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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 復(fù)合酶法水解豆粕制備ACE抑制肽
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 簡(jiǎn)介：
- 豆粕是產(chǎn)量巨大的豆油加工副產(chǎn)物，長(zhǎng)期以來(lái)主要作為飼料，但這種方式對(duì)豆粕中的蛋白質(zhì)利用率極低，不僅造成蛋白資源浪費(fèi)，而且極易形成環(huán)境污染，因此尋求既能很好利用豆粕，避免環(huán)境污染，又能使豆粕實(shí)現(xiàn)增值的加工方式，近年來(lái)逐漸受到研究者的關(guān)注。課題組經(jīng)過(guò)反復(fù)的實(shí)驗(yàn)研究，采用雙酶組合的方式水解豆粕，并優(yōu)化了關(guān)鍵酶堿性蛋白酶的酶解條件，獲得了含有ACE抑制肽的水解產(chǎn)物。
- 詳細(xì)介紹：
- 本課題實(shí)驗(yàn)以農(nóng)產(chǎn)品加工副產(chǎn)物豆粕為原料，制備可用于保健食品制備的ACE抑制肽，一方面可為豆粕的高值化加工提供新思路，另一方面為高血壓食療提供新產(chǎn)品，因此課題的研究的工藝路線的完善在農(nóng)副產(chǎn)品加工領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。實(shí)驗(yàn)以豆粕為原料，采用酶解的方法進(jìn)行ACE抑制肽的制備條件的摸索，首先以水解度為ACE抑制活性的間接指標(biāo)，進(jìn)行水解蛋白酶初步篩選，之后以單酶水解效果最佳的堿性蛋白酶為主，復(fù)合其它酶進(jìn)行水解，以提高ACE抑制活性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)堿性蛋白酶和胰蛋白酶復(fù)合酶解效果最好，先后添加時(shí)水解度為46.83%。在此基礎(chǔ)上通過(guò)Box-Behnken實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)組合酶水解中的主要酶堿性蛋白酶的水解條件進(jìn)行了優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)通過(guò)響應(yīng)面分析法，優(yōu)化堿性蛋白酶和胰蛋白酶組合分步水解中:第一步先加入堿性蛋白酶濃度為5100U/g，pH為9，水解時(shí)間為2h；第二步加入胰蛋白酶濃度為950U/g，pH為8，水解時(shí)間為2h； ACE抑制率達(dá)到72.21%。
作品專業(yè)信息
撰寫(xiě)目的和基本思路
- 食源性ACE抑制肽效果溫和，對(duì)正常血壓無(wú)副作用，具有良好的應(yīng)用前景。本實(shí)驗(yàn)以前期單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ)，對(duì)水解效果最好的堿性蛋白酶與較好的中性蛋白酶、胰蛋白酶、風(fēng)味蛋白酶和復(fù)合蛋白酶分別組合，采用同時(shí)添加和先后添加兩種酶的方法，以水解度為指標(biāo)，篩選水解豆粕的最佳酶組合，采用響應(yīng)面法對(duì)堿性蛋白酶的水解條件進(jìn)行優(yōu)化，以獲得ACE抑制率較高的豆粕酶解產(chǎn)物。為豆粕的高附加值加工提供一定理論依據(jù)和技術(shù)支持。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 已有的研究表明，許多酶可以對(duì)豆粕進(jìn)行水解，本實(shí)驗(yàn)選用水解豆粕較好的5種蛋白酶進(jìn)行組合水解，發(fā)現(xiàn)堿性蛋白酶與胰蛋白酶組合時(shí)，水解豆粕的水解率遠(yuǎn)高于單酶水解，尤其是將兩種酶先后加入效果更加。之后對(duì)組合酶中的關(guān)鍵酶-堿性蛋白酶的酶解條件進(jìn)行了優(yōu)化， ACE抑制率達(dá)到72.21%。該研究結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了水解豆粕制備ACE抑制肽的可行性，這將有利于推動(dòng)豆粕高值化加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 本實(shí)驗(yàn)是在前期大量單酶水解研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，獲得了組合酶水解優(yōu)于單酶水解的結(jié)論，并提出了酶的最佳組合和最優(yōu)水解條件。 豆粕是一種產(chǎn)量很大的豆油加工副產(chǎn)物，且實(shí)驗(yàn)在選擇用酶時(shí)，我們以價(jià)廉的為主要原則，因此采用實(shí)驗(yàn)中提出的水解方法制備ACE抑制肽，成本低且水解過(guò)程無(wú)污染，因此項(xiàng)目的研究結(jié)果可為大量豆粕高值化加工提供有價(jià)值的思路和方法。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 不同的蛋白酶對(duì)蛋白質(zhì)水解有各自的特異性和專一性。