发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种ɑ-葡萄糖苷酶抑制活性效果好的经蛋白酶M酶解的山杏仁蛋白源ɑ-葡萄糖苷酶抑制肽及其制备方法。
为了解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:
经蛋白酶M酶解的山杏仁蛋白源ɑ-葡萄糖苷酶抑制肽,其氨基酸序列为色氨酸-丝氨酸,结构式为:
采用本发明的经蛋白酶M酶解的山杏仁蛋白源ɑ-葡萄糖苷酶抑制肽,其实际分子量为291.31g/mol。通过测定的E的α-葡萄糖苷酶抑制活性IC50值为0.013±0.06mg/mL;以分子量为依据,以μmol/L为单位,计算得到肽E的IC50值为44.63±0.03μmol/L。
本发明还提供另外一种技术方案:经蛋白酶M酶解的山杏仁蛋白源ɑ-葡萄糖苷酶抑制肽的制备方法,包括以下步骤,
一、利用等电点沉淀法提取山杏仁蛋白;
二、利用蛋白酶M酶解制备山杏仁蛋白酶解物多肽;
三、将经蛋白酶M酶解制备的山杏仁蛋白酶解物多肽分离纯化,得山杏仁蛋白源ɑ-葡萄糖苷酶抑制肽。
进一步,所述步骤二中,利用蛋白酶M酶解制备山杏仁蛋白酶解物多肽的方法为:蛋白酶M对步骤一中得到的山杏仁蛋白进行酶解,酶解后灭酶10min,冷却后离心取上清液,得酶解液,即为山杏仁蛋白酶解物多肽。
进一步,所述步骤二中,蛋白酶M的酶解条件为pH为7.0,温度50℃,底物浓度为50mg/mL,酶添加量与底物的质量比为0.02mg/mg,酶解时间6h。
进一步,所述的步骤三中,对经蛋白酶M酶解制备的山杏仁蛋白酶解物多肽分离纯化的方法为:
a、超滤酶解液后,真空冷冻干燥,得到山杏仁多肽冻干粉;
b、凝胶层析分离;
c、反相高效液相色谱分离;
d、分子筛分离;
e、反相高效液相色谱纯化,得到ɑ-葡萄糖苷酶抑制肽。
进一步,所述步骤a中,超滤酶解液后,收集分子量<5kDa的酶解液,真空冷冻干燥。
进一步,所述步骤一中,等电点沉淀法中,
1)取脱脂山杏仁粕粉,按照液料比加入去离子水,配制成山杏仁蛋白溶液;
2)超声使样品蛋白溶出,调节反应溶液的pH、温度,搅拌提取;
3)提取后,取浸提液离心,收集上清液;
4)用1mol/L HCl调节上清液pH至山杏仁蛋白的等电点,离心,弃去上清液,收集沉淀;
5)用去离子水使沉淀复溶,调节溶液pH值,冷冻干燥,得山杏仁蛋白。
进一步,所述步骤一的2)中,提取温度为37℃,提取时间为60min,pH为9.0,所述的步骤一的1)中,液料比为14mL/g。
进一步,所述的步骤一的4)中,山杏仁蛋白的等电点为pI 4.1。
具体实施方式
本发明经蛋白酶M酶解的山杏仁蛋白源ɑ-葡萄糖苷酶抑制肽,具体实施方式为:
其制备方法为:
一、利用等电点沉淀法提取山杏仁蛋白;
1)取脱脂山杏仁粕粉(过60目筛),按照液料比为14mL/g加入去离子水,配制成山杏仁蛋白溶液;
2)在细胞破碎仪下超声10min使样品蛋白部分溶出,调节反应溶液的pH为9.0、温度为37℃,以50r/min匀速搅拌提取60min提取山杏仁蛋白;用1mol/L NaOH或1mol/L HCl调节溶液pH,使溶液pH维持在9.0;
3)提取后,4000r/min,4℃条件下离心20min,收集上清液;
4)用1mol/L HCl调节上清液pH至山杏仁蛋白的等电点pI 4.1,并在5000r/min,4℃下离心15min,弃去上清液,收集沉淀;
5)用去离子水使沉淀复溶,调节溶液pH值至9.0,迅速冷冻干燥,得山杏仁蛋白,并且在-20℃下贮藏以备用。
二、利用蛋白酶M酶解山杏仁蛋白制备山杏仁蛋白酶解物多肽;
①利用蛋白酶M(阿玛诺天野酶制剂商贸有限公司)对步骤一中得到的山杏仁蛋白进行酶解,酶解条件为pH为7.0,温度50℃,底物浓度为50mg/mL,酶添加量与底物的质量比为0.02mg/mg,酶解时间6h;
