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酸棗仁蛋白的不同蛋白酶酶解產(chǎn)物功能特性及抗氧化活性分析

2022-04-26 10:32:58韓榮欣肖鳳琴董紅影李光哲嚴(yán)銘銘
食品工業(yè)科技 2022年9期
關(guān)鍵詞:蛋白酶解酸棗仁堿性

張 雙,韓榮欣,王 欣,肖鳳琴,李 佳,董紅影,李光哲,嚴(yán)銘銘,2,

(1.長春中醫(yī)藥大學(xué)吉林省人參科學(xué)研究院,吉林 長春 130117;2.吉林省中藥保健食品科技創(chuàng)新中心,吉林 長春 130117;3.長春中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院,吉林 長春 130117)

神農(nóng)本草經(jīng)記載的酸棗仁,為鼠李科植物酸棗(Ziziphus jujubeMill.)的干燥成熟種子,是我國臨床應(yīng)用的傳統(tǒng)中藥,主產(chǎn)于河北、陜西、遼寧、河南等地。酸棗仁性味酸、甘平微溫,具有養(yǎng)肝、寧心安神、斂汗生津的功效,主治虛煩不眠,驚悸怔祌,煩渴虛汗等癥[1]。酸棗仁中富含多種有效成分,主要為黃酮、生物堿、皂苷、揮發(fā)油、蛋白質(zhì)等,其中,蛋白質(zhì)占其干重的40%,約含有18種人體所需氨基酸。酸棗仁具有良好的食品功能特性,是理想的功能產(chǎn)品和植物蛋白來源[2]。前期研究發(fā)現(xiàn),酸棗仁蛋白具有一定的抗氧化、抗疲勞以及增強(qiáng)免疫功能等生物活性[3]。但經(jīng)實(shí)驗(yàn)及文獻(xiàn)研究發(fā)現(xiàn),由于蛋白質(zhì)復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)以及較大的分子質(zhì)量,導(dǎo)致酸棗仁蛋白的部分性質(zhì)較一般(如溶解性、抗氧化性等),絕大部分不能夠被人體攝入利用,營養(yǎng)價(jià)值得不到充分地發(fā)揮[4]。相關(guān)研究表明,多肽具有大分子蛋白質(zhì)和游離氨基酸所不具備的生物學(xué)活性,且更容易被人體吸收,逐漸成為近年來食品領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

酶解法是國內(nèi)外生產(chǎn)多肽的主要方法,是一種酶促降解蛋白達(dá)到提取、改性目的的方法,具有反應(yīng)條件溫和、副產(chǎn)物少等優(yōu)點(diǎn),還可以進(jìn)一步通過分離純化得到具有多種理想功能特性和高營養(yǎng)的多肽。隨著研究的不斷深入,從不同蛋白酶解產(chǎn)物中分離得到的多肽在人體調(diào)節(jié)中起到了重要作用,具有降血壓、抗氧化、降膽固醇、降血糖、調(diào)節(jié)免疫等生理功能,可以作為潛在的食品添加劑,提高食品的營養(yǎng)價(jià)值,大大改善了食品的品質(zhì)[5]。近年來,關(guān)于蛋白水解物的研究已有許多報(bào)道,研究證明水解物都具有較好的功能特性和生物活性。有研究表明,不同的蛋白酶解產(chǎn)物可產(chǎn)生不同的理化性質(zhì)、功能特性以及生物活性,閻震等[6]用多種蛋白酶對(duì)牡丹籽蛋白進(jìn)行酶解處理,所得的不同蛋白酶解產(chǎn)物理化性質(zhì)及抗氧化活性均具有差異,其中,堿性蛋白酶解產(chǎn)物具有更高的水解度、更小的粒徑以及更強(qiáng)的體外抗氧化活性。這是由于不同種類的蛋白酶在蛋白質(zhì)鏈中有不同的活性位點(diǎn)和切割位點(diǎn)。

