魔芋多肽的物理特性和抗氧化特性.pdf

面 北 磨 业 学 报2 0 0 9 1 8 4 2 1 8 2 2 2 Ac t a Agr i c ul t ur ae Bo r e al i o c c i de n t al i s Si ni c a 魔芋多肽的物理特性和抗氧化特性 王 莉 徐怀德 王 兴 李钰金 1 西北农林科技大学 食品科学与工程学院 陕西杨凌7 1 2 1 0 0 2 泰祥集团 山东海 洋食品营养研究 院 山东荣成2 4 6 3 0 9 摘要 对 碱性 蛋 白酶酶解魔芋飞粉所制备 的魔芋 多肽 的物理特性 和抗氧化活性进行研究 结 果表 明 魔芋 多肽含粗蛋 白 6 2 3 O 多肽 5 2 6 7 游离氨基酸 7 4 3 魔 芋多肽具 有较好 的溶解 性 吸湿性 和保湿 性及 一 定 的起泡性和乳化性 魔芋多肽 的抗氧化活性与其浓度 之间存在 明显 的量 效关系 其 中对 红细胞氧化 溶血 的抑制作用强于茶多酚 对 OH D P P H 的清除作用 和脂 质过 氧化 抑制作用低于茶多酚 关键词 魔芋多肽 物理特性 抗 氧化活性 中图分类号 S 5 3 O 文献标识码 A 文章 编号 1 0 0 4 1 3 8 9 2 0 0 9 0 4 0 2 1 8 一 O 5 P h y s i c a l P r o p e r t i e s a n d An t i o x i d a t i o n o f Ko n j a c P e p t i d e s WANG L i XU Hu a i d e WANG X i n g a n d L I Yu j i n 1 Co l l e g e o f Fo o d Sc i e nc e a n d En g i n e e r i n g No r t h we s t A F Uni v e r s i t y Ya n gl i n g S h a a nx i 7 1 2 1 0 0 Chi n a 2 Ta i x i a n g Gr o u p Sh a nd o n g M a r i ne F o o d Nu t r i t i o n Re s e a r c h I ns t it ur e Ro n g c h e n g Sh a nd o ng 2 4 6 3 09 Ch i n a Ab s t r a c t Th e p h y s i c a l p r o p e r t i e s a n d a n t i o d a t i o n o f k o n j a c p e p t i d e s p r e p a r e d f r o m k o n j a c f l y p o wd e r p r o t e i n b y a l k a l i n e p r o t e a s e we r e s t u d i e d Th e r e s u l t s s h o we d t h a t k o n j a c p e p t i d e s c o n t a i n e d p r o t e i n 6 2 3 O 9 6 p e p t i d e s 5 2 6 7 f r e e a mi n o a c i d s 7 4 3 Ko n j a c p e p t i d e s h a d t h e a d v a n t a g e o f s o l u b i l i t y a nd i t s m o i s t ur e r e g a i n a n d m o i s t ur e r e t a i ni ng we r e go o d i t a l s o ha d s o m e bu bbl i ng c h a r a c t e r a nd e mu l s i f y i n g p r o p e r t i e s Th e a n t i o d a t i o n o f k o n j a c p e p t i d e s wa s c o r r e l a t e d wi t h t h e c o n c