CN114652742A - 木质纤维预水解产物在抑制AGEs生成中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了木质纤维预水解产物在抑制AGEs生成中的应用，属于保健食品和药品领域。本发明发现木质纤维预水解液中含有大量木质素分子碎片，具有多酚羟基特征，能够清除自由基，从而抑制AGEs的生成。木质纤维预水解液具有抑制AGEs生成、清除自由基的应用，可用于制备抑制AGEs生成、清除自由基、延缓、改善或治疗AGEs相关疾病的食品或药品。本发明以丰富、可再生的禾本科植物为原料，利用以水为介质的预水解技术，获得绿色、安全的预水解液，对AGEs具有高效的抑制作用，在抗氧化、抗衰老、抗糖尿病等保健食品和药品领域具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于保健食品和药品领域，具体涉及木质纤维预水解产物在抑制AGEs生成中的应用。
背景技术
美拉德反应也称羰氨反应，是羰基化合物(如还原糖)和氨基化合物(如氨基酸、肽和蛋白质等)在常温或加热时发生的非酶糖化反应，可形成一系列具有高度活性的晚期糖化终末产物(advanced glycation end products，AGEs)。热处理已成为食品加工与保藏中用于改善食品品质和延长食品储藏期的重要处理方法之一。食品中的蛋白质和碳水化合物在热处理过程中，美拉德反应会加速进行进而产生大量AGEs。因此，随着食品的摄入，AGEs不可避免的在人体内积聚。
AGEs会导致血液黏度增加、肾小球基底膜增厚、伤口愈合能力降低、肺扩张能力变弱、血管硬化等，同诸多慢性疾病的发病机制相关。另外发现，美拉德反应不仅能使含胶原丰富的组织受损，如皮肤、动脉、肺及关节的弹性逐渐丧失，免疫细胞渗透组织的能力和防御能力下降；还能引起遗传物质发生变化，如DNA修复能力下降。总之，糖化反应产生的AGEs，可以和人体的各种组织细胞相互结合，并破坏这些组织细胞，从而引起衰老、机体慢性低度炎症和各器官系统的功能进行性衰退。因此，开发具有AGEs抑制作用的产品是十分必要的。
木质纤维素是丰富、可再生的生物质资源，主要由纤维素、半纤维素和木质素三部分构成。其中，木质素是由愈创木基、紫丁香基和对羟苯基三种基本结构单元通过C-C键(5-5′、β-5′、β-β′)和C-O键(β-O-4′、α-O-4′)连接而成，具有三维网状结构的高分子化合物。木质素在木质纤维细胞壁中与纤维素和半纤维素，以氢键和共价键(苄基醚键、苯甲酯键、缩醛键和糖苷键)相互作用，构成了复杂致密的超微物理结构和异质化学组成，这种天然的抗降解屏障使之在其利用上带来了许多困扰。
预水解常指以纯水为介质，在160-240℃条件下，处理几分钟到数小时，具有环境友好性和经济可行性。处于亚临界状态的高温液态水，发生有规则的缔合作用，氢键数量减少，水分子簇的微观结构变化，使之呈现出不同于常规水的独特物理化学性质，如密度、粘度、介电常数和离子积等均显著变化。此时，可对该抗降解屏障进行适度解构，并依据解构产物特性，分级精炼，实现资源的多级化利用。
发明内容
本发明的目的在于提供木质纤维预水解产物在抑制AGEs生成中的应用。本发明发现木质纤维预水解液中含有大量木质素分子碎片，具有多酚羟基特征，能够清除自由基，从而抑制AGEs的生成。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
木质纤维预水解产物在抑制AGEs生成中的应用。
木质纤维预水解产物作为AGEs抑制剂的应用。
木质纤维预水解产物在清除自由基中的应用。
木质纤维预水解产物在制备抑制AGEs生成的食品或药品中的应用。
木质纤维预水解产物在制备延缓、改善或治疗AGEs相关疾病的食品或药品中的应用。所述的AGEs相关疾病包括糖尿病及其并发症、动脉粥样硬化、肾病和神经退行性疾病等。
木质纤维预水解产物在制备清除自由基的食品或药品中的应用。
所述的木质纤维的来源为禾本科植物。