目前,有關(guān)酸棗仁蛋白酶解產(chǎn)物的研究較少,而不同蛋白酶處理酸棗仁蛋白的研究尚未發(fā)現(xiàn)。趙節(jié)昌[7]關(guān)于酶解酸棗仁蛋白制備抗氧化肽的研究結(jié)果表明,酸棗仁蛋白酶解物具有良好的DPPH自由基清除活性,但對(duì)其他的功能特性和抗氧化活性尚無研究。因此,本研究以酸棗仁蛋白為原料,采用木瓜蛋白酶、中性蛋白酶、堿性蛋白酶分別對(duì)酸棗仁蛋白進(jìn)行酶解,并對(duì)不同酸棗仁蛋白酶解產(chǎn)物的功能特性和體外抗氧化活性進(jìn)行研究,以期得到具有良好功能特性及抗氧化活性的蛋白酶解產(chǎn)物,為酸棗仁這種藥食同源中藥材在食品及保健食品行業(yè)中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

酸棗仁藥材 長春中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院;堿性蛋白酶(200 U/mg)、中性蛋白酶(100 U/mg)、木瓜蛋白酶(0.5~2 U/mg) 購于上海源葉生物科技有限公司;十二烷基硫酸鈉(SDS) 美國 sigma公司;考馬斯亮藍(lán)R-250、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)、2,2-聯(lián)氮-雙-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(ABTS) 北京索萊寶科技有限公司;其他試劑均為分析純。

HX-400A型高速中藥粉碎機(jī) 浙江省永康市溪岸五金藥具廠;Y50型養(yǎng)生破壁機(jī) 中山市奧英斯電器有限公司;HH-6型數(shù)顯恒溫水浴鍋 金壇市佳美儀器有限公司;DF-101S型集熱式磁力攪拌器金壇市醫(yī)療器械廠;SCIENTZ-50F型冷凍干燥機(jī)寧波新芝凍干設(shè)備股份有限公司;PowerPac Basic型蛋白電泳裝置 BIO-RAD;UV-1700型紫外分光光度計(jì)、2010A型高效液相色譜儀 日本島津(中國)有限公司;S220-K-CN型臺(tái)式pH計(jì) 梅特勒—托利多國際貿(mào)易(上海)有限公司;AB265-S型電子分析天平 梅特勒—托利多國際貿(mào)易(上海)有限公司;Centrifuge 5840 R型高速離心機(jī) 德國eppendorf公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 酸棗仁蛋白的提取 取適量酸棗仁藥材,粉碎后過60目篩,置于5倍體積的石油醚中攪拌脫脂24 h,在3000 r/min室溫下離心10 min除去石油醚,沉淀放置在通風(fēng)櫥中干燥,過60目篩。取均一的脫脂酸棗仁粉末150 g,按料液比1:20(g/mL)加入3000 mL蒸餾水溶解,配制1 mol/L NaOH溶液調(diào)節(jié)pH10,在55 ℃恒溫水浴鍋中攪拌50 min,冷卻放涼后4000 r/min離心20 min,取上清液進(jìn)行酸沉,用1 mol/L鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH4,4 ℃靜置2 h,繼續(xù)4000 r/min離心10 min,沉淀加水用養(yǎng)生破壁機(jī)復(fù)溶,用1 mol/L NaOH溶液調(diào)至中性,裝袋透析48 h,期間每2 h換一次水,?80 ℃凍干得酸棗仁蛋白[8]。

1.2.2 酸棗仁蛋白的酶解 取蒸餾水100 mL,加入酸棗仁蛋白5 g,溶解制成5%的蛋白溶液,分別在各酶的最適條件下進(jìn)行酶解,具體條件見表1。將蛋白溶液置于55 ℃水浴鍋中保溫放置,用1 mol/L NaOH溶液、1 mol/L HCl溶液調(diào)節(jié)pH至酶最適pH后,分別加入不同種類的蛋白酶0.1 g(酶與底物比為2%),酶解過程中每隔20 min用1 mol/L NaOH溶液維持反應(yīng)體系的pH,酶解時(shí)間為3 h,結(jié)束后沸水滅酶10 min,冷卻至室溫,8000 r/min離心10 min,取上清液冷凍干燥,?20 ℃保存?zhèn)溆肹9]。