蛋白酶M“天野”SD,可适用于调味料、低苦味蛋白分解物以及酿造等食品工业,除酸性/中性蛋白酶之外,另含有肽酶,特别在中性环境下作用效果明显。产品为淡黄褐色至淡褐色粉末状,蛋白酶活力≥5.5U/g。
②酶解后灭酶10min,冷却后离心取上清液,得酶解液,即为山杏仁蛋白酶解物多肽。
据试验研究:
时间的单因素试验:取10g山杏仁蛋白粉,加入200mL去离子水中配制成山杏仁蛋白溶液。向山杏仁蛋白溶液中加入150mg蛋白酶M,酶解过程中保持整个pH稳定在7.0,温度保持在50℃,分别记录酶解时间为0min、30min、1h、2h、3h、4h、6h、8h、10h、12h和24h时1mol/L NaOH的消耗总量。
加酶量的单因素实验:1g山杏仁蛋白粉溶于20mL去离子水中配制成山杏仁蛋白溶液,分别加入5mg、10mg、15mg、20mg和25mg蛋白酶M,保持反应体系pH7.0、温度50℃,酶解时间为6h,分别计算各条件下山杏仁蛋白溶液的水解度。
经过正交试验可确定,蛋白酶M的酶解最佳条件为pH中性,温度50℃,底物浓度为50mg/mL,酶添加量为0.02(酶添加量与底物质量比,mg/mg),酶解时间为6~8h。蛋白酶M酶解的正交实验得出,最优的酶解条件为:温度50℃,pH7.0,时间6h。水解度为31.59%。
三、将经蛋白酶M酶解制备的山杏仁蛋白酶解物多肽分离纯化,得山杏仁蛋白源ɑ-葡萄糖苷酶抑制肽,具体步骤为:
a、超滤酶解液后,收集分子量<5kDa的酶解液,真空冷冻干燥,得到山杏仁多肽冻干粉;
将步骤二中的酶解液经过水相0.45μm微孔滤膜过滤后,选用分子量5kDa的Pellicon Biomax滤膜在Millipore Labscale TFF系统(4℃,6000g)上进行分子量截留,收集滤液与残留液,最终得到分子量大小范围为0~5kDa。将超滤得到的酶解液迅速真空冷冻干燥,得到山杏仁多肽冻干粉,在-20℃下贮藏备用。
b、凝胶层析分离;
葡聚糖凝胶前处理:去离子水经过0.22μm水系微孔滤膜过滤,并超声脱气2h,备用。将25g葡聚糖凝胶Sephadex G-25Medium颗粒溶于400mL去离子水中,在室温下溶胀至凝胶体积不再增大,随后用去离子水反复洗涤至无杂质,在4℃下贮存备用。
葡聚糖凝胶柱填充:层析柱规格(1.6cm×60cm),使用前用去离子水清洗干净。固定层析柱,缓缓加入去离子水,待液面在柱高的四分之一左右,关闭出口端,将葡聚糖凝胶缓缓加入层析柱中,整个过程要不断搅拌柱中胶体防止凝胶沉降分层,待凝胶沉积达到1cm以上时,打开层析柱的出样口,继续倾倒葡聚糖凝胶直至距离层析柱顶端5cm处,最后3~5个柱体积的去离子水平衡层析柱,直至葡聚糖凝胶液面不再下降。整个操作过程要缓慢持续,防止气泡的产生。
进样、洗脱与收集:将样品溶于中性Tris-HCl溶液(10mmol/L pH7.0,其中含有150mmol/L NaCl,过0.22μm有机相微孔滤膜并脱气),配成溶度为100mg/mL的样品溶液。其中,流动相为Tris-HCl溶液,流速:1mL/min,自动收集器设定每5min收集一管分离液。
收集各组分冷冻干燥,冻干粉并分别测定各组分的α-葡萄糖苷酶的抑制率,选取抑制能力较高的组分,进一步利用高效液相色谱法进行分离。
c、反相高效液相色谱分离;
分离出的高活性的冻干粉溶解在0.6mL 0.06%的三氟乙酸TFA的水溶液中,在1200rpm下离心10min,取上清液,经过超声脱气10min,经0.22μm有机相微孔滤膜过滤处理,然后经过
avant 25系统分离,色谱柱为Zorbax SB-C18反相高效液相色谱柱(4.6mm×250mm,5μm)。流动相A(0.06%三氟乙酸的水溶液)为平衡缓冲液,流动相B(0.05%三氟乙酸的乙腈溶液)为洗脱缓冲液。分离纯化的洗脱梯度为流动相B由0~50%至少5个柱体积(CV,column volumes),流动相B由50%~100%至少0.2CV。进样量为500μL,流速0.8mL/min,在280nm处检测并收集各组分。测定各组分α-葡萄糖苷酶的抑制率,将抑制能力高的组分真空冷冻干燥,于-20℃下贮存备用。
