CN108165595A - 一种小麦胚芽抗氧化肽的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种小麦胚芽抗氧化肽的制备方法,该方法将小麦胚芽采用微波真空干燥并进行超微粉碎,加入碱性盐溶液对小麦胚芽蛋白进行提取;提取后将提取液和提余物分离,对提取液进行超滤浓缩,浓缩液采用胃蛋白酶进行酶解得到小麦胚芽活性肽溶液,灭酶并二次浓缩后,得到小麦胚芽肽浓缩液,以葡聚糖凝胶层析、离子交换剂层析进行分离纯化,干燥后得到纯化的小麦胚芽抗氧化肽。本发明方法中小麦胚芽的蛋白提取率高,小麦胚芽抗氧化肽具有良好的活性和应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及食品加工技术领域,特别提供了一种小麦胚芽抗氧化肽的制备方法。
背景技术
小麦胚芽是小麦加工业的主要副产品之一,也是小麦营养最多的部分,占小麦籽粒的2~3%,富含蛋白质,碳水化合物,脂肪,灰分和氨基酸以及一些维生素等生理活性成分,被称为小麦的精华和营养宝库。小麦胚芽蛋白含量高,达30%左右,仅次于大豆,含有清蛋白、麦醇溶蛋白和麦谷蛋白等,水溶性蛋白质占30%以上。小麦胚芽的蛋白酶解后最有益的成分为生物活性肽,它是对生物机体的生命活动有益或具有生理作用的肽类化合物,又称功能肽。活性肽由人体的20种不同氨基酸以不同种类和不同数量排列形成,再加上还可能有二级、三级结构,其种类十分庞大,每一种活性肽都具有独特的组成结构,不同活性肽的组成结构决定了其不同的生物活性功能。生物活性肽的吸收机制优于氨基酸,具有氨基酸不可比拟的生物活性功能,目前主要包括类吗啡样、激素和调节激素、调节和抑制酶、免疫调节、抗血栓、抗高血压、降胆固醇抗癌、抗氧化和清除自由基、改善元素吸收和矿物质运输、促进生长等生物活性肽。目前小麦胚芽未被充分利用,具有潜在的精深加工价值。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提出一种小麦胚芽抗氧化肽的制备方法,该方法采用碱性盐法超声辅助提取小麦胚芽蛋白,蛋白提取率高;综合筛选不同的酶对小麦胚芽蛋白进行酶解,优选出胃蛋白酶作为酶源,在模拟人体胃酸条件下进行多肽的制备,在提取与酶解中综合优化各项工艺参数,提高了小麦胚芽的利用率。具体技术方案如下:
一种小麦胚芽抗氧化肽的制备方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
(1)将小麦胚芽进行微波真空干燥、超微粉碎后,得到小麦胚芽超微粉;采用碱性盐法,结合超声辅助法提取小麦胚芽粉,得到小麦胚芽蛋白溶液;
(2)固液分离,取上清液,即为小麦胚芽蛋白提取液;
(3)对步骤(2)的小麦胚芽蛋白提取液进行超滤浓缩,得到小麦胚芽蛋白浓缩液;
(4)在上述浓缩液中加入胃蛋白酶,进行蛋白的酶解,酶解后灭酶,得到胚芽蛋白肽溶液;
(5)将小麦胚芽蛋白肽溶液进行超滤浓缩、层析过滤和干燥,得到纯化的小麦胚芽抗氧化肽。
进一步地,所述的步骤(1)所述的浸提过程具体为:采用碱性盐溶液与小麦胚芽粉的液料体积比为5~15:1,水浴加热,浸提时间30-120min,浸提次数2~3次。
进一步地,所述的步骤(1)中碱性盐法所采用的碱性盐溶液的pH值范围为8-11,盐浓度为0.2-1.2mol/L。
进一步地,所述的步骤(1)中的超声波功率为30W-5KW,超声时间为30-120min。
进一步地,所述的步骤(2)采用的是离心或者板框压滤的方法进行固液分离。
进一步地,所述的步骤(3)、(5)的超滤浓缩的操作压力为0.1-0.7MPa,超滤膜孔径为10-200nm。
进一步地,所述的步骤(4)中酶解温度为30-60℃,酶解时间1-6h,酶添加比例为步骤(3)浓缩液的0.1-1%。
进一步地,所述的步骤(4)中的灭酶条件为80-100℃保温5-20min。