中性蛋白酶、堿性蛋白酶屬內(nèi)切酶，其中中性蛋白酶的作用位點(diǎn)為疏水性氨基酸(亮氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸)，堿性蛋白酶除疏水性氨基酸外，還能水解色氨酸和丙氨酸形成的肽鍵，同時(shí)具有酯酶的活力，胰蛋白酶能把多肽鏈中賴氨酸和精氨酸殘基中的羧基側(cè)切斷，復(fù)合蛋白酶為含有外切酶和內(nèi)切酶的混合酶。單一酶解產(chǎn)物的酶切位點(diǎn)固定且有限，所得水解產(chǎn)物的ACE抑制率未達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，因此使用兩種酶進(jìn)行組合，增加酶切位點(diǎn)，能更有效地將大豆蛋白水解為小分子的肽段，進(jìn)而增加其水解度，以期獲得高ACE抑制率的水解產(chǎn)物。因此在單酶水解研究的基礎(chǔ)上，本實(shí)驗(yàn)將堿性蛋白酶分別與中性蛋白酶、復(fù)合蛋白酶、胰蛋白酶和風(fēng)味蛋白酶組合，采用同步法和分步法兩種方式進(jìn)行水解豆粕實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，堿性蛋白酶和胰蛋白酶組合酶解豆粕液，所得水解度值較高，且當(dāng)兩種酶分步加入進(jìn)行水解時(shí)，水解度最高，達(dá)到46.83%。
獲獎(jiǎng)情況
- 校級(jí)第十一屆“挑戰(zhàn)杯”課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽三等獎(jiǎng)
鑒定結(jié)果
- 校級(jí)第十一屆“挑戰(zhàn)杯”課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽三等獎(jiǎng)
參考文獻(xiàn)
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同類課題研究水平概述
- 通過(guò)文獻(xiàn)了解到黃惠華等研究了木瓜蛋白酶對(duì)大豆蛋白的水解作用，還探討了大豆蛋白采用木瓜蛋白酶水解后對(duì)其溶解性、乳化性、粘度、起泡性的影響，針對(duì)大豆肽的苦味，研究了活性炭吸附、檸檬酸掩蓋等方法對(duì)大豆肽苦味的影響，分析了大豆蛋白的酶水解機(jī)理。Wendee Chiang等采用酶膜反應(yīng)器連續(xù)生產(chǎn)大豆肽，由于及時(shí)分離了酶解生成的多肽，消除了產(chǎn)物反饋干擾，提高了酶解效率。并且采用氧化穩(wěn)定指數(shù)檢測(cè)了大豆分離蛋白及其水解物的抗氧化活性，結(jié)果顯示大豆分離蛋白酶水解后抗氧化性提高。酶法水解大豆蛋白的研究，最初是始于利用酶部分降解蛋白質(zhì)，增加其分子內(nèi)或分子間交聯(lián)或連接特殊功能基團(tuán)，改變蛋白質(zhì)的功能性質(zhì)，以獲得良好加工特性的研究。到了80年代，隨著酶制劑工業(yè)和食品工業(yè)的迅猛發(fā)展，人們逐漸發(fā)現(xiàn)，利用酶法改性，不僅反應(yīng)條件溫和，安全可靠，產(chǎn)品色淺，而且水解產(chǎn)物在營(yíng)養(yǎng)、風(fēng)味、工藝等方面均優(yōu)于酸、堿水解法，因而人們的注意力集中在蛋白水解產(chǎn)物多肽上。美國(guó)、日本對(duì)于大豆蛋白的酶解工藝和酶解過(guò)程的感官特性、功能特性及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值改善的研究取得較大進(jìn)展之后，許多發(fā)展中國(guó)家也相繼展開(kāi)了對(duì)功能性大豆多肽的研究，我國(guó)在這方面也進(jìn)行了廣泛的研究。 降血壓肽，通常由蛋白酶在溫和條件下水解蛋白質(zhì)而獲得，食用安全性高，其突出優(yōu)點(diǎn)是只對(duì)高血壓患者起到降壓作用，對(duì)血壓正常者無(wú)降壓作用，因而不會(huì)有降壓過(guò)度現(xiàn)象發(fā)生。除降壓功能，ACEIP還具有免疫促進(jìn)，抗凝血，易消化吸收和抗腫瘤等功能。而化學(xué)合成的降壓藥物，如賴諾普利（Lisinopril），培哚普利（Perindopril），雖然治療高血壓的效果非常明顯，但是長(zhǎng)期服用易引起皮疹、蛋白尿等不良反應(yīng)，于是人們便把目光轉(zhuǎn)向了天然降血壓物質(zhì)。源于食品蛋白質(zhì)的降壓肽具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，已成為目前研究的熱點(diǎn)。 本實(shí)驗(yàn)采取響應(yīng)面法得到的最佳條件進(jìn)行三次平行實(shí)驗(yàn)，測(cè)得堿性蛋白酶水解豆粕產(chǎn)物的ACE抑制率平均值為72.21%，與理論預(yù)測(cè)值基本吻合。經(jīng)過(guò)正交試驗(yàn)和響應(yīng)面分析優(yōu)化了堿性蛋白酶水解豆粕的條件，獲得了較高ACE抑制率的產(chǎn)物，但仍比直接酶解大豆蛋白得到的ACE抑制肽的抑制率略低，這可能是由于豆粕細(xì)胞壁的未被充分破壞，致使蛋白酶切位點(diǎn)未充分暴露，蛋白酶與豆粕中蛋白無(wú)法充分接觸，影響了水解產(chǎn)物的ACE抑制率。