1.2.3 水解度的測(cè)定 總氮含量:采用GB 5009.5-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》中的凱氏定氮法進(jìn)行測(cè)定。氨態(tài)氮含量:采用GB 5009.235-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中氨基酸態(tài)氮的測(cè)定》中的酸度計(jì)法進(jìn)行測(cè)定[10]。稱量5.0 g試樣于50 mL燒杯中,用水分?jǐn)?shù)次洗入100 mL容量瓶中,加水至刻度,混勻后吸取20.0 mL置于200 mL燒杯中,加60 mL水,開動(dòng)磁力攪拌器,用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液[c(NaOH)=0.050 mol/L]滴定至酸度計(jì)指示pH為8.2,記下消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的毫升數(shù),可計(jì)算總酸含量。加入10.0 mL甲醛溶液,混勻。再用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液繼續(xù)滴定至pH為9.2,記下消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的毫升數(shù)。同時(shí)取80 mL水,先用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液調(diào)節(jié)至pH為8.2,再加入10.0mL甲醛溶液,用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定至pH為9.2,做試劑空白試驗(yàn)。

1.2.4 多肽含量的測(cè)定 采用福林酚法[11]對(duì)三種蛋白酶解產(chǎn)物中的多肽含量進(jìn)行測(cè)定。配制福林酚試劑甲、試劑乙。分別取樣品溶液1.3 mL,加水稀釋并定容至100 mL,得多肽含量大約為0.14 mg/mL的供試品溶液,待測(cè)。取1 mL樣品溶液(約合20~250 μg多肽)加入5 mL試劑甲混勻,于20~25 ℃放置10 min,再加0.5 mL試劑乙(Folin-酚),立即搖勻,在20~25 ℃保溫30 min然后于500 nm處比色,以1 mL水代替樣品作空白對(duì)照。測(cè)定后,可以在標(biāo)準(zhǔn)曲線中查出未知樣品的濃度。取0.2 mL樣品溶液(約含5~100 μg多肽)加入1 mL試劑甲(選用0.3~0.5 cm直徑的小試管)混勻,10 min后,加入0.1 mL試劑乙,立即混勻,30 min后比色。

1.2.5 SDS-PAGE電泳分析 十二烷基硫酸鈉聚丙烯酰胺凝膠(SDS-PAGE)電泳使用12.5%分離凝膠和5%濃縮凝膠,酸棗仁蛋白或酶解物和上樣緩沖液以1:1的比例混合,混合溶液在100 ℃加熱5 min。待其冷卻至室溫后,向凝膠中加入10 μL混合溶液上樣。用Bio-Rad電泳儀進(jìn)行SDS-PAGE電泳[12],樣品在70 V下運(yùn)行30 min,在140 V下運(yùn)行1 h。凝膠在考馬斯亮藍(lán)R250中染色,并在脫色溶液(冰醋酸:甲醇:水=20:60:120)中脫色。最后,所得凝膠在凝膠成像儀中拍照成像。

1.2.6 溶解性的測(cè)定 加蒸餾水于酶解物中配制成0.1%的溶液,分別調(diào)節(jié)溶液pH(2~10),離心15 min(5000 r/min),取上清液補(bǔ)足至1 mL,用福林酚法分別測(cè)定上清液和樣品溶液中的多肽含量。

1.2.7 持水性、持油性測(cè)定 持水性:取酸棗仁蛋白酶解產(chǎn)物0.5 g,置于10 mL離心管中,加入10 mL蒸餾水,混勻,放置室溫25 ℃下30 min,4000 r/min離心20 min,去除上清稱量刻度離心管的質(zhì)量。

式中:m0:樣品質(zhì)量(g),m1:樣品質(zhì)量+離心管質(zhì)量(g),m2:離心管質(zhì)量+去除上清液的樣品質(zhì)量。

持油性:在10 mL離心管中加入0.5 g酶解物,3 mL大豆色拉油,充分混勻樣品與色拉油,在室溫條件下放置30 min,4000 r/min離心20 min,棄去上層未被吸附的色拉油,稱量質(zhì)量。

式中:m0:樣品質(zhì)量(g),m1:離心管質(zhì)量+樣品質(zhì)量(g),m2:離心管質(zhì)量+吸油后的樣品質(zhì)量(g)。

1.2.8 起泡性及其泡沫穩(wěn)定性 稱50 mL 1%的樣品溶液,分別調(diào)pH(2~10),記體積V0,置于10000 r/min高速分散器中1 min,記總體積V1,30 min后記總體積V2。

1.2.9 乳化性及其穩(wěn)定性 配制9 mL 1%的蛋白及樣品溶液,分別調(diào)節(jié)pH(2、4、6、8、10、12),加入3 mL大豆色拉油,10000 r/min均質(zhì)2 min,攪打成均一的乳化液,取50 mL于試管中,加入5 mL 0.1% SDS溶液,設(shè)置500 nm測(cè)吸光值A(chǔ)1,30 min后測(cè)吸光度A2[13]。

