CN110477387A - 从食用燕窝中获得的天然食品补充剂及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种从食用燕窝获得的天然食品补充剂，所述天然食品补充剂包含通过食用燕窝的低剂量辐照微粒的选择性酶促水解而产生的生物活性糖肽。所述天然食品补充剂具有显著的抗高血压和抗氧化(抗衰老)活性。本发明还公开了一种用于制备天然食品补充剂的方法。本发明旨在从食用燕窝(EBN)开发食品，所述开发集中在为了探索“生物活性”肽和糖肽的功能特性方面而采取的微粒、辐照和酶促水解加工步骤的影响上。这种生物活性金丝燕窝补充剂与传统的未加工的金丝燕燕窝相比，在天然抗高血压和抗氧化活性方面，是一种优质产品，同时也是合成生物活性补充剂来源的安全、营养且方便的替代品。
Description
技术领域
本发明整体涉及天然食品补充剂，并且更具体地讲，涉及具有显著的抗高血压和抗氧化活性的生物活性金丝燕窝补充剂。本发明还描述了一种用于制备生物活性金丝燕窝补充剂的方法。
背景技术
高血压是全球性的健康问题，并且以惊人的趋势继续上升。随着时间的推移，它成为高血压性心脏病、冠状动脉疾病、中风、主动脉瘤、外周动脉疾病和慢性肾病的主要风险因素。
大量的疾病如心血管疾病、癌症和衰老等是由过量的氧自由基引起的。在病理状态下或由于外界因素的影响，人体产生大量的活性氧，造成清理、修复和身体保护的能力下降，从而导致自由基失衡。这种过量的活性氧会攻击细胞膜、不饱和脂肪酸、蛋白质、氨基酸、核酸等，并破坏细胞结构和功能，从而造成机体损伤，引发一系列疾病(如心血管疾病、癌症，并加速身体衰老等)。
抗氧化剂可以帮助身体维持和平衡氧自由基，由此防止疾病的发生并维持身体的健康。它在中和有害的过氧化物和自由基方面发挥着重要作用。
抗氧化剂广泛用在膳食补充剂中并且已经在用于预防疾病方面开展了研究。食用燕窝(EBN)水解产物被认为是具有功能性生物活性的天然抗高血压和抗氧化剂的潜在膳食来源。早已知道食用燕窝具有特定的健康和美容保健益处。据信，食用燕窝具有增强健康的作用，如抗衰老、促进生长和提高免疫力等特性。
食用燕窝是来自多种不同的金丝燕物种的唾液腺的干燥粘性分泌物。由于对人体健康的巨大有益作用，它被广泛用作保健食品，并被认为是中国人千百年来最珍贵的食品之一。作为食用燕窝(EBN)的主要组分的糖蛋白具有与健康、活力、美容和所有疾病的治疗要求相关的独特性质。
在营养和化妆品行业中，燕窝营养配方的提取方法相对来说非常简单，主要以粗糙的烹饪方式。营养和化妆品行业中大分子或糖蛋白的蛋白质生物利用度通常较低。
本发明满足开发具有高生物活性糖肽的食品补充剂的需求，这种食品补充剂作为天然抗高血压和抗氧化特性的潜在膳食来源。还需要开发天然食品补充剂的制备方法。
由于糖蛋白是食用燕窝的主要组分，因此对食用燕窝的研究和食品开发将集中在为了探索“生物活性”糖肽的功能特性方面而采取的微粒、辐照和酶促水解加工步骤的影响上。因此，提供安全、营养且方便的天然抗高血压和抗氧化易消化补充剂作为合成生物活性补充剂来源的替代品将是可取的。
发明内容
本发明认识并解决了传统的未加工金丝燕窝的各种缺点和不足。根据上述情况设计了天然食品补充剂及其制备方法，该天然食品补充剂及其制备方法旨在解决上述问题。
根据本发明的一个方面，公开了一种天然食用燕窝食品补充剂，该食品补充剂包含与显著的抗高血压和抗氧化(抗衰老)活性相关的生物活性糖肽。
该生物活性糖肽通过食用燕窝的低剂量辐照微粒的选择性酶促水解而产生。
根据本发明的另一方面，公开了一种用于制备从食用燕窝获得的具有特征性生物活性糖肽的天然食品补充剂的方法。该方法包括以下步骤：
a)制备大小为710、300和38mm的食用燕窝微粒粉末。
b)使用钴-60辐照器(220Excel)以2.17kGy.h-1的速率在0.0、1.0、2.0、5.0、7.5、10.0、20.0和30.0kGy的剂量下制备经辐照的食用燕窝微粒粉末。
