CN114606283A - 一种具有良好乳化性能的核桃多肽及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有良好乳化性能的核桃多肽及其制备方法，所述核桃多肽是氨基酸序列为Glu‑Lys‑Val‑Ser‑Tyr‑Asp‑His‑Cys‑Ile‑Met‑Ser‑Leu‑Asp、Gly‑Gln‑Phe‑His‑Ala‑Trp‑Lys‑Asn‑Pro‑Asn‑Thr‑Met‑Ser和Asp‑Glu‑His‑Val‑Leu‑Lys‑Phe‑Gly‑Met‑Thr‑Cys的多肽混合物。本发明以核桃粕为原料，经脱脂后碱提酸沉，再使用胰蛋白酶限制性酶解，最后采用超滤分离和葡聚糖凝胶G‑25凝胶层析分离纯化获得核桃多肽。本发明核桃多肽的分子量在3～5kDa，其乳化性能和乳化稳定性良好，为多肽乳化剂的开发提供了理论依据，拓宽了核桃蛋白的应用领域，同时可以变废为宝，提高核桃蛋白的利用率，丰富核桃蛋白的产业应用，增加核桃产业的经济效益。

Description

一种具有良好乳化性能的核桃多肽及其制备方法
技术领域
本发明属于多肽产品技术领域，具体涉及一种具有良好乳化性能的核桃多肽及其制备方法。
背景技术
我国是世界上核桃栽培面积最大、种植株树最多、产量最高的国家。2018年，我国的核桃产量高达158.63万吨，占世界核桃总产量的45％。核桃粕是核桃榨油后的副产物，脱脂核桃粕中含有50％～60％的蛋白质。核桃蛋白中不仅含有8种人体必需氨基酸，半必需氨基酸含量也较为丰富。目前的核桃粕主要用作饲料和肥料，或被直接丢弃，造成大量核桃优质蛋白资源浪费，利用率和经济效益均比较低。
生物活性肽是指具有功效的生物活性蛋白质的特定部分，当被摄入时会赋予食用者积极的健康效果。多肽在生理功能上优于氨基酸和蛋白质，是一种能部分替代氨基酸和蛋白质等营养物质的食品。目前，有关生物活性肽的制备方法主要有以下几种：(1)化学水解法：利用酸或碱溶液促使蛋白质分子中的肽键断裂，从而形成小分子多肽，包括酸水解法和碱水解法。(2)蛋白酶水解法：利用催化蛋白水解的酶来将蛋白酶解为小分子多肽。化学水解法过程不易控制，生产的多肽产品质量不稳定。蛋白酶水解法操作简单，活性多肽产量较多，可以进行大规模生产，在实际应用中较为普遍。
目前对核桃多肽的研究多集中在ACE抑制肽、抗氧化肽、抗疲劳肽等方面，例如：CN109810177A公开了一种具有ACE抑制活性的核桃粕多肽的制备方法，所述多肽可作为ACE抑制剂和制备降血压药物；CN106520872A公开了一种具有抗疲劳功效的核桃低聚多肽，其中85％以上核桃低聚肽的分子量小于1500Da。
发明内容
本发明的目的在于通过对核桃蛋白的限制性酶解，提供一种乳化性能和稳定性良好的核桃多肽，同时为其提供一种制备方法，以解决现有核桃多肽制备工艺复杂、乳化性低等问题。
本发明所提供的具有良好乳化性能的核桃多肽是氨基酸序列为Glu-Lys-Val-Ser-Tyr-Asp-His-Cys-Ile-Met-Ser-Leu-Asp、Gly-Gln-Phe-His-Ala-Trp-Lys-Asn-Pro-Asn-Thr-Met-Ser和Asp-Glu-His-Val-Leu-Lys-Phe-Gly-Met-Thr-Cys的多肽混合物，各多肽占核桃多肽的质量百分比依次为30％～40％、20％～30％、35％～45％。
上述具有良好乳化性的核桃多肽的制备方法由下述步骤组成：
1、核桃蛋白的提取
(1)脱脂：将核桃粕过100目筛后，按料液比为1g：4～8mL加入石油醚中，于室温下脱脂后自然晾干，得到脱脂核桃粕。
