花生纳米肽制备与吸收转运机制研究

来源 :中国农业科学院 | 被引量 : 12次 | 上传用户:qian7122011
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我国有着丰富的花生蛋白资源,每年约有180万吨花生蛋白有待高值化利用,花生短肽开发成为花生蛋白深加工的研究热点。针对当前花生短肽功能活性不高,生物利用度低的现状,本论文开展了HPM预处理解聚花生分离蛋白制备高活性短肽及其机制研究,构建了短肽-脂质体纳米运载体系,分析了运载体系稳定机制,进行了模拟消化、吸收转运研究,探讨了运载体系对于花生短肽的转运机制。通过分析HPM处理不同压力下花生分离蛋白水力学直径、分子量分布和微观结构的变化,发现花生分离蛋白在水分散系中处理压力≤120MPa时解聚,压力>120MPa时聚集。进一步分析了花生蛋白的表面疏水指数、巯基/二硫键、zeta电位等稳定蛋白质结构的作用力在不同压力下变化,探究了花生分离蛋白在水分散系中的解聚/聚集机制,明确了花生分离蛋白在水分散系中的变化是静电相互作用与疏水相互作用、氢键和二硫键综合作用的结果。以上述解聚/聚集机制为理论基础,确定了适宜HPM压力120MPa,循环处理3次,浓度为6%条件下,可获得花生分离蛋白最大程度展开;采用Neutrase和Protamex双中性蛋白酶对解聚的花生分离蛋白进行酶解,获得的酶解产物氮溶指数达到82.39±4.82%,Mw<1KDa的短肽比例达到95.39±2.82%,同时表面疏水指数、ACE抑制活性和DPPH自由基清除率均显著高于对照。通过HPM处理和普通工艺所获得酶解产物对比,证实了HPM优化工艺可以有效的打开PPI内部埋藏的疏水基团,影响PPI酶解产物构成,促进功能活性的增强。将HPM改性花生分离蛋白的酶解产物进行离心、超滤处理后获得了Mw<1KDa的花生短肽。花生短肽溶解性为97.50±2.31mg/mL,平均疏水性为3.35KJ/mol,具有强亲水性特征;在水溶液中呈明显的聚集状态,粒径为22.6±2.2nm,为典型的纳米结构短肽。根据获得花生短肽的理化性质开展了脂质体包封短肽技术研究,确定了以甲醇和三氯甲烷为破乳剂,采用超滤离心法测定包封率,采取响应面法优化了脂质体壁材组成,确定壁材组成为卵磷脂:短肽11.46,卵磷脂:胆固醇9.52,卵磷脂:脱氧胆酸钠4.40,卵磷脂浓度4.21mg/mL,制备脂质体的包封率为57.49±2.48%;进一步采用HPM处理制备纳米结构脂质体,确定120MPa处理4次可获得包封率为59.65±2.81%的纳米脂质体。HPM处理会造成脂质体包封率下降,而120MPa处理时则与粗脂质体无显著差异,通过分析包封率和观察脂质体不同压力处理下微观结构变化,阐明了120MPa HPM处理压力下脂质体包封率的保持机制,发现120MPa处理后脂质体发生有限聚集,形成了类多层脂质体结构,产生了多个脂质体包裹的水性内核,可以将亲水性短肽包封,阻止其迁移到外水相中;而疏水性短肽也因脂质体聚集作用,增加了留在脂质体中的机会,因而导致包封率的增大。通过分析纳米脂质体贮藏过程中粒径和包封率变化,发现明显存在Ostwald熟化现象,分析其对包封率的影响机制发现,贮藏过程中脂质体粒径呈继发性增长,有限聚集持续增加,包封率因而得到提高,利用这一特性,采取室温下50rpm低速搅拌24h,将纳米脂质体的包封率提升至82.21±4.58%,利用脂质体、短肽之间的相互作用构建完成了花生短肽-脂质体纳米运载体系。分析了运载体系的理化性质和稳定性,酸碱环境下稳定性良好,pH2.0时的泄漏率最高为12.53±0.53%;但其耐热能力较差,37℃以下时有较好的稳定性,达到巴氏杀菌温度时泄漏率达90%以上;分析了短肽的体外释放率,36h体外释放率为59.21±2.67%,具有良好的体外缓释性;体外模拟消化后ACE抑制活性保持稳定,游离脂肪酸释放率18.97±0.78%,表现了良好的消化稳定性。纳米脂质体模拟消化过程中基本保持了完整的结构形态,而粗脂质体则破损严重,通过对比模拟消化前后脂质体结构和性质差异,明晰了花生短肽-脂质体纳米运载体系的稳定机制,其主要原因为HPM处理导致了脂质体结构重组,因而纳米脂质体更能抵御胃肠道严苛环境。以Caco-2单层细胞为模型,进一步开展了花生短肽-脂质体纳米运载体系模拟体内输送短肽试验,纳米脂质体具有较强的载荷花生短肽通过小肠上皮细胞的能力。对转运通过Caco-2单层细胞的短肽进行序列分析发现,花生短肽-脂质体纳米运载体系有13个短肽可完整通过Caco-2细胞,而游离肽只有2个短肽获得完整转运。采用荧光示踪试验探讨短肽转运机制,发现运载体系对于花生短肽的转运可能通过脂质体与细胞膜融合途径和旁路转运途径实现。
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