CN108484721B - 一种酶解黑鲨鱼皮制备抗氧化多肽及分离纯化的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种酶解黑鲨鱼皮制备抗氧化多肽及分离纯化的方法，该方法以黑鲨鱼皮为原料，通过碱性蛋白酶的酶解，分离纯化得到特异性抗氧化多肽，其分子量在368 Da，其氨基酸全序列为：Gly‑His‑Gly‑Val。本发明消除了天然抗氧化剂所具有的缺陷并且消除了公众对人工合成抗氧化剂的忧虑，为开发基于食品源的抗氧化多肽以及探索其在食品、医学上的广泛应用奠定理论基础。
Description
技术领域
本发明提供了一种酶解黑鲨鱼皮制备抗氧化多肽及分离纯化的方法，更具体地涉及了一种黑鲨鱼皮抗氧化多肽，属于生物技术领域。
背景技术
氧化在人体生命运转中无处不在。在人体细胞新陈代谢过程中，产生自由基和其它活性氧物质，当有过多的自由基生成时，自由基对细胞保护酶，如超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶造成损害，甚至引起细胞凋亡，如氧化细胞蛋白质、膜脂质等。
在食品中，食品营养成分的氧化会产生过氧化物，其不仅会影响食品的营养价值，引起食品品质下降，严重的甚至还会导致摄入者的身体发生疾病。因此，寻找安全的抗氧化剂以抑制过氧化物产生一直是生化营养学的研究热点。由于BHT、TBHQ等化学合成抗氧化剂比天然抗氧化剂具有更好的效果和更便宜的价格，因此其已经被广泛应用于食品行业中。
但是，目前有研究发现合成抗氧化剂对人体肝、脾、肺等器官具有蓄积性致癌作用，从而引起了人们对其安全性的担忧，并且开始逐渐限制其在食品中的使用。于是人们把目光转向天然抗氧化剂。α-生育酚是一种被最普遍使用的天然抗氧化剂，它能有效保持食品中油脂的稳定性，但是却不利于食品保存。因此，我们有必要寻找一种其它来源的安全的天然抗氧化剂。
由于近些年来口蹄疫、疯牛病等传染性疾病频发，陆生动物安全日益严重，因此，陆生动物蛋白及其蛋白制品的安全性受到破坏；此外，由于世界各地有较多宗教信仰者，陆生动物蛋白不被其接受。因此，通过海洋鱼类制得的抗氧化肽产品具有更广阔的市场前景。黑鲨鱼皮由于其形状和厚度不均匀，难以作为高附加值产品（如皮革制品）加工利用。研究显示，鱼皮中蛋白含量高，种类丰富，特别是胶原蛋白含量高（60～80%），是鱼皮蛋白主要成分。在鲨鱼生产加工过程中，产生大量的下脚料，这些下脚料除少部分用于饲料加工，大部分以废弃物形式丢弃，这不仅会造成环境污染，还引起资源浪费。因此，如何从鱼皮中获得具有特定氨基酸序列的高效抗氧化多肽就成为迫切的研究方向。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种酶解黑鲨鱼皮制备抗氧化多肽及分离纯化的方法，使抗氧化活性得以高效地实现。
为实现上述目的，采用以下技术方案：
本发明的一种抗氧化多肽，氨基酸序列为Gly-His-Gly-Val（GHGV）。
本发明提供了一种抗氧化多肽的制备方法，以黑鲨鱼皮为原料，采用碱性蛋白酶对其进行酶解，分离纯化、冷冻干燥得到抗氧化多肽；所述酶解条件为：pH为7.0~9.0、温度40~50℃、酶解时间为4.0~6.0h、底物浓度为2.0~4.0%，酶添加量为9.0~10.0 wt.%。优选的，酶解条件为酶解条件为：pH为8.0、温度45℃、酶解时间为4.9h、底物浓度为3%，酶添加量为9.6wt.%。所述分离纯化的手段RP-HPLC反相高效液相色谱。
所述分离纯化的具体步骤为：
利用RP-HPLC反相高效液相色谱分离酶解产物，并监控分离组分的抗氧化活性，收集具有最佳抗氧化活性的组分；反相HPLC的分离以含体积分数0.05%三氟乙酸的浓度梯度为0%～40%的乙腈溶液作为洗脱液进行线性洗脱，所用色谱柱为Gemini 5μ C18，上样量为100μL，流速为1mL/min，检测波长为214nm，测定各吸收峰对应的洗脱液的抗氧化活性，收集得到抗氧化活性最高的组分。利用Q-TOF LC-MS鉴定组分的氨基酸序列，得到所述的抗氧化多肽的氨基酸序列为：Gly-His-Gly-Val。