(2)碱提酸沉：按料液比为1g：12～20mL，将脱脂核桃粕加入去离子水中，用1mol/L的NaOH水溶液调节溶液的pH值至10～12，50～55℃搅拌使蛋白充分溶解后，冷却至室温，离心分离，用1mol/L的HCl水溶液将上清液pH值调至4～5，静置沉淀后离心，用去离子水洗涤沉淀至中性，经真空冷冻干燥后得到核桃蛋白。
2、核桃蛋白的酶解
按料液比为0.8～1.2g：100mL，将核桃蛋白溶于去离子水，用0.5mol/L NaOH水溶液调节溶液pH至7.5～8.5，加入胰蛋白酶进行限制性酶解；酶解过程中实时监控反应液pH值，不断使用0.5mol/L NaOH水溶液调节反应液pH值，使反应液pH值与初始pH值保持一致；酶解完后置于沸水浴中8～10min灭活酶，然后迅速冷却至室温，调节溶液pH值至7.0，离心取上清液得到核桃蛋白酶解液。
3、核桃蛋白酶解产物的分离纯化
(1)超滤分离：使用孔径0.45μm的微孔滤膜对核桃蛋白酶解液过滤，然后采用1kDa、3kDa、5kDa的超滤膜依次进行分离，收集3～5kDa的组分，冷冻干燥。
(2)葡聚糖凝胶G-25凝胶层析：将冷冻干燥后的组分用去离子水配制成核桃多肽液，经0.45μm的微孔滤膜进行过滤，去除杂质后，采用葡聚糖凝胶G-25凝胶进行上样，洗脱液为蒸馏水，洗脱流速为1mL/min，收集保留时间在12～15min的组分，将该组分真空冷冻干燥即得到乳化性能良好的核桃多肽。
上述步骤2中，优选所述胰蛋白酶的加入量为核桃蛋白质量的4％～6％。
上述步骤2中，优选所述限制性酶解的温度为35～40℃，时间为2～4小时。
上述步骤3中，所述超滤膜材质为再生纤维素，滤膜直径为44.5mm。
本发明的有益效果如下：
1、本发明以核桃粕为原料，可以变废为宝，提高核桃蛋白的利用率，丰富核桃蛋白的产业应用，增加核桃产业的经济效益。
2、本发明得到的核桃多肽的分子量在3～5kDa，此多肽的乳化性能和稳定性良好，为新型多肽乳化剂的开发提供理论依据，拓宽核桃蛋白的应用领域。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。
实施例1
1、核桃蛋白的提取
(1)脱脂：将核桃粕过100目筛后，按料液比为1g：5mL加入石油醚中，于室温下脱脂2h，重复脱脂3次，过夜自然晾干，得到脱脂核桃粕。
(2)碱提酸沉：按料液比为1g：15mL，将脱脂核桃粕加入去离子水中，用1mol/L的NaOH水溶液调节溶液的pH值至11，53℃磁力搅拌1.5h使蛋白充分溶解，冷却至室温后5000r/min离心5min，用1mol/L的HCl水溶液将上清液pH值调至4.5，静置沉淀1h后离心，用去离子水洗涤沉淀至中性，经真空冷冻干燥后得到核桃蛋白。
2、核桃蛋白的酶解
按料液比为1g：100mL，将核桃蛋白溶于去离子水，磁力搅拌1h，用0.5mol/LNaOH水溶液调节溶液pH至8.0，加入核桃蛋白质量5％的胰蛋白酶，在37℃下进行限制性酶解。用pH计实时监控反应液pH值，酶解过程中不断使用0.5mol/L NaOH水溶液调节反应液pH值，使反应液pH值与初始pH值保持一致。分别酶解2h、3h、4h、后，置于90℃沸水浴中10min灭活酶。然后迅速冷却至室温，调节溶液pH值至7.0，离心取上清液得到核桃蛋白酶解液，置于4℃保存。
3、核桃蛋白酶解产物的分离
(1)超滤分离：使用孔径0.45μm的微孔滤膜对核桃蛋白酶解液过滤，然后采用1kDa、3kDa、5kDa的超滤膜(材质为再生纤维素，滤膜直径为44.5mm)依次进行分离，将核桃蛋白酶解液分为：<1kDa、1～3kDa、3～5kDa和>5kDa四种级分，分别测定各级分的乳化性及乳化稳定性，测定结果见表1。
乳化及乳化稳定性的测定方法参考金凤等人的方法，具体如下：