式中:Φ:油相的體積分?jǐn)?shù)(%);D:稀釋倍數(shù);c:酸棗仁蛋白酶解產(chǎn)物質(zhì)量濃度(g/mL);t:時(shí)間(min);L:光程(1 cm);2.303表示ln10。

1.2.10 抗氧化活性的測(cè)定

1.2.1 0.1 DPPH自由基清除率測(cè)定 加蒸餾水于一定質(zhì)量的酶解物中配制成不同質(zhì)量濃度的溶液;分別吸取1 mL樣品溶液與DPPH溶液混勻,室溫下避光反應(yīng)30 min,測(cè)定517 nm處吸光度;以1 mL蒸餾水代替樣品溶液作為空白對(duì)照組,以0.5 mL蒸餾水+0.5 mL 95%乙醇混合溶液代替DPPH溶液作為樣品對(duì)照組[14],以維生素C、谷胱甘肽為陽性對(duì)照組,并按下式計(jì)算DPPH自由基清除率。

式中:S:DPPH自由基清除率(%);A0:空白對(duì)照組吸光值;A1:樣品組吸光值;A2:樣品對(duì)照組吸光值。

1.2.1 0.2 ABTS自由基清除率測(cè)定 將5 mL濃度為7.4 mmol/L的ABTS溶液與88 μL 2.6 mmol/L的過硫酸鉀溶液混勻,靜置12~16 h,配制成ABTS+儲(chǔ)備液。取ABTS+儲(chǔ)備液0.4 mL,用pH7.4的PBS溶液稀釋,使734 nm處吸光度為0.7±0.02,制成ABTS+工作液[15]。分別將200 μL ABTS+工作液與10 μL不同濃度的樣品溶液混勻,室溫避光反應(yīng)6 min,測(cè)定734 nm處吸光度值。用10 μL PBS溶液代替樣品溶液作為空白對(duì)照組,以維生素C、谷胱甘肽為樣品對(duì)照組,按下式計(jì)算ABTS自由基清除率。

式中:S:ABTS自由基清除率(%);A0:空白對(duì)照組吸光值;A1:樣品組吸光值;A2:樣品對(duì)照組吸光值。

1.2.1 0.3 超氧陰離子清除率測(cè)定 采用鄰苯三酚自氧化法[16]。將5 mL Tris-HCl緩沖溶液(0.05 mol/L,pH 8.2)和0.5 mL不同濃度樣品溶液混合,于25 ℃水浴中反應(yīng)20 min,然后加入在25 ℃下預(yù)熱0.5 mL鄰苯三酚溶液(7 mmol/L)。每隔10 s在325 nm處測(cè)定混合物的吸光度,即為實(shí)驗(yàn)組A1。以0.3 mL蒸餾水代替鄰苯三酚溶液作為樣品對(duì)照組A2,以0.1 mL蒸溜水代替樣品液作為空白對(duì)照組A0。并于420 nm處測(cè)定吸光度值,蒸餾水調(diào)0。按下式計(jì)算超氧陰離子的清除率:

式中:S:超氧陰離子清除率(%);A0:為空白對(duì)照組吸光值;A1:樣品組吸光值;A2:樣品對(duì)照組吸光值。

1.2.1 0.4 羥基自由基清除率的測(cè)定 將1.0 mL樣品溶液與FeSO4(1.0 mL,2 mmol/L)及水楊酸乙醇溶液(1.0 mL,6 mmol/L)混合。隨后,向溶液中添加1.0 mL H2O2(6 mmol/L),37 ℃水浴反應(yīng)1 h后,在510 nm處立即測(cè)定吸光度[17]。1 mL蒸餾水代替H2O2,測(cè)定吸光度值作為樣品對(duì)照組;1 mL蒸餾水代替樣品溶液作為空白對(duì)照;以照維生素C代替樣品作為樣品陽性對(duì)照組,按下式計(jì)算羥基自由基的清除率:

式中:S:羥基自由基清除率,%;A0:空白對(duì)照組吸光值;A1:樣品組吸光值;A2:樣品對(duì)照組吸光值。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有試驗(yàn)平行測(cè)定3次,結(jié)果取平均值,使用Origin 2019和SPSS 20.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 水解度(DH)的測(cè)定