采取的具体步骤如下：
(1)黑鲨鱼皮蛋白的酶解
酶购自诺维信公司（中国·天津）。
采用碱性蛋白酶酶解黑鲨鱼皮蛋白，pH为8.0、温度45℃、酶解时间为4.9h、底物浓度为3%，酶添加量为9.6wt.%，用1M NaOH调节pH稳定，水解5h后，沸水浴中灭酶15min，然后迅速冷却至室温，置于离心机中，以4000r/min离心15min，取上清液备用。
(2)酶解产物的分离、纯化
利用RP-HPLC反相高效液相色谱分离酶解产物，并监控分离组分的抗氧化活性，收集具有最佳抗氧化活性的组分；反相HPLC的分离以含体积分数0.05%三氟乙酸的浓度梯度为0%～40%的乙腈溶液作为洗脱液进行线性洗脱，所用色谱柱为Gemini 5μ C18，上样量为100μL，流速为1mL/min，检测波长为214nm，测定各吸收峰对应的洗脱液的抗氧化活性，收集得到抗氧化活性最高的组分。
(3)抗氧化活性的测试
1、ABTS自由基清除能力
配制7mM的ABTS贮存母液及2.45mM的过硫酸钾溶液，临用前以1︰1的比例混合，室温放置16h后，用磷酸盐缓冲液（5mM、pH7.4）稀释至734nm处吸光值为0.70±0.02，即ABTS自由基溶液。ABTS自由基溶液与不同浓度的样品等体积混合，室温反应10min后，于734nm下测定吸光值，磷酸盐缓冲液（5mM、pH7.4）调零。空白组用蒸馏水代替样品。样品的ABTS自由基清除活力按下式进行计算：
式中：Acontrol—空白组吸光值
Asample—样品组吸光值
2 、DPPH自由基清除能力
取不同浓度样品1mL与DPPH溶液（0.1mM，95%乙醇配制）1mL充分混匀，室温避光静置30min，517nm测定吸光值；用1mL 95%乙醇溶液代替DPPH溶液为样品参比组；空白组为1mLDPPH溶液与1mL 95%乙醇溶液。样品的DPPH自由基清除活力根据下式进行计算：
式中：Ai—样品组吸光值
Aj—样品参比组吸光值
A0—空白组吸光值
3、脂质过氧化抑制活性
取不同浓度样品1mL于具塞比色管中，加入2mL 95%乙醇、26μL亚油酸及2mL磷酸盐缓冲液（50mM、pH7.0），充分混匀后，密闭放在暗处并保持40℃恒温。空白组用1mL蒸馏水代替样品。每24h测定一次体系过氧化程度。
脂质过氧化水平采用硫氰酸铁（FTC）法进行测定。取混合液100μL与4.7mL 75%乙醇溶液、0.1mL 30%硫氰酸铵混匀，加入0.1mL FeCl2溶液（20mM，3.5%盐酸溶液配制），充分混匀后准确计时3min，500nm波长下测定吸光值。
4、羟基自由基清除活性
1mL样品与0.3mL FeSO4（8mM）、1mL水杨酸（3mM）及0.25mL H2O2（20mM）混匀，37℃保温30min，流水冷却后，加入0.45mL蒸馏水使反应液总体积达3mL，3000g离心10min，于510nm波长下测定上清液吸光值，蒸馏水代替样品作为空白对照。
(4)氨基酸序列测定
利用Q-TOF LC-MS鉴定本发明的抗氧化多肽的氨基酸全序列为Gly-His-Gly-Val，分子量为368Da。
本发明透过目前天然抗氧化剂的缺陷以及公众对人工合成抗氧化剂的忧虑，立足于寻找一种天然高效的抗氧化剂，以来自于黑鲨鱼皮的胶原蛋白为出发点，着眼于通过碱性蛋白酶的切割条件控制，切割为具有特定的肽链长度和结构域组成的活性多肽，而使抗氧化活性得以高效地实现。
本发明改变了现有抗氧化剂的提取与运用的思路和方法，消除了人工合成抗氧化剂所可能引起的副作用，是一种天然抗氧化剂，可以取代传统的合成食品抗氧化剂。并且本发明还改善了我国对水产动物皮中蛋白利用率偏低的情况，既可解决大量水产资源的再利用问题，又能解除消费者对抗氧化剂在食品安全方面的顾虑，对科技、经济和食品业的发展将具有深远的意义。
附图说明
图1为黑鲨鱼皮蛋白酶解物的ABTS自由基清除率相关曲线。
图2为黑鲨鱼皮蛋白酶解物的DPPH自由基清除率相关曲线。
图3为黑鲨鱼皮蛋白酶解物的脂质过氧化抑制活性。
图4为黑鲨鱼皮蛋白酶解物的羟基自由基清除率相关曲线。