e n t r a t i o n a n d i t s a c t i v i t y o f i n h i b i t i n g e r y t h r o c y t e h e mo l y s i s wa s s t r o n g e r t h a n t e a p o l y p h e n o l t h e a c t i v i t i e s o f s c a v e n g i n g OH a n d DP PH a n d i n h i b i t i n g l i p i d p e r o x i d a t i o n we r e l o we r t h a n t e a p o l y p h e n o 1 Ke y wo r d s Ko n j a c p e p t i d e s P h y s i c a l p r o p e r t i e s An t i o x i d a t i o n 魔芋 A 0 r o a z z s r i v i e r i D u r i e u 是天 南星科魔芋属多年生草本植物 具有防治结肠癌 和乳腺癌 降低血脂 降低血糖 减肥 防治肠 胃消 化系统疾病 的作用 1 我国是世界上最大的魔芋 生产国 精粉年产量达 5 0 0 0 t 左右 在魔 芋精粉 加工过程中会产生重量轻 颗粒小的粉末 称为魔 芋飞粉 占精粉 的 3 O 4 O 即全 国年产 飞 粉 1 5 0 0 2 0 0 0 t 魔 芋飞粉含 蛋 白质 2 O 左 右 淀粉 4 O 左右 2 大多以低价饲料或作为干 燥剂 出售 利用价值极低 近年来 人们发现小肽在人体吸收代谢过程 中具有重要生理功能 如参与机体免疫调节 降血 压 促进矿物质吸收及抗血栓等 刘立芳等吲 利用 中性 蛋 白酶 酶解 小 麦 蛋 白 得 到 了具 有 较 强 的抗氧化活性的多肽 对多肽物理特性的研究有 助于确定其合适 的应用范围 本文对碱性蛋白酶 酶解魔芋飞粉所制备 的魔芋多肽的物理特性 抗 氧化活性进行了研究 为魔芋飞粉 的开发利用 奠 定基础 收稿 日期 2 0 0 8 1 2 3 0 修回 日期 2 0 0 9 0 2 2 4 基金项 目 陕西省陕南突破发展基金项 目 2 0 0 6 Z KC 0 4 3 4 作者简介 王莉 1 9 8 3 一 女 在 读硕 士 研究方 向 天然产物提取分离 E ma i l b e a u t y l i ma i l 1 6 3 c o rn 通讯作者 徐怀德 1 9 6 4 一 男 陕西榆 林人 副教授 从事 软饮料 果品蔬 菜贮 藏与加 工及天然 产物 提取研 究 E ma i l x u h u a i d e y a h o o c o rn c n 4期 王莉等 魔芋 多肽的物理特性和抗氧化特性 2 1 9 1 材 料 与方法 1 1 材 料与 仪器 魔芋飞粉 粗蛋 白含量 1 6 2 4 陕西安康秦 东食品有限公司提供 大鼠 3月龄 S D雌性大鼠 体质量 3 0 0 3 2 0 g 购 自第 四军医大学动物中心 酶与主要试剂 碱性蛋 白酶 酶活 1 0 0 0 0 U g 英 国 B D H 公 司 水杨酸 F e S O H 0 十二 烷基磺酸钠 S D S 茶 多酚 分 析纯 1 1 甲基 苦 基 苯 肼 DP P H 美 国 s i g ma公 司 丙 二 醛 MD A 试剂盒 南京建成公 司 主要仪器 D F 1 0 1 S集热式恒温加热磁力搅 拌器 K DC 一 4 0低速离心机 P HS 一 3 C数显 p H计 UV 1 7 0 0紫外可见 分光光度计 R E 5 2 D旋 转 蒸发仪 S I M F D 5 5 0 5 P真空冷冻干燥机 1 2试 验 方法 1 2 1 魔芋多肽制备称取 3 0 g魔芋飞粉于烧 杯 中 加入 3 0 0 mL p H 4 5盐酸置磁力搅拌器搅 拌 2 0 rai n 搅拌速率 为 1 0 0 r rai n 去除三 甲胺 生物碱等抗营养 因子 然后在 4 0 0 0 r rai n离心 3 O rai n 倒取上清液 再加水 1 5 0 mL置磁力搅拌 器搅拌均匀 调节温度 5 