酶解法作為常用的蛋白質(zhì)改性方法,現(xiàn)已得到廣泛地應(yīng)用,其中,蛋白酶種類是影響酶解過程的一個(gè)重要因素,蛋白酶能夠?qū)⒌鞍踪|(zhì)水解成為小分子肽類和氨基酸[18]。由于蛋白酶具有底物專一性,不同種類的蛋白酶,其酶切位點(diǎn)也不相同,進(jìn)而可導(dǎo)致酶解產(chǎn)物的理化性質(zhì)及生物活性不同[19]。酸棗仁蛋白不同蛋白酶解產(chǎn)物的水解度測(cè)定結(jié)果如圖1所示,不同酸棗仁蛋白酶解產(chǎn)物的水解度隨著時(shí)間的延長而增大。反應(yīng)開始的前3 h內(nèi),不同酶解產(chǎn)物的水解度增長速率較快,當(dāng)反應(yīng)時(shí)間超過3 h后,增長趨勢(shì)較為平緩,所以后續(xù)實(shí)驗(yàn)均采用了3 h作為水解的最適時(shí)間。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,相比于中性蛋白酶解產(chǎn)物(16.94%)及木瓜蛋白酶解產(chǎn)物(12.89%),堿性蛋白酶解產(chǎn)物具有更高的水解度(22.91%),可能是由于堿性蛋白酶是一種內(nèi)切蛋白酶,具有更多的催化位點(diǎn)來切斷蛋白質(zhì)中的肽鍵,使得酶解反應(yīng)更加完全[20]。

圖1 不同酸棗仁蛋白酶解產(chǎn)物的水解度Fig.1 Degree of hydrolysis of enzymatic hydrolysates from different Ziziphi Spinosae semen protein

2.2 電泳結(jié)果分析

SDS-PAGE通常用于蛋白質(zhì)分子量和亞基組成分析。在還原條件下酸棗仁蛋白及其不同酶解產(chǎn)物的電泳圖如圖2所示。結(jié)果表明,酸棗仁蛋白主要由10~40 kDa(15、20、25、35、40 kDa)范圍內(nèi)的五條主要低分子量亞基組成。經(jīng)不同蛋白酶處理后,不同蛋白酶解物的條帶轉(zhuǎn)移到低分子量范圍,條帶主要分布在15 kDa以下,表明酶解后分子量較大的蛋白亞基被降解,產(chǎn)生分子量較小的片段。其中,中性蛋白酶解產(chǎn)物及木瓜蛋白酶解產(chǎn)物在22 kDa處仍具有一定的蛋白條帶,而堿性蛋白酶解產(chǎn)物中未發(fā)現(xiàn)此情況,進(jìn)一步結(jié)合水解度測(cè)定結(jié)果分析,表明堿性蛋白酶可使水解反應(yīng)更完全,產(chǎn)生更多具有小分子量的肽段。

圖2 SDS-PAGE電泳檢測(cè)結(jié)果Fig.2 Results of SDS-PAGE electrophoresis

2.3 不同酸棗仁蛋白酶解產(chǎn)物的溶解性

3種酶解產(chǎn)物在不同pH條件下的溶解性由圖3所示,結(jié)果表明,木瓜蛋白酶解產(chǎn)物的溶解度最大,其次是堿性蛋白酶解產(chǎn)物,最后是中性蛋白酶解產(chǎn)物,這可能是由于不同酶解產(chǎn)物其氨基酸序列及所得到的肽段長度存在一定的差異而導(dǎo)致的。3種酶解物在pH2~10范圍內(nèi)的溶解性均高于酸棗仁蛋白,這可能是由于酶解后,肽鍵斷裂形成了部分更小的肽段以及部分親水性基團(tuán),進(jìn)而導(dǎo)致其溶解性增強(qiáng)[21]。當(dāng)pH為4時(shí),木瓜蛋白酶解物、中性蛋白酶解物、堿性蛋白酶解物的溶解度最小,達(dá)到了酸棗仁蛋白的等電點(diǎn),分子聚合,溶解性降低[22]。隨著pH升高,不同蛋白酶解產(chǎn)物的溶解性逐漸增強(qiáng)。以上研究表明酸棗仁蛋白酶解產(chǎn)物具有很好的溶解性。