c)确定γ辐照对食用燕窝微粒粉末的营养和微生物品质的影响。已经进行的分析是近似分析(AOAC，2003)、氨基酸谱分析、微生物分析。
d)经由酶促水解过程从经辐照的食用燕窝微粒粉末制备食用燕窝水解产物。
e)确定食用燕窝水解产物的生物活性(抗高血压和抗氧化)。
f)制备生物活性燕窝胶囊。
因此，下面列出了本发明的目的：
本发明的主要目的是提供具有显著的抗高血压和抗氧化(抗衰老)活性的天然食品补充剂。
本发明的另一个目的是提供具有高蛋白质消化率和溶解度的生物活性糖蛋白。
本发明的另一个目的是提供天然食品补充剂，每日食用4.3克将提供抗高血压(维持良好的健康)和抗氧化(抗衰老)益处。
本发明的另一目的是开发一种集中于食用燕窝(EBN)的低剂量辐照微粒的选择性酶促水解的方法。
本发明的另一个目的是提供营养丰富、食用安全、易消化且方便的天然食品补充剂作为合成生物活性补充剂来源的替代品。
参照以下详细描述，本发明的前述和其他目的及优点将变得显而易见。
附图说明
并入说明书并构成说明书一部分的附图示出本发明的多个实施例，并与相关描述一起用于解释本发明的原理。附图仅用于示出本发明的优选实施例，而不应被解释为限制本发明。
图1(a)和(b)是食用燕窝、鸡肉与鱼汤之间的抗氧化活性比较的示意图。
图2显示了食用燕窝、鸡肉和鱼汤的血管紧张素转化酶抑制(ACE-1)活性。
图3显示了与BHA、BHT和BHA+BHT相比，具有不同大小的食用燕窝样品的DPPH抑制。
图4显示了流程图，示出了形成生物活性胶囊的加工过程中所涉及到的步骤。
表1显示了在不同水解时间的食用燕窝水解度(DH)、蛋白质溶解度、肽含量和抗氧化活性。
表2显示了在5mg mL-1的浓度下食用燕窝水解产物在不同水解时间的抗氧化活性。
表3显示了食用燕窝水解产物的样品级分的不同水解时间对应的血管紧张素转化酶(ACE)抑制活性百分比和IC50值。
具体实施方式
本发明的以下详细描述提供了附图中所示的本发明的某些实施例的特定细节，以提供对这些实施例的透彻理解。足够详细地描述这些实施例以使本领域的技术人员能够实践本发明。然而，应该认识到，本发明可以反映在另外的实施例中，并且本发明可以在没有以下描述中的一些细节的情况下实施。
根据本发明的一个方面，是一种天然生物活性燕窝食品补充剂，广泛探索了其抗高血压和抗氧化活性性质。
根据本发明的另一方面，是一种用于制备天然生物活性食用燕窝食品补充剂的方法，该方法涉及生物活性食用燕窝的低剂量辐照微粒的选择性酶促水解，该水解产生具有显著抗高血压和抗氧化(抗衰老)活性的高生物活性糖肽。
为了增加每单位体积样品的表面积，从而增加溶解度和生物活性，对未加工的食用燕窝(EBN)应用微粒粉碎。如果不进行这部分操作，则食用燕窝(EBN)样品的溶解度将较差，生物活性将较低。
食品系统中生物活性的有效性取决于浓度和溶解度因子。根据Wu和Nancollas(1998)，较小的粒度有助于增加每单位体积的表面积，从而有助于提高溶解度。抗氧化剂的溶解度将决定脂质相或水中的可溶性抗氧化剂是否可能影响总体抗氧化活性(Naveena等人，2013)。通过减小样品的粒度，单位体积的表面积将增加，这也会增加溶解度，从而产生高生物活性潜力。微粒粉碎会间接增加食用燕窝(EBN)的抗高血压和抗氧化活性。
参考图1(a)、(b)和图2，它们是比较食用燕窝(EBN)、鸡肉与鱼汤之间的抗氧化和抗高血压活性的示意图。这些图均表明，食用燕窝(EBN)具有最高的抗氧化和抗高血压性质。
除此之外，出于安全目的，对微粒食用燕窝样品进行了γ辐照以将微生物计数降低至可接受的水平。如果不应用此步骤，则产品的安全性将受到质疑。
γ辐照是降低食用燕窝样品中的微生物载量的安全的替代方法。虽然传统的干燥方法将降低含水量并导致微生物的死亡以及较少的营养微生物、酵母和真菌数量，但仍然有存在细菌孢子、微观真菌和酵母的可能性，它们在干燥过程后仍有很强的存活力(Miteva等人，2008)。
用放射性元素(钴-60)进行伽马辐照作为用于抑制微生物生长的灭菌手段被广泛用于医药产品。