准确称取100mg样品分散于去离子水中，配制为10mg/mL的样品溶液。取6mL样品溶液加入2mL核桃油或漆籽油，使用高剪切分散乳化机均质3min，立即从溶液底部移取50μL样品，加入5mL SDS(0.1％，w/v)溶液后，涡旋震荡5s，在500nm处测定样品吸光值。将乳液置于室温条件下静置10min后再次取样。测定样品的乳化稳定性。乳化性(EAI)和乳化稳定性(ESI)的计算公式如下：
Figure BDA0003416581230000041
Figure BDA0003416581230000042
式中：DF为稀释因子(100)；c为样品浓度(g/mL)；
Figure BDA0003416581230000045
为光路(l cm)；θ为油相在乳液的分散系数(0.25)；A0和A10分别是样品在0min、10min的吸光值。
表1不同酶解时间超滤得到的四种级分的乳化及乳化稳定性测定结果
Figure BDA0003416581230000043
由表1可以看出，胰蛋白酶酶解3h得到的3～5kDa的级分乳化及乳化稳定性最高，将乳化及乳化稳定性最高的超滤级分冷冻干燥，进一步采用葡聚糖凝胶G-25凝胶层析纯化。
(2)葡聚糖凝胶G-25凝胶层析：将冷冻干燥后的样品用去离子水配制成浓度为150mg/mL的样品溶液液，经0.45μm的微孔滤膜进行过滤，去除杂质后，准确量取5mL样品溶液进行上样，洗脱液为蒸馏水，洗脱流速设定为1mL/min，在280nm波长处测定其吸光度。根据洗脱图谱，将在同一洗脱峰下的多肽液合并收集，得到5个多肽组分，测定其乳化性及乳化稳定性。测定结果见表2。
表2葡聚糖凝胶G-25凝胶层析得到的多肽组分的乳化及乳化稳定性测定结果
Figure BDA0003416581230000044
Figure BDA0003416581230000051
由表2可以看出，酶解3h超滤分离得到的3～5kDa级分经葡聚糖凝胶G-25凝胶层析得到的组分2的乳化及乳化稳定性最高，该组分的乳化性EAI(m2/g)＝148.39，乳化稳定性ESI(％)＝91.24。所述的组分2即为本发明具有良好乳化性能的核桃多肽。
参考段娜娜等人的方法对组分2进行序列鉴定，具体方法为：利用含0.1％(v/v)三氟乙酸的水溶液将组分2复溶(组分2浓度为10mg/mL)，并用液相色谱仪与质谱仪直接相连，用构成的液质联用系统对样品进行梯度洗脱分离。上样量5μL，以150mm×75μm的熔融石英毛细管柱与C18树脂组合形成分析柱，流动相A为含0.1％(v/v)甲酸的水溶液，流动相B是含0.1％(v/v)甲酸的乙腈溶液，洗脱梯度：0～60min，流动相A：90％～40％，流动相B：10％～60％，洗脱流速为0.25μL/min。MS使用单一全扫描质谱Orbitrap，并通过软件Xcalibur 2.2采集数据。用LC-MS/MS图谱检索UniProt数据库，得到核桃多肽序列。结果表明，此多肽为Glu-Lys-Val-Ser-Tyr-Asp-His-Cys-Ile-Met-Ser-Leu-Asp和Gly-Gln-Phe-His-Ala-Trp-Lys-Asn-Pro-Asn-Thr-Met-Ser、Asp-Glu-His-Val-Leu-Lys-Phe-Gly-Met-Thr-Cys的混合物，其各自占混合物质量的百分比为35％、25％、40％。
序列表
<110> 陕西师范大学
<120> 一种具有良好乳化性能的核桃多肽及其制备方法
<140> 2021115486614
<141> 2021-12-17
<160> 3
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 13
<212> PRT
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 1
Glu Lys Val Ser Tyr Asp His Cys Ile Met Ser Leu Asp
1 5 10
