物分子量集中在17~26kDa之间。质谱分析显示,水解物主要具有催化活性、养分贮液囊活性以及结合活性。稳定性研究发现水解物在温度为45~55℃、pH为7.5时活性较好,光照和溶液状态下不稳定,糖类会破坏其稳定性,且在消化酶含量为10%时稳定性较好,含量增多后会影响其稳定性。体外抗氧化实验表明,当水解物浓度达到10mg/mL时,DPPH清除率达到43.68%;水解物浓度为1.0mg/mL,ABTS清除率为51.85%;水解物浓度达4mg/mL时,羟自由基清除率达49.48%,说明水解物具有一定的抗氧化作用。
(3)以秀丽隐杆线虫为模型,进行寿命实验、荧光显微检测、建立高胆固醇模型、体内抗氧化指标检测等实验,考察水解物在体内的降血脂和抗氧化活性。结果发现,水解物可以显著延长RB1600秀丽隐杆线虫的寿命并降低其体内脂质的含量。经过100μg/mL的水解物处理的RB1600体内的脂质平均光密度比空白组高18.99。此外,同时喂食高胆固醇和水解物的秀丽隐杆线虫体内总胆固醇含量低于单独喂食高胆固醇线虫0.079mmol/L,并且寿命延长。通过对野生型秀丽隐杆线虫体内抗氧化相关指标的测定,发现水解物有一定的抗氧化作用。喂食25、50和100μg/mL水解物,SOD酶活力分别升高3.19%、23.29%、32.95%,GSH含量分别为空白组的58.81%、72.28%和85.67%,MDA含量分别为空白组的155.98%、149.91%和126.85%。
(1)以绿豆蛋白水解物对胆酸盐的结合能力为考察指标,从5种蛋白酶中筛选出中性蛋白酶作为水解酶。在单因素实验的基础上,以水解时间、加酶量、底物浓度和水解温度为自变量,绿豆蛋白水解对脱氧胆酸钠的结合率为因变量,进行响应面实验,优化水解工艺。各因素对绿豆蛋白水解物结合脱氧胆酸钠的能力影响大小为:水解温度>水解时间>底物浓度>加酶量。最佳工艺条件为:水解时间146min,底物浓度为3.1g/100mL,加酶量为9861U/g,水解温度为52.1℃,绿豆蛋白水解产物与脱氧胆酸钠结合率预测值为61.86%,实验结合率为60.46%,偏差较小,说明该模型拟合良好,可以用来预测水解绿豆蛋白的最佳工艺条件。
(2)绿豆蛋白水解物超滤后,发现分子量大于5kDa的部分具有较好的结合脱氧胆酸钠的能力。经过蛋白纯化仪结合Sephacryl S-100High Resolution凝胶层析柱对截留液进一步分离纯化后,水解物与脱氧胆酸钠的结合能力更强。非变性凝胶电泳结果显示水解物分子量集中在17~26kDa之间。质谱分析显示,水解物主要具有催化活性、养分贮液囊活性以及结合活性。稳定性研究发现水解物在温度为45~55℃、pH为7.5时活性较好,光照和溶液状态下不稳定,糖类会破坏其稳定性,且在消化酶含量为10%时稳定性较好,含量增多后会影响其稳定性。体外抗氧化实验表明,当水解物浓度达到10mg/mL时,DPPH清除率达到43.68%;水解物浓度为1.0mg/mL,ABTS清除率为51.85%;水解物浓度达4mg/mL时,羟自由基清除率达49.48%,说明水解物具有一定的抗氧化作用。
(3)以秀丽隐杆线虫为模型,进行寿命实验、荧光显微检测、建立高胆固醇模型、体内抗氧化指标检测等实验,考察水解物在体内的降血脂和抗氧化活性。结果发现,水解物可以显著延长RB1600秀丽隐杆线虫的寿命并降低其体内脂质的含量。经过100μg/mL的水解物处理的RB1600体内的脂质平均光密度比空白组高18.99。此外,同时喂食高胆固醇和水解物的秀丽隐杆线虫体内总胆固醇含量低于单独喂食高胆固醇线虫0.079mmol/L,并且寿命延长。通过对野生型秀丽隐杆线虫体内抗氧化相关指标的测定,发现水解物有一定的抗氧化作用。喂食25、50和100μg/mL水解物,SOD酶活力分别升高3.19%、23.29%、32.95%,GSH含量分别为空白组的58.81%、72.28%和85.67%,MDA含量分别为空白组的155.98%、149.91%和126.85%。