在本发明中，开展研究以确定γ辐照对食用燕窝(EBN)粉末的微生物品质和氨基酸谱的影响。如表1所示，选择了八个辐照剂量，即：0.0、1.0、2.0、5.0、7.5、10.0、20.0和30.0kGy。在20.0kGy下，食用燕窝(EBN)样品的总平板计数(TPC)降至<100CFU.g-1。需要5.0kGy的辐照剂量才能将大肠菌和金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)计数降至<100CFU.g-1，并将酵母和霉菌计数降低至<1000CFU.g-1。而对于大肠杆菌(Escherichiacoli)来说，1.0kGy就足以将计数降至<100CFU.g-1。沙门氏菌属(Salmonella spp.)在所有样品中均未检出。20kGy是最有效地灭菌食用燕窝(EBN)粉末样品的最小辐照剂量。
样品的pH值在8.34-8.90的范围内，而样品的水分活度(aw)在0.621-0.674的范围内。辐照样品的微生物品质变化仅由γ辐照引起。
表1：辐照(低剂量)食用燕窝(EBN)中的微生物计数
每个数据代表一式三份平行样的平均值±标准偏差，n＝3。
a-d平均值在列之间显著不同(p<0.05)。A–B平均值在行之间显著不同(p<0.05)。<2.0log cfu/g＝在稀释度-2下未检出微生物。
在高达10.0和20.0kGy的剂量下的伽玛辐照对食用燕窝(EBN)的氨基酸谱未产生显著变化。如表2所示，γ辐照改善了食用燕窝(EBN)的微生物品质，而不影响其氨基酸谱。
表2：氨基酸组成(未加工的食用燕窝对不同的辐照剂量)
每个数据代表一式三份平行样的平均值±标准偏差，n＝3。
a同一行上的相同字母表明在辐照剂量之间无显著差异(p>0.05)。
许多在食品原料中天然存在的蛋白质直接地或在体外或体内酶促水解后发挥其生理作用(Korhonen&Pihlanto，2006)。
酶促水解是产生对身体功能或病症具有积极影响并且可能最终影响健康(特别是发挥抗高血压和抗氧化活性)的特定生物活性蛋白质片段的方法。这些有益的健康作用可归因于许多已知的肽序列。这种活性基于其固有的氨基酸组成，或者已知这些序列和肽显示出多功能特性(FitzGerald&Meisel，2003)。没有酶的活性，水解仍然可以完成，但水解的速率和有效性会较低。
在本发明中，将酶促水解应用于食用燕窝样品以产生对身体功能或病症具有积极影响并且可能最终影响健康的特定生物活性蛋白质片段。
参考表3，该表格显示了在不同水解时间的食用燕窝水解度(DH)、蛋白质溶解度和肽含量。
| 样品(h) | 水解度(％) | 蛋白质溶解度(mg/g) | 肽含量(mg/g) |
| 0.0 | 7.6±5.0<sup>c</sup> | 25.5±2.8<sup>e</sup> | 27.7±0.2<sup>e</sup> |
| 0.5 | 71.2±1.8<sup>b</sup> | 62.0±0.7<sup>d</sup> | 81.2±0.9<sup>d</sup> |
| 1.0 | 72.0±3.7<sup>b</sup> | 74.3±1.4<sup>b</sup> | 85.7±0.3<sup>c</sup> |
| 1.5 | 82.7±1.9<sup>a</sup> | 86.7±0.4<sup>a</sup> | 104.1±0.1<sup>a</sup> |
| 2.0 | 73.5±1.9<sup>b</sup> | 69.3±0.1<sup>c</sup> | 87.8±0.9<sup>b</sup> |
| 3.0 | 73.3±3.2<sup>b</sup> | 76.0±2.0 | 86.2±0.8<sup>c</sup> |
| 4.0 | 72.6±3.2<sup>b</sup> | 70.1±2.0<sup>c</sup> | 81.9±1.8<sup>d</sup> |
每个数据代表一式三份平行样的平均值±标准偏差，n＝3。