d、分子筛分离;
分离出的高活性的冻干粉溶解在1mL 20mmol/L PBS缓冲溶液(pH7.0)中,在1200rpm下离心10min,取上清液,超声脱气10min后用0.22μm有机相微孔滤膜过滤,然后经过
avant 25系统分离。分子筛的柱子为Superdex
TM Peptide 10/300GL(10mm×300mm)。平衡缓冲液为20mmol/L PBS缓冲溶液(pH7.0),流速0.5mL/min,进样量为100μL,洗脱梯度为等梯度2个CV,洗脱峰在280nm处检测并收集。
e、反相高效液相色谱继续纯化,得到ɑ-葡萄糖苷酶抑制肽。
分离得到的高活性的山杏仁多肽冻干粉,用反相高效液相色谱继续纯化,进一步得到高纯度高活性的ɑ-葡萄糖苷酶抑制肽。
五、试验研究
1)三种酶的山杏仁蛋白酶解产物的α-葡萄糖苷酶抑制肽的抑制效果研究
选取抗氧化能力较强的蛋白酶M、Prote AX和Alcalase三种酶的山杏仁蛋白酶解产物进行α-葡萄糖苷酶抑制活性的测定。将上述三种酶的酶解液冻干粉分别配制成不同浓度:0.5mg/mL、1mg/mL、2mg/mL、3mg/mL、4mg/mL、5mg/mL、6mg/mL、8mg/mL、10mg/mL,并分别测定其α-葡萄糖苷酶抑制率。以山杏仁多肽的浓度为横坐标,以其α-葡萄糖苷酶抑制率为纵坐标作图,如图1所示,可以看出三种酶酶解产物均有一定的α-葡萄糖苷酶抑制率,随着山杏仁多肽浓度的升高各种酶解产物的α-葡萄糖苷酶抑制能力均有不同程度的增大,其中Alcalase蛋白酶的酶解产物效果较突出,浓度在10mg/mL时,酶解液的α-葡萄糖苷酶抑制率达到33.95%;蛋白酶M的酶解产物较其他两组效果较弱,但是在浓度为10mg/mL时,α-葡萄糖苷酶抑制率也能达到15.98%。
2)高纯度的蛋白酶M酶解液的分离纯化的分子量条件研究蛋白酶M酶解所得到的酶解液,采用Millipore Labscale TFF系统,经过30kDa、10kDa、5kDa三种Pellicon Biomax滤膜超滤,得到大于30kDa、10kDa~30kD、5kDa~10kD、0kDa~5kD四种组分,分别测定其α-葡萄糖苷酶抑制率,并以α-葡萄糖苷酶抑制率的IC50值作为比较指标。不同分子量(0~5kDa,5~10kDa and 10~30kDa)的蛋白酶Prote AX酶解液的α-葡萄糖苷酶抑制活性如表1所示:
不同分子量的蛋白酶M酶解液的α-葡萄糖苷酶抑制活性如表1所示:
表1不同分子量的蛋白酶M酶解液的α-葡萄糖苷酶抑制活性
分子量(kDa) |
IC<sub>50</sub>/(mg/mL) |
>30 |
20.34±0.03 |
10~30 |
18.26±0.01 |
5~10 |
1.76±0.05 |
0~5 |
0.38±0.02 |
由表1数据可知,分子量范围为0~5kDa的蛋白酶M酶解的山杏仁蛋白酶解液,与另外三种分子量范围的酶解液比较,有最高的α-葡萄糖苷酶抑制活性,因此收集分子量<5kDa的酶解液组分进行分离纯化。
首先用G-25葡聚糖凝胶对蛋白酶M酶解液0~5kDa组分分离,由蛋白酶M酶解液0~5kDa组分Sephadex G-25凝胶层析色谱图可知,如图2所示,在280nm处得到3个主要吸收峰(P1、P2和P3),由表2蛋白酶M酶解液0~5kDa组分分离峰的α-葡萄糖苷酶抑制活性可知,其中吸收峰P2有较高的α-葡萄糖苷酶抑制活性(IC50=0.045±0.003mg/mL)。
表2蛋白酶M酶解液0~5kDa组分分离峰的α-葡萄糖苷酶抑制活性
组分 |
IC<sub>50</sub>/(mg/mL) |
P1 |
0.111±0.001 |
P2 |
0.045±0.003 |