<210> 2
<211> 13
<212> PRT
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 2
Gly Gln Phe His Ala Trp Lys Asn Pro Asn Thr Met Ser
1 5 10
<210> 3
<211> 11
<212> PRT
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 3
Asp Glu His Val Leu Lys Phe Gly Met Thr Cys
1 5 10

Claims (5)

1.一种具有良好乳化性能的核桃多肽，其特征在于：所述核桃多肽是氨基酸序列为Glu-Lys-Val-Ser-Tyr-Asp-His-Cys-Ile-Met-Ser-Leu-Asp、Gly-Gln-Phe-His-Ala-Trp-Lys-Asn-Pro-Asn-Thr-Met-Ser和Asp-Glu-His-Val-Leu-Lys-Phe-Gly-Met-Thr-Cys的多肽混合物，各多肽占核桃多肽的质量百分比依次为30％～40％、20％～30％、35％～45％。
2.一种权利要求1所述的具有良好乳化性能的核桃多肽的制备方法，其特征在于所述方法由下述步骤组成：
(1)核桃蛋白的提取
①脱脂：将核桃粕过100目筛后，按料液比为1g：4～8mL加入石油醚中，于室温下脱脂后自然晾干，得到脱脂核桃粕；
②碱提酸沉：按料液比为1g：12～20mL，将脱脂核桃粕加入去离子水中，用1mol/L的NaOH水溶液调节溶液的pH值至10～12，50～55℃搅拌使蛋白充分溶解后，冷却至室温，离心分离，用1mol/L的HCl水溶液将上清液pH值调至4～5，静置沉淀后离心，用去离子水洗涤沉淀至中性，经真空冷冻干燥后得到核桃蛋白；
(2)核桃蛋白的酶解
按料液比为0.8～1.2g：100mL，将核桃蛋白溶于去离子水，用0.5mol/L NaOH水溶液调节溶液pH至7.5～8.5，加入胰蛋白酶进行限制性酶解；酶解过程中实时监控反应液pH值，不断使用0.5mol/L NaOH水溶液调节反应液pH值，使反应液pH值与初始pH值保持一致；酶解完后置于沸水浴中8～10min灭活酶，然后迅速冷却至室温，调节溶液pH值至7.0，离心取上清液得到核桃蛋白酶解液；
(3)核桃蛋白酶解产物的分离纯化
①超滤分离：使用孔径0.45μm的微孔滤膜对核桃蛋白酶解液过滤，然后采用1kDa、3kDa、5kDa的超滤膜依次进行分离，收集3～5kDa的组分，冷冻干燥；
②葡聚糖凝胶G-25凝胶层析：将冷冻干燥后的组分用去离子水配制成核桃多肽液，经0.45μm的微孔滤膜进行过滤，去除杂质后，采用葡聚糖凝胶G-25凝胶进行上样，洗脱液为蒸馏水，洗脱流速为1mL/min，收集保留时间在12～15min的组分，将该组分真空冷冻干燥即得到乳化性能良好的核桃多肽。
3.根据权利要求2所述的具有良好乳化性能的核桃多肽的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述胰蛋白酶的加入量为核桃蛋白质量的4％～6％。
4.根据权利要求2所述的具有良好乳化性能的核桃多肽的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述限制性酶解的温度为35～40℃，时间为2～4小时。
5.根据权利要求2所述的具有良好乳化性能的核桃多肽的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述超滤膜材质为再生纤维素，滤膜直径为44.5mm。
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