圖3 不同酸棗仁蛋白酶解產(chǎn)物的溶解性Fig.3 Solubility of hydrolysates from different Ziziphi Spinosae semen protein

2.4 不同酸棗仁蛋白酶解產(chǎn)物的持水性和持油性

3種不同酸棗仁蛋白酶解產(chǎn)物的持水性和持油性如圖4所示,相比于酸棗仁蛋白,持水性明顯降低,這可能與酶解產(chǎn)物本身的溶解性有較大關(guān)系,酶解后溶解性明顯增強(qiáng),導(dǎo)致其對(duì)水的吸附能力變差,進(jìn)而降低了持水性[23]。此外,由圖4可知,相比于酸棗仁蛋白,不同的酸棗仁蛋白酶解產(chǎn)物持油性均有明顯提升,由于不同種類蛋白酶的作用位點(diǎn)不同,酶解獲得的多肽片段也不相同,表現(xiàn)出的功能特性存在差異,其中,木瓜蛋白酶的持油性最大,這是由于酶解使得蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)被破壞,部分親脂基團(tuán)外露,影響了木瓜蛋白酶的構(gòu)象和催化活性,進(jìn)而影響其與底物的結(jié)合和催化,通過疏水作用增強(qiáng)蛋白質(zhì)與油脂的結(jié)合能力,進(jìn)一步增強(qiáng)了持油能力[24]。

圖4 不同酸棗仁蛋白酶解產(chǎn)物的持水性及持油性Fig.4 Water and oil holding capacity of enzymatic hydrolysates from different Ziziphi Spinosae semen protein

2.5 不同酸棗仁蛋白酶解產(chǎn)物的起泡性和起泡穩(wěn)定性

3種不同酸棗仁蛋白酶解產(chǎn)物的起泡性和起泡穩(wěn)定性如圖5、圖6所示,不同酸棗仁蛋白酶解產(chǎn)物的起泡性強(qiáng)弱為:木瓜蛋白酶解產(chǎn)物>堿性蛋白酶解產(chǎn)物>中性蛋白酶解產(chǎn)物。和酸棗仁蛋白相比,酶解產(chǎn)物的起泡性明顯提升,因?yàn)槊附猱a(chǎn)物的溶解性明顯增強(qiáng),溶液的分散性增加,進(jìn)一步增強(qiáng)了其起泡性能[25]。酸棗仁蛋白及其酶解產(chǎn)物在pH(2~10)范圍內(nèi),起泡性先減弱后增強(qiáng),在pH4時(shí)最低,此時(shí)達(dá)到了蛋白質(zhì)的等電點(diǎn),溶解性較差,分散在溶液中的蛋白質(zhì)較少,進(jìn)一步導(dǎo)致其起泡性較差,隨著pH的逐漸升高,不同酸棗仁蛋白酶解產(chǎn)物的溶解性逐漸增強(qiáng),其起泡性也隨之增強(qiáng)。以上研究結(jié)果表明,不同酸棗仁蛋白酶解產(chǎn)物均具有良好起泡性能,可將其添加到泡沫型食品中,增添食品的風(fēng)味,減少化學(xué)起泡劑的使用[26]。

圖5 不同酸棗仁蛋白酶解產(chǎn)物的起泡性Fig.5 Foaming properties of enzymatic hydrolysates from different Ziziphi Spinosae semen protein

圖6 不同酸棗仁蛋白酶解產(chǎn)物的起泡穩(wěn)定性Fig.6 Foaming stability of enzymatic hydrolysates from different Ziziphi Spinosae semen protein

