活性氧(ROS)所造成的氧化损伤会导致衰老、动脉粥样硬化、糖尿病、癌症等的发生发展。来自华南理工大学食品科学与工程学院的林恋竹、朱启源和赵谋明*采用酶法制备辣木籽水解物,以抗氧化活性为跟踪指标,通过乙醇分级沉淀和大孔树脂柱层析法定向制备辣木籽抗氧化肽,构建模拟胃、肠道消化模型,评价辣木籽抗氧化肽胃、肠道消化物的氧自由基吸收能力(ORAC),解析消化物中多肽组成与结构,研究经胃、肠道消化后的辣木籽抗氧化肽对氧化损伤红细胞溶血的抑制作用,基于生物可接受度评价辣木籽肽的抗氧化活性。
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辣木籽抗氧化肽的制备
1.1 辣木籽水解物的酶法制备与乙醇分级沉淀纯化
各乙醇分级沉淀组分的抗氧化活性均高于辣木籽水解物,说明辣木籽水解物中各组分存在拮抗作用,影响了其抗氧化活性的发挥。乙醇分级沉淀法可将各组分有效分离,提升辣木籽水解物的抗氧化活性。其中,60%醇沉组分蛋白质量分数最高,且抗氧化活性较高,因此选取该组分进行下一步分离纯化。
1.2 大孔树脂柱层析法分离纯化
所得4 个洗脱组分抗氧化活性存在显着差异,以60%乙醇洗脱组分蛋白质量分数最高(92.84%),抗氧化活性最强(DPPH自由基清除能力和ORAC分别为39.95、1454.57 μmol/g,分别是辣木籽水解物的17.0 倍和8.5 倍)。说明XAD-16树脂柱层析法可对60%醇沉组分中抗氧化肽进行有效分离,得到60%乙醇洗脱组分(下称辣木籽抗氧化肽)。
1.3 氨基酸组成分析
辣木籽水解物中,酸性氨基酸和疏水性氨基酸的质量分数较高(共占总氨基酸的59.80%)。辣木籽抗氧化肽富含抗氧化氨基酸、疏水氨基酸(共占总氨基酸的54.37%),具有更强的抗氧化活性,说明这两类氨基酸对辣木籽肽的抗氧化活性有重要贡献。
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基于生物可接受度评价辣木籽肽的抗氧化活性
2.1 模拟胃、肠道消化对辣木籽抗氧化肽ORAC的影响
辣木籽抗氧化肽经过胃、肠道消化后ORAC呈现上升趋势。说明胃、肠道酶系可进一步水解辣木籽抗氧化肽,生成抗氧化活性更强的片段。
2.2 UPLC-QTOF-MS/MS解析消化物中多肽组成与结构
从辣木籽抗氧化肽消化物中共鉴定出11 条二肽和5 条三肽。其中含有抗氧化氨基酸的肽有5 条(Gln-His(QH)、Cys-Pro(CP)、Gln-Met(QM)、Gln-Arg(QR)、Gln-Met-Phe(QMF)),含有疏水性氨基酸的肽有9 条(Pro-Arg(PR)、Ala-Arg(AR)、Gly-Leu(Ile)(GL(I))、Val-Glu(VE)、Leu(Ile)-Gln(L(I)Q)、Leu(Ile)-Phe(L(I)F)、Val-Leu(Ile)(VL(I))、Ala-Leu(Ile)-Pro(AL(I)P)、Pro-Leu(Ile)-Gln(PL(I)Q)),既含有抗氧化氨基酸又含有疏水性氨基酸的肽有2 条(Ser-Ala-Cys(SAC)、Trp-Val-His(WVH))。
2.3 辣木籽抗氧化肽胃、肠道消化物对氧化损伤红细胞的保护作用
经AAPH损伤后,红细胞发生溶血,溶血率为48.85%,与正常组(5.28%)相比具有显着性差异(P<0.05)。辣木籽抗氧化肽胃、肠道消化物、Gln-Met、Leu-Phe和GSH可显着抑制AAPH损伤红细胞发生溶血,且随多肽质量浓度增加溶血率显着降低,4 种多肽对氧化损伤红细胞的保护作用从强到弱依次是Gln-Met=GSH>辣木籽抗氧化肽>Leu-Phe。
AAPH诱导产生的ROS可引起细胞中脂质过氧化,上调MDA含量。红细胞经AAPH损伤后,MDA含量为5.71 nmol/mg,是正常组(2.47 nmol/mg)的2.31 倍。4 种多肽可显着下调氧化损伤红细胞中MDA含量,且随多肽质量浓度增加胞内MDA含量显着下降,说明4 种多肽可有效清除ROS,下调MDA含量。其中,Gln-Met在低、中、高3 个剂量下均可显着降低胞内MDA含量至正常组水平。
模型组SOD活力显着高于正常组,说明ROS的过量产生激活了细胞中酶抗氧化防御系统,使得SOD活力升高。4 种多肽可在一定程度上下调SOD活力,说明这4 种多肽均能有效降低细胞内ROS水平。少量ROS不足以激活酶抗氧化防御系统,因此,减少细胞中酶抗氧化防御系统对AAPH所致氧化应激的应答可使SOD活力下降。
结 论
采用20%(体积分数,下同)、40%乙醇分级沉淀辣木籽水解物去除杂质,取60%乙醇分级沉淀组分进行柱层析分离纯化,经水、20%乙醇、40%乙醇洗脱除杂,采用60%乙醇洗脱,定向制备得到富含抗氧化氨基酸、疏水性氨基酸的辣木籽抗氧化肽(蛋白质量分数92.84%,1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基清除能力、ORAC分别为39.95、1454.57 μmol/g);辣木籽抗氧化肽经模拟胃、肠道消化后,抗氧化活性增强,释放出更多短肽段,包括11 条二肽、5 条三肽;辣木籽抗氧化肽消化物、Gln-Met、Leu-Phe通过清除胞内活性氧,下调丙二醛含量与超氧化物歧化酶活力,拮抗AAPH所致氧化应激,有效抑制氧化损伤红细胞发生溶血。