进一步地,所述的步骤(5)中的层析过滤,采用的是凝胶过滤或者离子交换层析法过滤,或者两者的组合。
与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
本发明采用碱性盐法超声辅助提取小麦胚芽蛋白,蛋白提取率高,综合筛选了不同蛋白酶,并对蛋白酶的效果进行了综合比较,筛选获得胃蛋白酶,在模拟人体胃酸条件下进行抗氧化肽的制备,在提取与酶解中综合优化的工艺参数,提高了小麦胚芽的利用率,具有良好的应用价值;并系统集成超滤浓缩、凝胶过滤层析和离子交换层析的方法得到了目标产物抗氧化肽溶液。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图;
图2为实施例1的酶解优化工艺参数交互作用图。
图3为实施例1分离所得的抗氧化肽的凝胶色谱图;
图4为实施例2离子交换色谱图;
图5为实施例2分离后多肽的分子量质谱图;
图6为实施例4分离后多肽的分子量质谱图。
具体实施方式
下面根据附图和优选实施例详细描述本发明,本发明的目的和效果将变得更加明白,以下结合附图和实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1
如图1所示,本发明的小麦胚芽抗氧化肽的制备方法具体如下:
(1)将小麦胚芽进行微波真空干燥、超微粉碎后,得到小麦胚芽超微粉,取过60目筛的样品50g,采用0.5mol/L氯化钠,pH值10,料液比1:10,对样品采用超声辅助法进行浸提60min,超声波采用40W,浸提两次,合并浸提液,得到小麦胚芽蛋白溶液;
(2)采用10000rpm离心30min进行固液分离,取上清液,即为小麦胚芽蛋白提取液;
(3)取步骤(2)得到的小麦胚芽蛋白提取液900mL进行超滤浓缩,温度40℃,操作压力为0.1MPa,超滤膜孔径为200nm,浓缩至260mL,得到小麦胚芽蛋白浓缩液;
(4)取50mL小麦胚芽蛋白浓缩液,加入占浓缩液质量比为1%的胃蛋白酶,调节pH值为1.1,温度为60℃,保温酶解73.8min,酶解后测定上清液的抗氧化活性,并100℃灭酶5min,得到胚芽蛋白肽溶液;
(5)将步骤(4)获得溶液进行超滤浓缩,操作压力为0.4MPa,超滤膜孔径为200nm,并采用Sephadex G-75凝胶层析过滤,分离得到具有抗氧化活性的多肽部分,进行红外真空冷冻干燥,得到纯化的小麦胚芽抗氧化肽。
对比例1
具体步骤和实施例相同,仅将步骤(4)中的胃蛋白酶换成1%的木瓜蛋白酶,调节pH值7,温度为60℃,保温酶解2h。
对比例2
具体步骤和实施例相同,仅将步骤(4)中的胃蛋白酶换成1%纤维素酶,调节pH值为4.5,温度为60℃,保温酶解2h。
对比例3
具体步骤和实施例相同,仅将步骤(4)中的胃蛋白酶换成1%碱性蛋白酶,调节pH值为9,温度为60℃,保温酶解2h。
对比例4
具体步骤和实施例相同,仅将步骤(4)中的胃蛋白酶换成1%复合蛋白酶,调节pH值为7.0,温度60℃,保温酶解2h。
酶解后离心测定上清液的抗氧化活性,结果如下表1所示。从表1中可以看出,胃蛋白酶酶解后自由基的清除率远高于其他几种酶,对胃蛋白酶的使用量和条件进行优化,得到酶解过程中的最优参数,如图2所示,可以看出酶解时间、温度和pH值三个因素相互之间的交互作用,对最佳酶解参数的选择有益。将样品分步进行Sephadex G-75凝胶过滤层析,如图3所示,可以看出凝胶层析后的各部分样品中,其吸光度差异表明肽含量的差别,对收集的不同样品进行抗氧化活性分析,合并抗氧化活性高的各组样品,进行红外真空冷冻干燥,得到多肽样品。
表1不同酶对羟基自由基清除率的影响
酶种类 | 清除率(%) |
胃蛋白酶 | 40.0 |
木瓜蛋白酶 | 12.8 |
纤维素蛋白酶 | 0 |
碱性蛋白酶 | 9.88 |
复合蛋白酶 | 13.75 |
实施例2