(P<0.05)。a-e平均值在水解时间之间显著不同。
表3.在不同水解时间的食用燕窝水解度(DH)、蛋白质溶解度、肽含量和抗氧化活性。
表1显示了在不同水解时间的食用燕窝水解产物的水解度(DH)、蛋白质溶解度和肽含量。将水解时间(h)增加到1.5h，DH、蛋白质溶解度和肽含量分别提高到82.7％、104.1mg/g和86.68mg/g。水解度表示肽分解的百分比，通常将其用作控制蛋白水解水平的参数(Adler-Nissen，1979)。根据结果，在达1.5h的初始快速水解阶段之后，水解速率趋于降低并进入稳定期。此时，延长水解时间不会导致更高的水解度，因为可用于水解的肽键浓度可能是限制因素。Montecalvo等人(1984)报道了DH的增加还引起肽键裂解的增加，然后提高肽的溶解度。水解1.5h时的高值表明在该持续时间下更多的肽键被碱性蛋白酶分解。
参考表4，该表格显示了食用燕窝水解产物在不同的水解时间在5mg mL-1的浓度下的抗氧化活性。
表4.食用燕窝水解产物在不同的水解时间在5mg mL-1的浓度下的抗氧化活性
每个数据代表一式三份平行样的平均值±标准偏差，n＝3。
(P<0.05)。a-e平均值在水解时间之间显著不同。
为了从食用燕窝蛋白质序列内的无活性形式释放ROS抑制肽，水解是必需的。在水解过程中，取决于酶的特异性，会产生各种各样的小肽和游离氨基酸。由DPPH、ABTS和FRAP测定而确定的水解产物的抗氧化活性示于表2中。在1.5h(82.7％DH)水解的食用燕窝显示出最高的DPPH和ABTS自由基清除活性，值分别为59.45％和69.45％。这表明在1.5h产生的水解产物具有作为供氢体而产生非自由基物质的高能力。不同的自由基清除能力可能是由于不同水解产物中肽的链长和氨基酸组成的不同造成的。在2.0h水解(73.5％DH)的食用燕窝记录到了最高的FRAP还原力活性，值为0.57。2.0h的水解时间产生了具有高电子供体潜力以将反应性Fe3+物种还原成稳定的Fe2+物种的水解产物。
参考表5，该表格显示了食用燕窝水解产物的血管紧张素转化酶(ACE)抑制活性。
表5.食用燕窝水解产物的血管紧张素转化酶(ACE)抑制活性。
a-d样品不同而字母相同表明无显著差异(P>0.05)。
*3个样品/处理的平均值±SD。
表3汇总了在不同水解时间在2.0mg/ml的浓度下水解产物样品中ACE抑制活性百分比的结果。ACE抑制活性通过用碱性蛋白酶水解食用燕窝蛋白来提取ACE抑制肽而计算。在所测试的水解产物之中，尽管最高的DH在90分钟时出现，但碱性蛋白酶水解产物在2.0mg/ml下显示出86.24％的最高ACE抑制活性(60分钟水解)。Zhang等人(2008)的研究报道，DH值不影响ACE抑制活性，但ACE抑制活性受到产生在三肽的C端含有疏水性氨基酸的特定蛋白质链时所用的酶的能力的影响。这一点得到Arihara等人(2006)的支持，他们报道了ACE抑制活性受到产生特定肽链时的酶比活性的影响。多项研究报道，源自食品蛋白质的碱性蛋白酶水解产物显示出强效的生物活性，如抗氧化和ACE抑制活性。这些生物活性归因于碱性蛋白酶由于其内肽酶性质而产生各种生物活性肽的能力。碱性蛋白酶产生负责各种健康有益生物活性(包括ACE抑制)的较短的肽序列以及末端氨基酸序列(Hyun和Shin 2000)。先前的研究已报道，碱性蛋白酶在用于水解食品蛋白质时能够产生生物活性肽(Li等人2006)。
参考图3，该图显示了与BHA、BHT和BHA+BHT相比，具有不同大小的食用燕窝样品的DPPH抑制。
实验程序
阶段1：文献回顾
通过从之前开展的多项有关食用燕窝及其营养组成的研究中收集信息进行了文献回顾。也从之前开展的有关食品γ辐照灭菌、酶促水解和生物活性的研究中进行了文献回顾。该层次包括将使用的方法、仪器和化学品的列表。此外，还考虑了研究的整体效果和成本等一些方面。
阶段2：样品制备、处理和分析
该阶段涉及：a)制备大小为710、300和38mm的食用燕窝微粒粉末。