5 p H 8 0 以魔芋飞粉 中的蛋白为底物加人 3 5 0 0 U g底物 的碱性蛋 白酶 恒温搅拌酶解 4 5 h 酶解过程中用 p H计 监测 p H 的变化 用少许 1 mo l L的 Na OH调节 p H 使其 维持在 8 0 酶解 结束后 用 2 mo l L 的 HC 1 调节 p H至魔芋蛋 白的等 电点 4 6 再在 4 0 0 0 r rai n离心 3 0 mi n 弃去沉淀 上清液 9 O 保持 1 0 mi n灭酶 冷却 浓缩 冷冻干燥后得 到魔 芋多 肽粉 1 2 2成分分析 水分测定采用 1 0 5 常压干 燥 重量法测定 粗蛋 白测定采用凯 氏定氮法 总 糖测定采用蒽酮 比色法 氨基酸测定采用 甲醛酸 度计法 多肽含量的测定采用双缩脲法r 7 1 2 3 魔芋多肽物理特性吸湿性 保湿性室 温下 准确称取 1 O 0 g多肽粉放人称量瓶 中 将 称量瓶放置在干燥器 中 干燥器 内放有碳酸钙饱 和溶液 相对湿度 RH一8 1 9 6 放置 5 d 分别 称 量样 品放置前质量 w 和放置后质量 w 然 后将 已吸湿样 品放置在装有干硅胶 的干燥器 内 放置 5 d 称量放置后质量 w 计算保湿率 吸湿率一 w 一w w 1 0 0 保湿率 一 w 一w W 1 0 0 溶解性 称取 1 0 0 g多肽粉 加入 2 0 mL 水 用 1 mo l L的 Na OH或 HC 1 溶液在 2 rai n内 将 p H调到设定值 1 0 0 0 0 r rai n下离心 1 0 rai n 取上 清 液测 定 氮 含 量 换 算 成 NS I 氮 溶 解 指 数 起泡 性取 2 mL多肽 液 浓度 为 2 O O 置 1 0 mL量筒 中 上下震荡混合 2 mi n 记 录此时的 初始泡沫体积 静置 1 5 mi n后 读取终止泡沫 体积 V1 起泡 性 一V 2 1 0 0 起 泡稳 定 性 一Vl v 1 0 0 乳 化性取多 肽液 1 0 0 mL 浓 度 为2 0 0 一 边搅拌一边缓缓加入 3 0 mL食用油 然后乳化 2 mi n 制成乳状液 准确吸取乳状液 5 0 L 立 即与 2 5 mL 0 1 S D S溶液混合 充分摇匀后 于 5 2 0 n m处测其 吸光值 Ac 以 S D S溶液为空 白 1 5 rai n后再次测定其 吸光值 A0 D L 1 乳化性指数 E C 一A 1 0 0 乳化稳定性 E S 一 Ao D 2 Ao D 1 1 0 0 t 为时间间隔 rai n 1 2 4 魔芋多肽抗 氧化 活性 OH 清除率测 定 在试管中加入 0 5 mL 1 0 mmo l L水杨酸一 乙 醇溶 液 0 5 mL多 肽 液 0 5 rol l 0 mmo l L F e S O 溶液 3 5 mL蒸 馏水 最 后加入 5 mL 1 0 0 mmo l L H2 O2 启 动 F e n t o n反应 摇匀后 于 5 1 0 n m处测定吸光值 A 取 0 5 mL的蒸馏 水代替 1 0 mmo l L F e S O 溶液所测得的吸光值为 A 取 0 5 mL的蒸馏水代替多肽液所测得的吸光值为 A3 1 1 OH清除率 1 一 A 一A A 1 0 0 D P P H清 除能力测定 取一定浓度 的样 品溶 液 4 mL 加入 1 mL用无水乙醇配制的 DP P H溶 液 并使 D P P H 终浓度为 0 2 mmo l L 用力振 摇 混匀 后 置 暗 室 中静 置 3 0 rai n 于 5 1 7 n m 下 测 定吸光值 按下式计算 DP P H 清除率 引 DP P H 清 除 率 1一 A 一 A A 1 0 0 A 样品 D P P H 的吸光 值 A 样 品 无水乙醇的吸光值 A 水 D P P H 的吸光值 H O 诱导大 鼠红细胞氧化溶血测定 S D大 鼠禁食一夜 次 日下腔静脉取血 用阿氏液抗凝大 鼠全血 用生 理 盐 水 2 0 0 0 r rai n离 心 5 rai n 洗 涤 3次 配成 0 5 红细胞悬液 将红细胞悬液 1 mL与多肽液 0 1 mL混合 3 7 水浴震 荡反应 1 0 rai n 加 5 0 mmo l L H2 O 2溶液 