图5为黑鲨鱼皮蛋白酶解物的RP-HPLC洗脱图。
图6为黑鲨鱼皮蛋白酶解物RP-HPLC洗脱组分的DPPH自由基清除活性。
图7为F19总离子流图。
图8为抗氧化肽的一级质谱图。
图9为抗氧化肽的二级质谱图。
具体实施方式
本发明的抗氧化多肽的氨基酸序列为Gly-His-Gly-Val。
制备方法如下：
以黑鲨鱼皮为原料，采用碱性蛋白酶对其进行酶解，分离纯化、冷冻干燥得到抗氧化多肽；所述酶解条件为：pH为8.0、温度45℃、酶解时间为4.9h、底物浓度为3%，酶添加量为9.6wt.%；利用RP-HPLC反相高效液相色谱分离酶解产物，并监控分离组分的抗氧化活性，收集具有最佳抗氧化活性的组分；反相HPLC的分离以含体积分数0.05%三氟乙酸的浓度梯度为0%～40%的乙腈溶液作为洗脱液进行线性洗脱，所用色谱柱为Gemini 5μ C18，上样量为100μL，流速为1mL/min，检测波长为214nm，测定各吸收峰对应的洗脱液的抗氧化活性，收集得到抗氧化活性最高的组分。
本发明采用的仪器、检测手段如下：
本发明应用RP-HPLC反相高效液相色谱分离纯化手段，实现具有显著活性的抗氧化多肽的高效分离纯化。
利用Q-TOF LC-MS鉴定抗氧化多肽的氨基酸序列。
为了进一步了解本发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例：
实施例1
称取3克黑鲨鱼皮，加入100ml去离子水，然后用1mol/L NaOH将其pH调节至8.0。先将该溶液水浴加热到45℃，接着再按照酶添加量为9.6%的比例加入相应量的酶，酶解时间为4.9小时。接着在沸水浴中灭酶15分钟，冷却后再4000rpm离心15分钟，收集上清液备用。
将制备出的黑鲨鱼皮酶解产物作抗氧化活性鉴定，其中ABTS半抑制浓度为80μg/mL（如图1所示）、DPPH半抑制浓度为3.19mg/mL（如图2所示）、具有一定的脂质过氧化抑制活性（如图3所示）和羟基自由基清除活性（如图4所示），因此，黑鲨鱼皮酶解产物具有一定的抗氧化活性。
利用RP-HPLC反相高效液相色谱分离酶解产物（如图5所示），并监控分离组分的抗氧化活性，收集具有最佳抗氧化活性的组分；反相HPLC的分离以含0.05%（体积）三氟乙酸的浓度梯度为0%～40%的乙腈溶液作为洗脱液进行线性洗脱，所用色谱柱为Gemini 5μ C18，上样量为100μL，流速为1mL/min，检测波长为214nm，测定各吸收峰对应的洗脱液的抗氧化活性，收集得到抗氧化活性最高的组分F19（如图6所示）。
利用Q-TOF LC-MS鉴定组分F19（色谱及质谱条件如表1、表2所示）， 其总离子流图如图7所示，再利用MS/MS二级质谱鉴定16.52min离子峰，得到其氨基酸全序列为（如图8-9所示）：Gly-His-Gly-Val（分子量为368Da），测定其抗氧化活性（如表3所示），其中ABTS自由基清除率（61.73±0.19）% 、DPPH自由基清除率（68.65±0.84）%以及氧自由基吸收能力（990.10±21.06）μmol Trolox/g peptide。
表1鉴定F19色谱条件参数
表2 鉴定F19质谱条件参数
表3 抗氧化肽抗氧化活性
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
序列表
<110> 福州大学
<120> 一种酶解黑鲨鱼皮制备抗氧化多肽及分离纯化的方法
<130> 1
<160> 1
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 4
<212> PRT
<213> 2 Ambystoma laterale x Ambystoma jeffersonianum
<400> 1
Gly His Gly Val
1
Claims (1)
1.一种抗氧化多肽，其特征在于：所述抗氧化多肽的氨基酸序列为Gly-His-Gly-Val，其来源于黑鲨鱼皮。
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