b)使用钴-60辐照器(220Excel)以2.17kGy.h-1的速率在0.0、1.0、2.0、5.0、7.5、10.0、20.0和30.0kGy的剂量下制备经辐照的食用燕窝微粒粉末。
c)确定γ辐照对食用燕窝微粒粉末的营养和微生物品质的影响。已经进行的分析是近似分析(AOAC，2003)、氨基酸谱分析、微生物分析。
d)经由酶促水解过程从经辐照的食用燕窝微粒粉末制备食用燕窝水解产物。
e)确定食用燕窝水解产物的生物活性(抗高血压和抗氧化)。
f)制备生物活性燕窝胶囊。
阶段3：数据收集和解释
所有从以前的分析中获得的数据和信息都被记录下来并
归档。
阶段4：生物活性燕窝胶囊的制备
使用基于植物的胶囊包封金丝燕窝水解产物，包装在瓶子中并贴标以用于商业化目的。
参考图4，该图显示了流程图，示出了生物活性胶囊加工中所涉及到的步骤。生物活性胶囊加工涉及以下步骤：
(a)从食用燕窝制备微粒
(b)对食用燕窝微粒灭菌
(c)将食用燕窝微粒浸泡在蒸馏水中(4℃持续16小时)
(d)在100℃的温度下，将食用燕窝微粒双重沸腾30分钟
(e)根据使用的酶的类型调整样品溶液的pH值
(f)向样品溶液中添加酶
(g)将样品溶液放入水浴振荡器中进行水解
(h)在100℃的温度下将酶5灭活分钟
(i)冷却并过滤样品溶液后收集上清液
(j)将样品在冷冻器中冷冻1天并使用冷冻干燥机将样品冷冻干燥
(k)最后，使用基于植物的胶囊包封干燥样品，包装在瓶子中并贴标以用于商业化目的。
通常，人们将食用燕窝作为需要烹饪2至6小时的汤食用。本发明的发现缩短了制备时间，同时增加了营养价值(功能性肽)，并且更重要的是它是食用安全的(在γ辐照后微生物计数降低)。经过生物技术加工的该产品除了富含营养外，还具有很高的抗高血压和抗氧化活性。因为它呈水解产物的形式，所以它更易消化。所有这些益处使得将该产品用作安全、营养且方便的天然抗高血压和抗氧化易消化补充剂以作为合成生物活性补充剂来源的替代品是优越的。
基于50％的有效浓度(EC 50)，建议每天食用约4至5克生物活性食用燕窝(EBN)作为补充剂，这将提供抗高血压(维持良好的健康)和抗氧化(抗衰老)益处。这种具有生物活性的生物活性食用燕窝(EBN)补充剂将在寻求长期生活质量的老年人、成人中和在慢性病患者中商业化。
本发明也可以通过使用蛋白质的其他当地资源如来自畜牧业的MDCM、脏器、内脏来很好地实施。
Claims (8)
1.一种从食用燕窝中获得的天然食品补充剂，包含通过食用燕窝的经辐照微粒的选择性酶促水解而产生的生物活性糖肽。
2.根据权利要求1所述的从食用燕窝中获得的天然食品补充剂，其中所述生物活性肽具有高蛋白质消化率和溶解度。
3.根据权利要求1所述的从食用燕窝中获得的天然食品补充剂，其中所述天然食品补充剂具有显著的抗高血压和抗氧化活性。
4.根据权利要求1所述的从食用燕窝中获得的天然食品补充剂，其中每天补充约4至5克生物活性食用燕窝将提供抗高血压和抗氧化益处。
5.一种从食用燕窝获得的具有特征性生物活性糖肽的天然食品补充剂的方法，由包括以下步骤的方法制备：
a)制备食用燕窝微粒粉末；
b)使用钴-60辐照器(220Excel)以2.17kGy.h-1的速率对食用燕窝微粒粉末进行γ辐照；
c)确定γ辐照对所述食用燕窝微粒粉末的营养和微生物品质的影响；
d)对经辐照的食用燕窝微粒粉末进行酶促水解以产生食用燕窝水解产物；
e)确定食用燕窝水解产物的生物活性，即抗高血压和抗氧化；
f)制备生物活性金丝燕窝胶囊。
6.根据权利要求5所述的方法，其中食用燕窝微粒粉末的大小为710、300和38mm。
7.根据权利要求5所述的方法，其中以0.0、1.0、2.0、5.0、7.5、10.0、20.0和30.0kGy的剂量对食用燕窝微粒粉末进行辐照。
8.根据权利要求5所述的方法，其中通过近似分析、氨基酸谱分析、微生物分析来确定γ辐照对食用燕窝微粒粉末的影响。
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