2.6 不同酸棗仁蛋白酶解物的乳化性和乳化穩(wěn)定性

不同酸棗仁蛋白酶解物的乳化性及其穩(wěn)定性如圖7、圖8所示。由圖可知,相比于酸棗仁蛋白,木瓜蛋白酶解產(chǎn)物、中性蛋白酶解產(chǎn)物及堿性蛋白酶解物乳化性和乳化穩(wěn)定性均有明顯提升,這可能是由于酶解過程中,蛋白質(zhì)中的疏水性殘基進(jìn)一步暴露,增強(qiáng)了與油的結(jié)合能力,使得蛋白質(zhì)更快更多的與油水界面吸附,增強(qiáng)了乳化性[27]。研究表明,木瓜蛋白酶解產(chǎn)物的乳化性略高于堿性蛋白酶解產(chǎn)物及中性蛋白酶解產(chǎn)物,這可能與其溶解度有關(guān),溶解度高的酶解產(chǎn)物,溶液中蛋白質(zhì)分子含量較高,與油水界面接觸吸附的能力就越強(qiáng),導(dǎo)致其乳化性較強(qiáng)[28],堿性蛋白酶的乳化穩(wěn)定性強(qiáng)于中性蛋白酶和木瓜蛋白酶解物。以上研究結(jié)果表明,酶解后可進(jìn)一步提高酸棗仁蛋白的乳化性能,所得的酶解產(chǎn)物具有較好的食品功能特性。

圖7 不同酸棗仁蛋白酶解產(chǎn)物乳化性Fig.7 Emulsifying properties of different enzymatic hydrolysates from Ziziphi Spinosae semen protein

圖8 不同酸棗仁蛋白酶解產(chǎn)物乳化穩(wěn)定性Fig.8 Emulsification stability of different enzymatic hydrolysates of Ziziphi Spinosae semen protein

2.7 酸棗仁蛋白酶解物的體外抗氧化活性

2.7.1 DPPH自由基清除能力 不同酸棗仁蛋白酶解物的DPPH自由基清除能力由圖9所示,當(dāng)質(zhì)量濃度在0.5~2.5 mg/mL范圍內(nèi),酸棗仁蛋白及其不同酶解產(chǎn)物的DPPH自由基清除能力隨濃度不斷的增加而不斷增強(qiáng),不同酸棗仁蛋白酶解產(chǎn)物的DPPH自由基清除能力均明顯高于酸棗仁蛋白。相同質(zhì)量濃度時(shí),堿性蛋白酶解物的DPPH清除能力最強(qiáng),其次是中性蛋白酶解產(chǎn)物,木瓜蛋白酶解物的清除能力最弱,當(dāng)濃度為2.5 mg/mL時(shí),堿性蛋白酶解產(chǎn)物的清除能力可高達(dá)95.87%,逐漸接近于陽性對(duì)照組VC的清除能力,且高于常見的抗氧化肽谷胱甘肽(GSH)的清除能力。這是由于堿性蛋白酶酶解時(shí),堿性蛋白酶解物中的疏水性氨基酸含量較高,脂溶性的DPPH與其更好的結(jié)合,對(duì)DPPH的清除能力明顯增強(qiáng)[29]。以上研究結(jié)果表明酸棗仁蛋白酶解產(chǎn)物具有很強(qiáng)的DPPH自由基清除活性。

圖9 不同酸棗仁蛋白酶解產(chǎn)物對(duì)DPPH自由基清除能力Fig.9 DPPH radical scavenging ability of different enzymolysis hydrolysates of Ziziphi Spinosae semen protein

2.7.2 ABTS自由基清除能力 不同酸棗仁蛋白酶解物的ABTS自由基清除能力如圖10所示,當(dāng)質(zhì)量濃度為0.5~2.5 mg/mL范圍內(nèi)時(shí),酸棗仁蛋白及其酶解物對(duì)ABTS自由基清除活性隨質(zhì)量濃度的增加而增強(qiáng)。結(jié)果表明,不同酶解產(chǎn)物的ABTS自由基清除能力均明顯增強(qiáng)。在相同質(zhì)量濃度下,堿性蛋白酶酶解后的蛋白酶解物對(duì)ABTS自由基清除率明顯高于酸性蛋白酶和中性蛋白酶處理的蛋白酶解物。當(dāng)質(zhì)量濃度為2.5 mg/mL時(shí),對(duì)ABTS自由基清除率最高達(dá)到90.84%,接近于陽性對(duì)照組VC及GSH的清除能力,表明堿性蛋白酶解物具有較強(qiáng)的ABTS自由基清除能力,可作為一種潛在的抗氧化劑[30]。