0 5 mL 继续 3 7 温育 反应 1 h后 用 4 mL生理盐水 稀释 西北农业学报 1 8 卷 3 0 0 0 r rai n离心 5 rai n 取 上清 液在 4 1 5 1 1 1 1 1 处 测 吸光 值 以生 理 盐 水 为 空 白 以蒸 馏 水 为对 照 溶血 抑制 率 一 OD c OD s OD c 1 0 0 O D 对照组吸光值 O D 样品组吸光值 大鼠肝脏 自发性脂质过氧化抑制率 的测定 S D大鼠禁食一夜 次 日开腹腔取肝脏 用冰冷 的 生理盐水漂洗 去血污 滤纸擦干 称质量 用 P B S 在 内切式组织捣碎器内制成 1 O 组织匀浆 匀浆 时间 1 O s 次 间隙 3 0 S 连续 8 1 O次 温 度 4 3 0 0 0 r mi n离心 1 0 rai n 取上清液与生理 盐水按 1 4配制成肝组织匀浆制备液待用 将 多肽液与肝匀浆制备液等量混合静置 1 0 rai n 制 成待测液 取 0 1 mL待测液按 MDA试剂盒说 明书方法测定 对照用蒸馏水代替多肽液与肝匀 浆等量混合I 1 引 MD A 含 量 一 A1一A A 一A x 8 5 1 0 A 标准管 吸光值 A 标准空 白管吸光 值 A 测定管 吸光值 A 测定 空 白管吸光值 8 5 蛋白质含量 mg p r o t mL 1 0 标准品浓度 n mo l L 脂质 过 氧 化 抑 制 率 Mc M M 1 0 0 Mc 对照 组 MD A 含 量 样 品 组 MD A 含量 2 结果 与分析 2 1 魔 芋 多肽成 分 分析 碱性蛋 白酶酶解魔芋飞粉所制备的魔芋多肽 呈淡黄色粉末 易吸潮 质感细腻 无异味 原料 和多肽粉 的成分分析见表 1 魔芋多肽粉含粗蛋 白 6 2 3 0 含多肽 5 2 6 2 游离氨基酸7 4 3 可见魔芋多肽中高分子蛋 白质含量较少 而多肽 和游离氨基酸为其主要成分 表 1 魔芋飞粉 多肽成分分析 T a b l e 1 T h e c o mp o n e n t s o f k o n j a c f l y p o w d e r a n d k o a c p e p t i d e s 2 2 魔 芋 多肽物 理特 性 2 2 1 吸湿性与保湿性 由图 1 可以看出 魔芋 多肽 的吸湿性和保湿性均强于魔芋飞粉 在后 5 d干燥的环境下 第 1 天其水分散失较为严重 水 分含量从 6 1 1 降低到 1 4 8 在 随后 的几天 水分散失缓慢 第 1 0天其水分含量为 5 5 刘 大川等 8 对大豆分离蛋 白的研究表 明 大 豆分离 蛋白在湿润环境 中4 d 水分含量达到 4 O 左右 在 干燥环境中 I d 其水分含量下降到 5 以下 可见魔 芋多肽的吸湿性和保湿性均强于大豆分离蛋白 8O o 口 童 6 0 蜊皇4 o 昌 Z 籁 琏 1 2 3 4 5 6 7 8 9 l U 1 l l 2 l 3 pH 图 2魔芋多肽的溶解性 F i g 2 S o l u b i l i t y o f k o n j a c p e p t i d e s 2 2 2 溶解性 由图 2可以看出 魔芋多肽在任 何 p H 条件下均有较好 的溶解性 其 中在碱性条 件下 其溶解性 比在酸性条件下好 p H 4时魔芋 多肽的溶解度最低 为 7 5 5 原 因是魔 芋蛋 白 的等电点在 p H 4左右 未水解 的大分子蛋 白质 难溶于水 因此其溶解度较低 2 2 3 起 泡性 由图 3可以看出 魔芋多肽具有 一 定 起 泡 性 在 p H 2时其 起 泡 性 最 好 为 3 5 2 起 泡 稳 定 性 在 p H 8时 最 好 为 8 1 0 9 5 在 p H 6时其起泡性和起泡稳定性 均较差 酸性 条件下起泡稳定性强于碱性条件 如 4期 王莉等 魔 芋多肽的物理特性和抗氧化特性 要 掣暑 2 4 6 8 1 0 1 2 p H 图中不 同字母表示 0 0 5水平差异显著 下 同 Di f f e r e n t l e t t e r s a r e s i g n i f i c a n t l y d i f f e r e nt P 0 0 5 Th e s a m e a s b e