基于Alcalase酶解技术调控豌豆蛋白抗氧化肽的致敏位点研究

来源 :大连工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yy20092
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豌豆蛋白是一种新型的优质植物蛋白质资源,作为我国豌豆利用中淀粉加工的副产物,正亟需提高其附加价值。同时,由蛋白质所引发的食物过敏反应正严重地影响着部分过敏消费者的身体健康,亦已成为备受关注的食品安全问题。本文以豌豆蛋白粉为研究对象,运用生物酶解手段、电子顺磁共振波谱(EPR)技术、大鼠嗜碱性白血病(RBL-2H3)细胞模型和酶联免疫吸附测定(ELISA)评价经酶解、超滤分离及纯化后各级蛋白肽组分的抗氧化活性和变应原性,以分析各加工工艺对其抗氧化活性和变应原性的影响。随后,提取豌豆蛋白中的主要过敏原豌豆球蛋白,进一步探究酶促水解手段对其变应原性变化与其结构之间的关系,初步阐明Alcalase酶促水解技术对豌豆蛋白致敏位点的调控作用。本研究为豌豆蛋白的高值化应用和低致敏性抗氧化剂的开发提供了理论基础。本研究的主要结论为:(1)基于RSM法优化豌豆蛋白Alcalase酶解技术。采用响应面分析法进行工艺优化,得出利用碱性蛋白酶酶解制备具有高抗氧化活性的豌豆蛋白水解产物的最优条件:酶解温度55°C,底物浓度3.15%,酶用量9.2%,获得的豌豆蛋白水解产物的DPPH自由基清除率为(23.62±1.58)%,即22.04%~25.20%。(2)低致敏性豌豆抗氧化活性肽组分优选与其结构表征。经超滤和凝胶过滤层析后,利用EPR波谱法、间接ELISA和RBL-2H3细胞模型评价各豌豆蛋白肽组分的抗氧化活性和变应原性,可以从小于1 kDa的水解产物中纯化得到第二个级分(F1-2),其具有良好的抗氧化活性和较低的变应原性,该结果表明酶解和分离纯化能有效改善豌豆蛋白的抗氧化活性并降低豌豆蛋白肽组分的变应原性。随后,采用nano-LC-MS/MS鉴定得到Peptide Ranker评分为0.65、0.74和0.53的三条肽ADLYNPR、YSSPIHIW和HYDSEAILF,其中YSSPIHIW的DPPH和·OH自由基清除率最高,分别为(45.07±1.04)%和(45.07±0.30)%,且其活泼氢位点最多。此外,八肽YSSPIHIW可能是低致敏性豌豆抗氧化肽,其与特异性IgE和IgG1的结合能力较低,且EC50值最高,约为豌豆蛋白EC50值的38.67倍,而七肽ADLYNPR的EC50值略低且与其无显著性差异。(3)Alcalase酶解降低豌豆蛋白致敏性的作用位点研究。基于响应面分析的Box-Behnken模型提取出变应原性最低和最高的豌豆球蛋白,利用生物酶解、电泳、圆二色谱、红外光谱、液质联用等技术,探究二者变应原性变化及其结构改变之间的关系,并初步阐明Alcalase酶解技术对豌豆蛋白致敏位点的调控作用。结果表明,提取具有最低变应原性和最高变应原性的豌豆球蛋白的最优工艺条件为:提取缓冲液Tris-HCl的pH 8.53和9.00,提取料液比1:20和1:10,提取时间1.64 h即98.4 min和1 h,其变应原性即IgE结合能力分别为0.2736±0.0122和1.2412±0.1210。经Alcalase促水解和超滤处理后,两种豌豆球蛋白的变应原性显著降低。酶促水解使L-vicilin和H-vicilin中的大分子量蛋白均分解为低于11 kDa的肽,且其O-H、N-H和C=O等基团发生拉伸振动,促使二者二级结构中的α螺旋和β折叠结构转变为β转角和无规卷曲结构,使其结构更展开、更松散,更多疏水基团暴露或新生成疏水性肽段,使其表面疏水性增大,改变其IgE和IgG1结合表位,从而降低了两种豌豆球蛋白的变应原性,且对H-vicilin与特异性IgE和IgG1结合能力的影响更明显。而经Alcalase酶促水解技术调控后,L-VHs与H-VHs中均含有vicilin来源的Uni Prot KB-P13918(VCLC_PEA)、Uni Prot KB-D3VND7(D3VND7_PEA)、Uni Prot KB-D3VNE2(D3VNE2_PEA)和Uni Prot KB-P02856(VCL1_PEA)的过敏原线性表位被切割为不同片段,而L-VHs中含有比H-VHs中更多的肽序列。经超滤处理后,L-VHs<1 kDa和H-VHs<1 kDa的二级结构变得更为松散无序,α螺旋分别转变为无规卷曲和β转角结构,其中的疏水性基团被部分分离使其表面疏水性降低,同时,L-VHs<1 kDa和H-VHs<1 kDa中的变应原线性表位片段有所减少,二者所残留的不同的线性表位片段可能是它们变应原性有所差异的原因。
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