P3 |
0.089±0.006 |
收集凝胶层析的洗脱峰P2,进一步用反相高效液相色谱C18柱分离,得到更高活性的α-葡萄糖苷酶抑制肽溶液。由图3所示的蛋白酶M酶解液分离产物P2组分反相高效液相色谱图可以看出,P2经反相高效液相色谱分离,在280nm处得到7个色谱峰(P2P1、P2P2、P2P3、P2P4、P2P5、P2P6、P2P7),其α-葡萄糖苷酶抑制活性结果见表3所示,
表3蛋白酶M酶解液分离产物P2组分分离峰的α-葡萄糖苷酶抑制活性
组分 |
IC<sub>50</sub>/(mg/mL) |
P2P1 |
0.032±0.002 |
P2P2 |
0.019±0.001 |
P2P3 |
0.029±0.003 |
P2P4 |
0.023±0.006 |
P2P5 |
0.056±0.002 |
P2P6 |
0.043±0.001 |
P2P7 |
0.078±0.002 |
由表2可见,洗脱峰P2P2的活性最高,经过分子筛SuperdexTM Peptide 10/300GL柱分离后,所得色谱图如图4所示,选取主峰e进行二次反相高效液相色谱的纯化,如图5所示,最终得到高纯度高活性的α-葡萄糖苷酶抑制肽E(IC50=0.013±0.06mg/mL)。
六、对本发明获得的α-葡萄糖苷酶抑制肽的质谱及氨基酸序列分析
经蛋白酶M酶解获得的高活性山杏仁蛋白源α-葡萄糖苷酶抑制肽E的质谱结果如图6所示,测定其分子量为:290.1g/mol。经过N-端氨基酸序列分析,肽E的氨基酸序列为色氨酸-丝氨酸(Trp-Ser),其结构式为:
其实际分子量为291.31g/mol。通过测定的E的α-葡萄糖苷酶抑制活性IC50值为0.013±0.06mg/mL;以分子量为依据,以μmol/L为单位,计算得到肽E的IC50值为44.63±0.03μmol/L。
七:对本发明获得的α-葡萄糖苷酶抑制肽模拟消化稳定性分析
选取胃蛋白酶、胰蛋白酶对4种新获得的α-葡萄糖苷酶抑制肽进行模拟消化环境的稳定性测定,采用反相高效液相色谱测定消化前后各抑制肽的α-葡萄糖苷酶抑制活性、峰面积和保留时间。测定结果如图7、图8所示:图7和图8分别表示消化前后肽A:Trp-His的色谱图,其各项指标的具体测定结果见表4:
表4
Trp-Ser |
IC<sub>50</sub>/(μmol/L) |
峰面积/(μV·s) |
保留时间/min |
消化前 |
44.63±0.03 |
3967345 |
12.69 |
消化后 |
24.71±0.02 |
3961694 |
12.52 |
由以上数据可以得出,肽E Trp-Ser经过胃蛋白酶和胰蛋白酶模拟胃肠液消化前后的峰面积,保留时间和α-葡萄糖苷酶抑制活性只是略有不同,结果表明,本发明经蛋白酶M酶解的山杏仁蛋白源ɑ-葡萄糖苷酶抑制肽,肽E Trp-Ser经过模拟体内消化,仍能保持很好的稳定性和活性。
本发明经蛋白酶M酶解的山杏仁蛋白源ɑ-葡萄糖苷酶抑制肽中Trp-Ser氨基酸的氨基酸序列表为:
<110>重庆三峡学院
<120>经蛋白酶M酶解的山杏仁蛋白源ɑ-葡萄糖苷酶抑制肽及其制备方法
<160>1
<210>1
<211>2
<212>PRT
<213>Artificial
<220>
<223>ɑ-葡萄糖苷酶抑制肽
<400>1
Trp-Ser。
对于本领域的技术人员来说,在不脱离本发明结构的前提下,还可以作出若干变形和改进,这些也应该视为本发明的保护范围,这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。
<110> 重庆三峡学院
<120>经蛋白酶M酶解的山杏仁蛋白源ɑ-葡萄糖苷酶抑制肽及其制备方法
<160>1
<210>1
<211>2
<212>PRT
<213>Artificial
<220>
<223>ɑ-葡萄糖苷酶抑制肽
<400>1
Trp-Ser