所述的木质纤维预水解产物为木质纤维预水解液。所述的预水解的温度优选为190℃以上，预水解的时间优选为120min以上。进一步地，所述的木质纤维预水解液的制备包括如下步骤：将木质纤维粉碎，与水混合后在190～240℃保温120～180min，过滤收集滤液，得到木质纤维预水解液。
所述的自由基包括DPPH、ABTS。
本发明的优点和有益效果：与现有AGEs抑制剂制备相比，避免了有机溶剂的使用。以丰富、可再生的禾本科植物为原料，利用以水为介质的预水解技术，获得绿色、安全的预水解液，对AGEs具有高效的抑制作用，在抗氧化、抗衰老、抗糖尿病等保健食品和药品领域具有广阔的应用前景。
附图说明
图1是实施例1-5中各木质纤维预水解液对AGEs的抑制率，图中相同字母显示不同木质纤维预水解液之间不存在显著性差异(p＞0.05)。
图2是实施例6中加入不同体积的稻草木质纤维预水解液对AGEs的抑制率，不同字母显示存在显著性差异(p<0.05)。
图3是实施例7中加入不同体积的木质纤维预水解液对DPPH自由基的清除率，不同字母显示存在显著性差异(p<0.05)。
图4是实施例8中加入不同体积的木质纤维预水解液对ABTS的清除率，不同字母显示存在显著性差异(p<0.05)
具体实施方式
本发明对木质纤维预水解液进行了AGEs抑制率测定实验和自由基清除实验，实验情况如下。在下文中，如果未特别说明，本发明所用材料和操作方法是本领域公知的。以下实施例用于进一步说明本发明，但不应理解为对本发明的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
实施例1
(1)将麦草粉碎，风干，取50g，与500mL纯水混合，加入高压反应釜中，连续搅拌，并升温至190℃，保温120min。
(2)待反应结束，通过过滤方法实现固、液分离，收集滤液，即为预水解液。
(3)在0.01mol/L pH 7.4的PBS中，加入葡萄糖(Glu)、牛血清白蛋白(BSA)和叠氮化钠(抑菌剂)，使三者终浓度分别为0.2mol/L、10mg/mL和3mmol/L。
(4)取用5mL步骤(3)溶液，加入50μL步骤(2)预水解液，50℃加热2天。
(5)取用相同体积步骤(3)溶液，50℃加热2天作为对照组；取用相同体积步骤(3)溶液，不加热作为空白组。
(6)取出反应液冷却后，使用荧光分光光度计(激发波长为370nm，发射波长为440nm，入射和出射狭缝宽度为5nm，电压为700V)测定其荧光吸收强度。
(7)用上述方法测得的荧光强度，用以下公式对相对抑制率进行计算：
式中：F样品为样品组的荧光值，F对照为对照组的荧光值，F空白为空白组的荧光值。
实施例2
(1)将稻草粉碎，风干，取50g，与500mL纯水混合，加入高压反应釜中，连续搅拌，并升温至190℃，保温120min。
(2)待反应结束，通过过滤方法实现固、液分离，收集滤液，即为预水解液。
(3)在0.01mol/L pH 7.4的PBS中，加入葡萄糖(Glu)、牛血清白蛋白(BSA)和叠氮化钠(抑菌剂)，使三者终浓度分别为0.2mol/L、10mg/mL和3mmol/L。
(4)取用5mL步骤(3)溶液，加入50μL步骤(2)预水解液，50℃加热2天。
(5)取用相同体积步骤(3)溶液，50℃加热2天作为对照组；取用相同体积步骤(3)溶液，不加热作为空白组。
(6)取出反应液冷却后，使用荧光分光光度计(激发波长为370nm，发射波长为440nm，入射和出射狭缝宽度为5nm，电压为700V)测定其荧光吸收强度。
(7)用上述方法测得的荧光强度，用以下公式对相对抑制率进行计算：
式中：F样品为样品组的荧光值，F对照为对照组的荧光值，F空白为空白组的荧光值。
实施例3
(1)将麦草粉碎，风干，取50g，与500mL纯水混合，加入高压反应釜中，连续搅拌，并升温至210℃，保温120min。
(2)待反应结束，通过过滤方法实现固、液分离，收集滤液，即为预水解液。
(3)在0.01mol/L pH 7.4的PBS中，加入葡萄糖(Glu)、牛血清白蛋白(BSA)和叠氮化钠(抑菌剂)，使三者终浓度分别为0.2mol/L、10mg/mL和3mmol/L。
(4)取用5mL步骤(3)溶液，加入50μL步骤(2)预水解液，50℃加热2天。