l o w 图 3 p H对魔芋 多肽的起泡性及 其稳定性影 响 浓度为 2 Fi g 3 Th e e f f e c t o f p H o n t he b ub b l i ng c h a r a c t e r o f ko a c pe p t i d e s 2 2 4 乳化性 由图 4可以看出 魔芋多肽具有 一 定乳化性 其乳化性 和乳化稳 定性在 p H 8时 最高 分别为 l 0 7 和 2 2 4 且在碱性条件下 其乳化性和乳化稳定性均优于在酸性条件下 O 2 4 6 8 1 O 1 2 p H 图 4 p H 对 魇 芋 多肽 的 乳化 性及 其 乳化稳定性的影响 浓度为 2 Fi g 4 The e f f e c t of pH o n t h e e mul s i f yi ng p r o p e r t i e s o f k o n j a c p e p t i d e s 2 3抗 氧化活 性 2 3 1 对 OH 的清除作用 由图 5可以看 出 在所选浓度范围 内 魔芋 多肽 和茶多酚对 OH 清除率均随浓度 的增大呈上升趋势 茶 多酚的 OH清除率高于魔芋多肽 当浓度为 1 0 mg mL 时 茶多酚 的 OH 清除率 已达到 8 5 3 而魔 芋多肽的 OH清除率仅 为 4 7 6 随着浓度 的 增大 茶多酚的 OH清除率增幅不 明显 而魔芋 多肽的 OH 清除率 明显增加 2 3 2 对 D P P H 的清除作 用 由图 6可 以看 出 在所选浓度范围内 魔芋多肽和茶多酚对 D P P H清除 率亦 随浓度 的增 大 而增 大 茶 多 酚 的 DP P H清除能力高于魔芋多肽 当浓度为 4 rag mL时 茶多酚 的 D P P H 清除率为 8 4 0 而魔 芋多肽的 DP P H清除率为 3 2 8 随着浓度的增 大 茶多酚的 D P P H 清除率增 幅不 明显 而魔芋 多肽的 D P P H 清除率 明显增加 魔芋 多肽 茶多酚 图 5 Fi g 5 0 1 0 2 0 3 0 浓度 m g mL C o n c e n t r a t i o n 魔芋 多肽和茶多酚对 o H的清除作用 S c a v e n g i n g a b i l i t y o f k o n j a c p e p t i d e s a n d t e a po l y ph e n ol o n h yd r o x y l r a di c a l s 魔 芋多肽 茶 多酚 0 2 4 6 8 浓 度 mg mL Co n c e n t r a t i o n 图 6 魔 芋多肽和茶多酚对 D P P H的清除作用 Fi g 6 S c a v e n g i n g a b i l i t y o f k o n j a c p e p t i d e s a n d t e a po l y p he n ol o n 1 1 di ph e ny l 2 pi c r yl hy d r a z y l r a di c a l s O 0 2 0 4 浓度 mg mL O 6 O 8 1 Co n c e n t r a t i o n 图 7 魔芋 多肽和 茶多酚对红细胞氧化溶血的抑制作用 F i g 7 I n h i b i t i o n a b i l i t y o f k o n j a c p e p t i d e s a n d t e a p o l y p he n o l o n e r y t hr o c y t e h e mo l y s i s 2 3 3 对红 细胞氧化溶血的抑制作 用 由图 7 可以看出 在所选浓度范围内 魔芋多肽和茶多酚 加 O 壬 1 0 o Q 爵 q州 的 0 砖o 褥 蜒l 1 0 柏 加 O 舳 柏 加 O 雹 口 o 对 I 龇口 盘 对 槲 烬 I 口 扫 c B 口oI 8 一 高 口0 0 IJ I t L g 掣 溪 辞 辞 跚 印 加 加 O s l s A 口目Q 0 苦0 0 暑专 0J o Q 蔷 I 口 暑 q I I 摹 哥器 目揖 西北农业学报 对红细胞氧化溶血抑制率随浓度呈上升趋势 