华南理工大学赵谋明教授团队凤尾鱼蛋白酶

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年2月18日,华南理工大学赵谋明教授团队在国际食品领域顶级期刊FoodChemistry在线发表题为《FabricationandCharacterizationofAnchovyProteinHydrolysates-polyphenolConjugateswithStabilizingEffectsonFishOilEmulsion》的文章,研究了凤尾鱼肽-多酚结合物在稳定鱼油乳液方面的相关内容,为拓展多肽-多酚结合物作为新型抗氧化剂在功能食品和食品工业中的应用提供了理论依据。第一作者为广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所赵甜甜博士,通信作者为华南理工大学赵谋明教授及苏国万副研究员。Introduction蛋白质和多酚是食物中的具有功能和营养特性的两大重要成分。多肽类物质是由20种氨基酸构成的具有多种功能活性的物质,可由生物酶解技术从食源性蛋白质中获得。多酚类物质是植物二级代谢产物,具有独特的酚羟基结构。有研究表明,蛋白质/多肽能够与多酚类物质通过可逆的非共价键(氢键、范德华力、π键、疏水及离子相互作用力)或不可逆的共价键发生相互作用。由于多肽-多酚之间不可逆的共价结合更持久,因此,该反应更有利于其在食品工业中的发展。在氧气存在的碱性条件下,多酚类物质首先被氧化为醌,继而形成醌类二聚体或者与多肽侧脸上的氨基及巯基侧链反应,从而改变多肽的结构及生物活性,例如抗氧化活性及抗肿瘤活性等。多肽类物质具有与蛋白质不同的性质,例如溶解性、电荷、二级/三级结构以及氨基酸序列等,这会影响到多肽的活性,同时也会对多肽与多酚的交互作用及功能活性产生影响。除了生物活性与结构的改变之外,多肽与多酚的交互作用也会影响多肽功能性质,例如乳化特性及乳液稳定性等。鱼油由高含量的长链ω-3多不饱和脂肪酸(PUFAs),例如二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)等,它们对大脑具有较好的营养作用。然而,由于PUFAs容易发生氧化降解,因此,多在鱼油乳液中加入具有抗氧化活性的物质作为稳定剂。前期研究结果表明,凤尾鱼酶解产物(APH)具有较好的抗氧化,乙酰胆碱酯酶抑制及记忆改善活性。因此,本研究希望通过APH与多酚类物质交互作用制备结合产物从而提升其抗氧化活性,进而将该结合产物应用于稳定鱼油乳液中。通过对制备的多肽-多酚结合物抗氧化活性及多肽类物质进行对比分析,研究APH-多酚结合物对20%鱼油O/W乳液物理及氧化稳定性的作用。该研究对多肽-多酚结合物在食品工业,生物医药及保健食品领域的应用提供了新的思路。Maincontents

1凤尾鱼肽-多酚结合物对其蛋白质、多酚含量及抗氧化活性的影响。

多肽与多酚的结合能够改变其活功能特性。本研究分别制备了凤尾鱼肽(APH)与儿茶素(CA)、没食子酸(GA)及单宁酸(TA)的共价结合物,并研究结合物种蛋白质含量、多酚含量及其抗氧化活性的变化情况。由结果可知(图1),APH与多酚的接枝效率与酚羟基的数目呈正相关。此外,多酚接枝可显著提升凤尾鱼肽体外抗氧化能力,其中,APH-CA具有最高的氧自由基吸收能力(ORAC),而APH-GA具有最高的ABTS·+自由基清除能力。由相关性分析可知(见文章附表),APH-多酚结合物中蛋白质含量及多酚与多肽含量的比值与其ORAC和ABTS自由基清除能力显著相关(P0.01),该结果显示APH-多酚结合物中不同的多肽序列可能与他们的抗氧化能力有关。值得注意的是,N-端酪氨酸在氢原子供体方面具有重要的作用,且酪氨酸、色氨酸及半胱氨酸等较容易捕获ABTS自由基。

2凤尾鱼肽-多酚结合物对其结构及多肽序列的影响

为进一步探究不同结构多酚结合对多肽结构及多肽序列的影响。本研究对其相关指标进行测定。由FTIR结果可知(图2A),APH与多酚之间发生了共价结合。由UPLC-MS/MS结合PLS(TUscore)及Venn图结果可知,同一种多酚与多肽反应得到的APH-多酚结合物中含有的多肽能够聚合在一起,且与APH中多肽序列具有显著差异(P0.05)。该结果同样显示在UpSetVenn图中,不同组别中多肽分布情况具有显著差异,其中APH中鉴定出条多肽,多肽数量由高到低依次是CA5:1()、GA10:1()、TA15:1()、GA15:1()、TA10:1()、TA5:1()、GA5:1()、CA15:1()和CA10:1()。该结果显示,APH中氨基酸及多肽在与不同的多酚共价接枝过程中被消耗,同时由于多酚氧化过程中导致的蛋白质交联与降解也产生了更多独特的多肽序列。