(5)取用相同体积步骤(3)溶液，50℃加热2天作为对照组；取用相同体积步骤(3)溶液，不加热作为空白组。
(6)取出反应液冷却后，使用荧光分光光度计(激发波长为370nm，发射波长为440nm，入射和出射狭缝宽度为5nm，电压为700V)测定其荧光吸收强度。
(7)用上述方法测得的荧光强度，用以下公式对相对抑制率进行计算：
式中：F样品为样品组的荧光值，F对照为对照组的荧光值，F空白为空白组的荧光值。
实施例4
(1)将麦草粉碎，风干，取50g，与500mL纯水混合，加入高压反应釜中，连续搅拌，并升温至190℃，保温150min。
(2)待反应结束，通过过滤方法实现固、液分离，收集滤液，即为预水解液。
(3)在0.01mol/L pH 7.4的PBS中，加入葡萄糖(Glu)、牛血清白蛋白(BSA)和叠氮化钠(抑菌剂)，使三者终浓度分别为0.2mol/L、10mg/mL和3mmol/L。
(4)取用5mL步骤(3)溶液，加入50μL步骤(2)预水解液，50℃加热2天。
(5)取用相同体积步骤(3)溶液，50℃加热2天作为对照组；取用相同体积步骤(3)溶液，不加热作为空白组。
(6)取出反应液冷却后，使用荧光分光光度计(激发波长为370nm，发射波长为440nm，入射和出射狭缝宽度为5nm，电压为700V)测定其荧光吸收强度。
(7)用上述方法测得的荧光强度，用以下公式对相对抑制率进行计算：
式中：F样品为样品组的荧光值，F对照为对照组的荧光值，F空白为空白组的荧光值。
实施例5
(1)将麦草粉碎，风干，取50g，与500mL纯水混合，加入高压反应釜中，连续搅拌，并升温至210℃，保温150min。
(2)待反应结束，通过过滤方法实现固、液分离，收集滤液，即为预水解液。
(3)在0.01mol/L pH 7.4的PBS中，加入葡萄糖(Glu)、牛血清白蛋白(BSA)和叠氮化钠(抑菌剂)，使三者终浓度分别为0.2mol/L、10mg/mL和3mmol/L。
(4)取用5mL步骤(3)溶液，加入50μL步骤(2)预水解液，50℃加热2天。
(5)取用相同体积步骤(3)溶液，50℃加热2天作为对照组；取用相同体积步骤(3)溶液，不加热作为空白组。
(6)取出反应液冷却后，使用荧光分光光度计(激发波长为370nm，发射波长为440nm，入射和出射狭缝宽度为5nm，电压为700V)测定其荧光吸收强度。
(7)用上述方法测得的荧光强度，用以下公式对相对抑制率进行计算：
式中：F样品为样品组的荧光值，F对照为对照组的荧光值，F空白为空白组的荧光值。
实施例1-5中各木质纤维预水解液对AGEs的抑制率的统计图见图1，不同原料和条件下制备的预水解液均能有效抑制AGEs的生成，且不存在显著性差异(p＞0.05)。
实施例6
(1)将稻草粉碎，风干，取50g，与500mL纯水混合，加入高压反应釜中，连续搅拌，并升温至190℃，保温120min。
(2)待反应结束，通过过滤方法实现固、液分离，收集滤液，即为预水解液。
(3)在0.01mol/L pH 7.4的PBS中，加入葡萄糖(Glu)、牛血清白蛋白(BSA)和叠氮化钠(抑菌剂)，使三者终浓度分别为0.2mol/L、10mg/mL和3mmol/L。
(4)取用5mL步骤(3)溶液，加入150、100、50、30和10μL步骤(2)预水解液，50℃加热2天。
(5)取用相同体积步骤(3)溶液，50℃加热2天作为对照组；取用相同体积步骤(3)溶液，不加热作为空白组。
(6)取出反应液冷却后，使用荧光分光光度计(激发波长为370nm，发射波长为440nm，入射和出射狭缝宽度为5nm，电压为700V)测定其荧光吸收强度。
(7)用上述方法测得的荧光强度，用以下公式对相对抑制率进行计算：
式中：F样品为样品组的荧光值，F对照为对照组的荧光值，F空白为空白组的荧光值。
加入不同体积的稻草木质纤维预水解液对AGEs的抑制率结果见图2，随加入的木质纤维预水解液体积增加，对AGEs的抑制能力也随之增加，呈剂量依赖性，且有显著性影响(p<0.05)，根据浓度换算，计算其IC50值为0.035±0.009mg/mL。