魔 芋多肽的抑制能力高于茶多酚 当浓度为 1 rag mL时 魔 芋 多肽 的红细 胞 氧化 溶 血 抑制 率 为 8 4 2 而茶 多 酚的红 细胞 氧化溶 血抑 制率 为 5 8 7 2 3 4 对脂质过氧化的抑制作 用 由图 8可以 看出 在所选浓度范围内 魔芋多肽和茶多酚对脂 质过氧化抑制率随浓度增大而增大 茶多酚的脂 质过氧化抑制作 用强 于魔芋 多肽 当浓度 为 3 mg mL 时 茶 多 酚 的 脂 质 过 氧 化 抑 制 率 为 8 1 O 而 魔 芋 多 肽 的脂 质 过 氧 化 抑 制 率 为 6 1 8 糌 器 骄 捌 鬻 l O O 8 O 6 0 4 0 2 0 OH 诱发多不饱和脂肪酸氧化 破坏生物膜 的 结构和功能 从而造成红细胞或组织细胞 及机体 的病变和死亡 因而这些指标能反映抗氧化能力 和自由基清除水平 1 魔 芋多肽具有一定 的抗 氧化性 且与其浓度之间存在明显的量效关系 其 中抗红细胞氧化溶血作用强于茶多酚 当浓度为 1 mg r n L时 其红细胞氧化溶血抑制率 8 4 2 茶多 酚为 5 8 7 魔芋飞粉产量大 价格低廉 对于开 发功能性食品和保健品具有很大的价值 参考文献 1 高佩英 魔芋学 M 北京 中国农业出版社 2 0 0 4 1 5 1 6 2 赵珊珊 干信 魔芋飞粉高 F值寡 肽 的研 究 J 化 学与 生物工程 2 0 0 5 1 1 0 1 2 3 S y l v i c F G Y v e s P D i a n e S I mmu n o mo d u l a t o r y p e p t i d e s o b t a i n e d b y t h e e n z y ma t i c h y d r o l y s i s o f wh e y p r o t e i n J I n t e r n a t i o n a l Da i r y J o u r n a l 2 0 0 6 1 6 1 1 1 3 1 5 1 3 23 4 E s t h e r M Amp a r o A Re y e s B e t a 1 C a s e i n p h o s p h o p e t i d e s r e l e a s e d b y s i m u l a t e d g a s t r 0 i n t e s t i na 1 d i g e s t i o n o f i n r a n t f o r mu l a s a n d t h e i r p o t e n t i a l r o l e i n mi n e r a l b i n d i n g J I n t e r n a t i o n a l Da i r y J ou r n a l 2 0 06 1 6 9 9 9 2 1 0 0 0 5 刘立芳 徐怀德 中性蛋 白酶 酶解谷朊 粉制备抗 氧化多 肽 研究 J 西北农业 学报 2 0 0 8 1 7 6 2 8 1 2 8 5 6 李斌 谢 笔钧 彭宏伟 等 魔 芋飞粉 中抗 营养因子的去 除 研究 J 粮食 与饲料 工业 2 0 0 1 1 1 3 9 4 0 7 吴谋成 食 品分 析与感 官 评定 M 北 京 中 国农 业 出版 社 2 0 0 2 9 5 9 7 8 刘 大川 周俊梅 富硒菜籽蛋 白肽 的物性研究 J 食品科 学 2 0 0 8 2 9 3 8 4 8 6 9 邓成萍 薛文通 孙 晓琳 等 不同分子量段大豆 多肽功能 特性 的研究 J 食 品科学 2 0 0 6 2 7 5 1 0 9 1 1 2 1 0 L e e S Y S t r u c t u r a l a n d f u n c t i o n a l p r o p e r t i e s o f c a s e i n a t e a n d wh e y p r o t e i n i s o l a t e s a s a f f e c t e d b y t e mp e r a t u r e a n d p H J F o o d S c ie n c e 1 9 9 2 5 7 5 1 2 1 0 1 2 1