3凤尾鱼肽-多酚结合物对鱼油乳液物理及化学稳定性的影响

为进一步探讨凤尾鱼肽-多酚结合物对鱼油乳液的稳定作用,本研究分别测定了APH及APH-多酚结合物对鱼油乳液在贮藏期间物理(图3)及化学(图4)稳定性的影响。

由图3A表明,TA5:1和CA5:1结合物稳定的鱼油乳液粒径在储存期间仅有缓慢的增长趋势,该结果显示,TA5:1及CA5:1具有较强的稳定鱼油乳液的作用。此外,各组别乳液Z-average随着其蛋白含量和多酚含量的增加,粒径稳定作用有所增强。APH和APH-多酚结合物对鱼油乳液粒径的稳定作用可能与多酚等极性分子的添加有关。由图3B所示,在APH-TA5:1结合物稳定的鱼油乳液中,液滴在储存期间保持较高的净电荷值,该结果显示出液滴间较强的静电斥力,表明乳液具有较强的稳定性。综合粒径与电位的结果可知,APH-TA5:1和APH-CA5:1对鱼油乳液物理稳定性具有较强的提升作用。

由图4可知,添加了APH-GA10:1鱼油乳液对其POV及TBARS水平具有较好的稳定作用。该结果进一步证明了APH-GA结合物在水相中具有较强的抑制脂质氧化的能力。

Conclusion

本研究对多肽-多酚结合物的结构及活性情况进行了初步的研究。结果表明,多酚结合对凤尾鱼肽结构及活性均有较大的影响。其中,多酚接枝可显著提升凤尾鱼肽抗氧化活性,同时,本研究探讨了凤尾鱼肽-多酚结合物在稳定鱼油乳液方面的可行性。结果表明,凤尾鱼肽-多酚结合物对鱼油乳液具有一定的稳定作用。综上研究表明,APH-多酚能够作为新型抗氧化剂用于功能食品和食品工业中。

第一作者简介

赵甜甜博士

赵甜甜,女,于年6月于华南理工大学食品科学与工程学院博士后出站,入职广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所,研究方向为大宗蛋白原料高值化利用(生物活性多肽),食品组分相互作用及水产调味品研发等。累计在国内外学术期刊发表SCI论文文章17篇;主持广东省自然科学基金面上项目等多项课题3项,参与课题多项;申请发明专利4项,授权专利1项。

通信作者简介

赵谋明教授

赵谋明教授,工学博士。先后入选国务院政府特殊津贴专家,新世纪百千万人才工程国家级培养对象,“”项目首席专家,第十届广东省丁颖科技奖获奖者,曾任华南理工大学轻工与食品学院副院长、国家重点学科--食品科学学科带头人。兼任中国粮油学会食品专业分会常务理事,中国农业工程学会农产品加工及贮藏工程分会常务理事,国家食品标准化委员会委员、中国发酵行业协会专家委员会委员、广东省科技战略专家、多个省部级重点实验室的学术委员会委员、广东省食品学会常务理事,国内多个期刊编委和国外期刊(如FoodChemistry,JournalofAgriculturalandFoodChemistry等)特约审稿人。在生物活性肽制备及功效活性、蛋白质结构与改性、蛋白乳浊体系、酶解机理及其酶解产物功能特性、食品发酵工程技术等应用基础及关键技术创新领域取得显著成绩,作为项目负责人,主持包括国家发展与改革委员会示范工程重大专项、国家“十二五”、“十一五”支撑计划项目、国家“”项目、国家自然科学基金项目、广东省关键领域重大突破项目、广东省科技攻关项目以及横向课题项目等80多项,相关技术已有6项通过省部级成果鉴定,在此基础上开发的相关关键技术与产品在国内30多家大中型企业转化,并获得国家科技进步二等奖3项(排名第一2项;排名第二1项),省部级科技技术奖一等奖(4项,排名第一),产生了显著的社会经济效益。以第一作者或通讯作者发表的论文共多篇,其中SCI、EI索引论文共篇,其中A类(JCRSCI一区、二区)论文85篇,SCI索引论文单篇最高引用次数次,H指数为28,进入国际农业科学家ESI排名前1%(42/,年);获国家发明专利授权58件,获“中国专利优秀奖”1件;作为主编或副主编撰写了4部著作与教材。

该文章《FabricationandCharacterizationofAnchovyProteinHydrolysates-polyphenolConjugateswithStabilizingEffectsonFishOilEmulsion》于年2月18日在线发表于FoodChemistry。点击下方阅读原文即可查看文章原文。

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