实施例7 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl(DPPH)自由基清除率
(1)制备样品溶液：分别取用800、500、250、125、100、50μL实施例1中步骤(2)的预水解液，用水稀释至10mL。
(2)将0.2mL样品溶液与3.8mL 0.1mmol/L DPPH乙醇溶液混合，作为样品组(AX)。
(2)将0.2mL样品溶液与3.8mL乙醇溶液混合，作为对照组(AX0)。
(3)将0.2mL H2O与3.8mL 0.1mmol/L DPPH乙醇溶液混合，作为空白组(A0)。
(4)将0.2mL H2O与3.8mL乙醇溶液混合，用来调零。
(5)将步骤(1)、(2)、(3)、(4)各组溶液放入黑暗条件下反应30min。
(6)用酶标仪测定各组反应液在波长517nm处的吸光值，并用下列公式进行计算：
加入不同体积的木质纤维预水解液对DPPH自由基的清除率结果见图3，随加入的木质纤维预水解液体积增加，对DPPH自由基的清除率也随之增加，呈剂量依赖性，且有显著性影响(p<0.05)，根据浓度换算，计算其IC50值为5.288±0.850mg/mL。
实施例8 2,2′-azinobis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)diammonium salt(ABTS)清除率
(1)制备样品溶液：分别取用100、80、60、40、20、10μL实施例1中步骤(2)的预水解液，用水稀释至10mL。
(2)取7.4mmol/L ABTS水溶液和2.6mmol/L K2S2O8水溶液各2mL混合，在黑暗环境下，室温反应12h。
(3)用甲醇稀释步骤(2)反应后溶液30倍，酶标仪测定734nm处的值为0.7±0.02。
(4)取步骤(3)溶液0.9mL分别与0.1mL甲醇和0.1mL样品混合10s，摇匀，静置6min。分别作为对照组(A0)和样品组(AX)。
(5)用酶标仪测定各组溶液在734nm处的吸光值，用甲醇调零，用下列公式进行计算：
加入不同体积的木质纤维预水解液对ABTS的清除率结果见图4，随加入的木质纤维预水解液体积增加，对ABTS的清除率也随之增加，呈剂量依赖性，且有显著性影响(p<0.05)，根据浓度换算，计算其IC50值为0.208±0.018mg/mL。
Claims (10)
1.木质纤维预水解产物在抑制AGEs生成中的应用。
2.木质纤维预水解产物作为AGEs抑制剂的应用。
3.木质纤维预水解产物在清除自由基中的应用，其特征在于：所述的自由基包括DPPH、ABTS。
4.木质纤维预水解产物在制备抑制AGEs生成的食品或药品中的应用。
5.木质纤维预水解产物在制备延缓、改善或治疗AGEs相关疾病的食品或药品中的应用，其特征在于：所述的AGEs相关疾病包括糖尿病及其并发症、动脉粥样硬化、肾病和神经退行性疾病。
6.木质纤维预水解产物在制备清除自由基的食品或药品中的应用，其特征在于：所述的自由基包括DPPH、ABTS。
7.根据权利要求1-6任一项所述的应用，其特征在于：所述的木质纤维的来源为禾本科植物。
8.根据权利要求1-6任一项所述的应用，其特征在于：所述的木质纤维预水解产物为木质纤维预水解液。
9.根据权利要求8任一项所述的应用，其特征在于：所述的木质纤维预水解产物，预水解的温度为190℃以上，预水解的时间为120min以上。
10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：所述的木质纤维预水解液的制备包括如下步骤：将木质纤维粉碎，与水混合后在190～240℃保温120～180min，过滤收集滤液，得到木质纤维预水解液。
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| 袁梅婷等: "麦草自水解过程中半纤维素和木质素的变化特性" * |
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