2.7.3 超氧陰離子自由基清除能力 不同酸棗仁蛋白酶解物超氧陰離子自由基清除能力如圖11所示,當(dāng)質(zhì)量濃度為0.5~2.5 mg/mL范圍時(shí),酸棗仁蛋白及其酶解產(chǎn)物對(duì)超氧陰離子的清除活性與樣品濃度呈正相關(guān),均在2.5 mg/mL時(shí)具有最高的清除活性。其中堿性蛋白酶解產(chǎn)物的超氧陰離子自由基清除效果最好,其次是中性蛋白酶,木瓜蛋白酶解產(chǎn)物最差。相比于酸棗仁蛋白,不同酸棗仁蛋白酶解產(chǎn)物的自由基清除活性均具有明顯提升,表明酶解處理可明顯提高蛋白質(zhì)的抗氧化性。當(dāng)質(zhì)量濃度為2.5 mg/mL時(shí),堿性蛋白酶酶解物的超氧陰離子清除率最高為44.77%,中性蛋白酶解產(chǎn)物超氧陰離子清除率為38.35%,木瓜蛋白酶解產(chǎn)物超氧陰離子清除率為20.33%。其中堿性蛋白酶解物清除效果好與其產(chǎn)生大量的疏水性氨基酸與自由基結(jié)合從而產(chǎn)生良好的抗氧化效果有關(guān)[31]。

圖11 不同酸棗仁蛋白酶解產(chǎn)物對(duì)超氧陰離子的清除活性Fig.11 O2?· scavenging activity of different enzymatic hydrolysates of Ziziphi Spinosae semen protein

2.7.4 羥基自由基清除能力 3種酸棗仁蛋白酶解物的羥基自由基清除能力如圖12所示,在0.5~2.5 mg/mL范圍內(nèi),羥基自由基的清除能力與不同酸棗仁蛋白酶解產(chǎn)物的質(zhì)量濃度呈正比關(guān)系,即隨著質(zhì)量濃度的增加,羥基自由基的清除能力越強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,酸棗仁蛋白經(jīng)不同蛋白酶處理后,不同酸棗仁蛋白酶解產(chǎn)物的羥基自由基清除活性明顯增強(qiáng)。3種蛋白酶解產(chǎn)物中,堿性蛋白酶解產(chǎn)物的羥基自由基清除能力最強(qiáng),為47.77%;其次是木瓜蛋白酶解產(chǎn)物,為37.16%,中性蛋白酶解產(chǎn)物的羥基自由基清除能力最差,為35.04%。以上研究結(jié)果表明,不同酸棗仁蛋白酶解產(chǎn)物均具有一定的羥基自由基清除能力,其中堿性蛋白酶解產(chǎn)物效果最好。

圖12 不同酸棗仁蛋白酶解產(chǎn)物的對(duì)羥基自由基的清除能力Fig.12 ·OH scavenging ability of different enzymolysis hydrolysates of Ziziphi Spinosae semen protein

3 結(jié)論

本研究以酸棗仁蛋白為原料,采用不同蛋白酶對(duì)其進(jìn)行酶解處理,得到三種不同蛋白酶解產(chǎn)物。并對(duì)不同酸棗仁蛋白酶解產(chǎn)物的功能特性及體外抗氧化活性進(jìn)行比較研究。SDS-PAGE電泳結(jié)果表明,酶解處理后,其分子量分布有所變化,由高分子量分布向低分子量分布轉(zhuǎn)變,其中,堿性蛋白酶解產(chǎn)物的變化最為明顯。功能特性研究表明,相比于酸棗仁蛋白,持水性有所降低,不同蛋白酶解產(chǎn)物的溶解性、吸油性、起泡性、乳化性及乳化穩(wěn)定性均具有不同程度地提高,功能特性在一定溫度和pH范圍內(nèi)保持良好。體外抗氧化活性結(jié)果表明,與酸棗仁蛋白相比,不同酸棗仁蛋白酶解物的體外抗氧化活性均具有不同程度地提升,其中經(jīng)堿性蛋白酶酶解的產(chǎn)物DPPH、ABTS、超氧陰離子自由基等清除能力均強(qiáng)于中性蛋白酶解產(chǎn)物及木瓜蛋白酶解產(chǎn)物,表明酶解大大提高了酸棗仁的體外抗氧化能力,以上研究表明所得的酸棗仁蛋白酶解產(chǎn)物具有較好的功能特性以及體外抗氧化活性,可作為一種潛在的抗氧化劑應(yīng)用于食品及保健食品加工行業(yè)中,有助于發(fā)揮酸棗仁藥材自身最大的利用價(jià)值,為酸棗仁蛋白酶解產(chǎn)物的應(yīng)用提供了一定的理論依據(jù)。

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