(1)将小麦胚芽进行微波真空冷冻干燥、超微粉碎后,得到小麦胚芽超微粉,取过60目筛的样品50g,采用0.8mol/L氯化钠,pH值10,料液比1:8,对样品采用超声辅助法进行提取100min,超声波采用60W,重复浸提1次,得到小麦胚芽蛋白溶液;
(2)采用10000rpm离心60min进行固液分离,取上清液,即为小麦胚芽蛋白提取液;
(3)取步骤(2)得到的小麦胚芽蛋白提取液800mL进行超滤浓缩,温度40℃,操作压力为0.7MPa,超滤膜孔径为10nm,浓缩至300mL,得到小麦胚芽蛋白浓缩液;
(4)取50mL小麦胚芽蛋白浓缩液,加入占浓缩液质量比为0.15%的胃蛋白酶,调节pH值为1.0,60℃保温酶解80min,加热至100℃沸腾5分钟灭酶,得到胚芽蛋白肽溶液;
(5)将步骤(4)获得溶液进行超滤浓缩,操作压力为0.7MPa,超滤膜孔径为10nm,并采用DEAE-Sepharose F.F离子交换剂层析过滤,并进行红外真空冷冻干燥,得到多肽样品。以0.1-0.5mol/L氯化钠进行洗脱,如图4所示,从图4中可以看出,DEAE-Sepharose F.F基质对多肽进行了有效的分离,随着时间延长洗脱的活性肽呈现先增加后下降的趋势,对其中最高点附近的洗脱液进行收集并编号(1-5),测定其清除自由基的能力,结果如表2所示,表明第5部分清除自由基能力最强,将其作为目标多肽样品进行红外真空冷冻干燥,经激光解析质谱分析该部分样品多肽分子量质荷比为450.3,如图5所示。
表2不同收集部分(编号1-5)的DPPH自由基清除率
编号 | DPPH自由基清除率 | 羟基自由基清除能力 |
1 | 8.85 | 1.59 |
2 | 9.85 | 9.88 |
3 | 16.4 | 11.1 |
4 | 22.2 | 11.6 |
5 | 34.7 | 14.3 |
实施例3
(1)将小麦胚芽进行微波真空干燥、超微粉碎后,得到小麦胚芽超微粉,取过60目筛的样品100g,采用0.2mol/L氯化钠,pH值8,料液比1:5,对样品采用超声辅助法进行提取120min,超声波采用30W,重复浸提1次,得到小麦胚芽蛋白溶液;
(2)采用10000rpm离心60min进行固液分离,取上清液,即为小麦胚芽蛋白提取液;
(3)取步骤(2)得到的小麦胚芽蛋白提取液950mL进行超滤浓缩,温度40℃,操作压力为0.1MPa,超滤膜孔径为200nm,浓缩至500mL,得到小麦胚芽蛋白浓缩液;
(4)向小麦胚芽蛋白浓缩液加入占浓缩液质量比0.1%的胃蛋白酶,调节pH值为1.0,30℃保温酶解360min,100℃煮沸5min灭酶,得到胚芽蛋白肽溶液;
(5)将步骤(4)获得的溶液进行超滤浓缩,操作压力为0.1MPa,超滤膜孔径为200nm。得到多肽浓缩液200mL,采用葡聚糖凝胶Sephadex G-100和Sepharose F.F离子交换层析,葡聚糖凝胶Sephadex G-100以纯净水洗脱,Sepharose F.F离子交换层析采用0.1-0.5mol/L氯化钠进行洗脱,获得分离纯化的多肽。收集滤液后进行红外真空冷冻干燥,获得抗氧化多肽样品。样品经过MALDI-TOF-MS检测分析后其分子量结果如表3所示,表明分离的抗氧化多肽分子量分布在330.0-3388.3之间,其中主要分布在342.4-456.7之间(强度值在1000以上),即序号第2至10之间,表明为低分子量的小肽。
表3分离后多肽分子的质荷比、信噪比和强度
实施例4
(1)将小麦胚芽进行微波真空干燥、超微粉碎后,得到小麦胚芽超微粉,取过60目筛的样品100g,采用1.2mol/L氯化钠,pH值11,料液比1:15,对样品采用超声辅助法进行提取30min,超声波采用5kW,重复浸提2次,得到小麦胚芽蛋白溶液;
(2)采用10000rpm离心60min进行固液分离,取上清液,即为小麦胚芽蛋白提取液;
(3)取步骤(2)得到的小麦胚芽蛋白提取液2800mL进行超滤浓缩,温度40℃,操作压力为0.7MPa,超滤膜孔径为200nm,浓缩至900mL,得到小麦胚芽蛋白浓缩液;
(4)向小麦胚芽蛋白浓缩液加入占浓缩液质量比0.25%的胃蛋白酶,调节pH值1.0,60℃保温酶解120min,酶解后测定上清液的抗氧化活性,并80℃保温30min灭酶,得到得到胚芽蛋白肽溶液;
(5)将步骤(4)获得的溶液进一步超滤浓缩,操作压力为0.7MPa,超滤膜孔径为200nm,得到含有多肽的溶液500mL,采用DEAE-Sepharose F.F离子交换剂层析,以0.1-0.5mol/L氯化钠进行洗脱,不同洗脱部分(编号1-5)的自由基清除率如表4所示,获得分离纯化的多肽,其中以第2-5部分收集的多肽清除自由基能力较强。将该部分多肽进行红外真空冷冻干燥,获得抗氧化多肽样品。样品经过MALDI-TOF-MS测定其第4部分样品分子量分布图如图6所示。从图6中可以看出,分子量分布主要在363.5-661.8之间,其中又以448.8和490.0为主,相对强度最高,为获得的小肽分子量。
表4不同收集部分的DPPH自由基清除率
编号 | DPPH自由基清除率 | 羟基自由基清除能力 |
1 | 9.84 | 3.8 |
2 | 19.60 | 10.5 |
3 | 22.42 | 11.2 |
4 | 28.27 | 13.8 |
5 | 35.72 | 17.4 |
Claims (9)
1.一种小麦胚芽抗氧化肽的制备方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
(1)将小麦胚芽进行微波真空干燥、超微粉碎后,得到小麦胚芽超微粉;采用碱性盐法,结合超声辅助法提取小麦胚芽粉,得到小麦胚芽蛋白溶液;
(2)固液分离,取上清液,即为小麦胚芽蛋白提取液;
(3)对步骤(2)得到的小麦胚芽蛋白提取液进行超滤浓缩,得到小麦胚芽蛋白浓缩液;
(4)在上述浓缩液中加入胃蛋白酶,进行蛋白的酶解,酶解后灭酶,得到胚芽蛋白肽溶液;
(5)将小麦胚芽蛋白肽溶液进行超滤浓缩、层析过滤和干燥,得到纯化的小麦胚芽抗氧化肽。
2.根据权利要求1所述的小麦胚芽抗氧化肽的制备方法,其特征在于,所述的步骤(1)所述的浸提过程具体为:采用碱性盐溶液与小麦胚芽粉的液料体积比为5~15:1,水浴加热,浸提时间30-120min,浸提次数2~3次。
3.根据权利要求1或2所述的小麦胚芽抗氧化肽的制备方法,其特征在于,所述的步骤(1)中碱性盐法所采用的碱性盐溶液的pH值范围为8-11,盐浓度为0.2-1.2mol/L。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的小麦胚芽抗氧化肽的制备方法,其特征在于,所述的步骤(1)中的超声波功率为30W-5KW,超声时间为30-120min。
5.根据权利要求1所述的小麦胚芽抗氧化肽的制备方法,其特征在于,所述的步骤(2)采用的是离心或者板框压滤的方法进行固液分离。
6.根据权利要求1所述的小麦胚芽抗氧化肽的制备方法,其特征在于,所述的步骤(3)、(5)的超滤浓缩的操作压力为0.1-0.7MPa,超滤膜孔径为10-200nm。
7.根据权利要求1所述的小麦胚芽抗氧化肽的制备方法,其特征在于,所述的步骤(4)中酶解温度为30-60℃,酶解时间1-6h,酶添加比例为步骤(3)浓缩液的0.1-1%。
8.根据权利要求1所述的小麦胚芽抗氧化肽的制备方法,其特征在于,所述的步骤(4)中的灭酶条件为80-100℃保温5-20min。
9.根据权利要求1所述的小麦胚芽抗氧化肽的制备方法,其特征在于,所述的步骤(5)中的层析过滤,采用的是凝胶过滤或者离子交换层析法过滤,或者两者的组合。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180615 |
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