超聲預(yù)處理酶法制備大蒜降壓功能因子的研究.pdf

1、我國(guó)是世界上大蒜生產(chǎn)及出口大國(guó)。大蒜歷來被視作藥食兼用佳品,具有抗菌消炎、抗病毒、防治動(dòng)脈硬化、降血壓、降低膽固醇、降低血小板的凝集等生物活性功能。目前我國(guó)對(duì)大蒜的利用仍以食用為主,初加工產(chǎn)品的附加值比較低。因此開發(fā)利用我國(guó)大蒜資源,生產(chǎn)更多更好的高營(yíng)養(yǎng)、高療效、食用方便的大蒜保健食品及各種劑型的大蒜藥品,有非常廣闊的前景。
　　 近年來,高血壓已成為危害人類健康的一大殺手。在高血壓的治療方面,相較于藥物療法存在的副作用,天然食

2、品中的降血壓功能因子因其天然、無毒害作用的降壓效果將成為今后高血壓非藥物治療的重要組成部分。已有研究發(fā)現(xiàn),大蒜含有ACE(血管緊張素轉(zhuǎn)化酶)抑制因子,可有效降低血壓。利用大蒜制備降血壓物質(zhì)為深度開發(fā)大蒜提供了新的途徑,有利于大蒜產(chǎn)業(yè)向高附加值方向發(fā)展。
　　 本課題組前期研究發(fā)現(xiàn),盡管大蒜中蛋白質(zhì)含量較低,但其酶解后表現(xiàn)出較高的ACE抑制活性;而且大蒜中含有大量的多糖,因此考慮大蒜中可能含有非多肽類的降壓因子?；谏鲜鲈?本文

3、逐步分離大蒜粉中可能存在的具有降壓活性的功能因子,以ACE抑制率為考察指標(biāo)。研究發(fā)現(xiàn),大蒜中的粗蛋白、粗多糖及其它水溶性物質(zhì)均具有一定ACE抑制活性;對(duì)大蒜粗蛋白進(jìn)行酶解處理,酶解物的ACE抑制活性顯著增加;其中大蒜粉直接酶解產(chǎn)物具有最佳降壓效果。傳統(tǒng)酶解技術(shù)存在產(chǎn)物轉(zhuǎn)化率低、酶利用率低、酶解時(shí)間長(zhǎng)和產(chǎn)物活性低等不足。而超聲輔助酶解不僅能克服上述缺陷,甚至可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。超聲波對(duì)大蒜粉溶液進(jìn)行預(yù)處理后,可以提高原料的溶解性、伸

4、展蛋白質(zhì)的螺旋結(jié)構(gòu),有利于促進(jìn)酶與活性部位的結(jié)合,提高酶解效率。本文研究了聚能式及發(fā)散式兩種不同形式的超聲波預(yù)處理方法對(duì)大蒜粉溶液輔助酶解的影響。
　　 在對(duì)大蒜降血壓活性因子篩選的基礎(chǔ)上,采用聚能式脈沖超聲預(yù)處理方法,以大蒜粉直接酶解物為目標(biāo)產(chǎn)物,研究了處理液初始溫度、超聲處理總時(shí)間、處理液pH值、單個(gè)脈沖超聲工作時(shí)間及間歇時(shí)間等因素對(duì)ACE抑制率及水解度(DH)的影響。在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,采用響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)脈沖超聲輔助酶

5、解條件進(jìn)行優(yōu)化。在底物濃度8%、單個(gè)脈沖超聲工作時(shí)間3s、間歇時(shí)間2s的條件下,得到ACE抑制率(Y)對(duì)超聲處理總時(shí)間(A)、處理液初始溫度(B)及處理液pH值(C)的二次多項(xiàng)回歸方程為:Y=-319.42100+0.92315A+5.49090B+57.79800C+0.013450AB+0.049750AC-0.15150BC-0.013445A2-0.059580B2-3.26300C2,優(yōu)化得到聚能式脈沖超聲輔助提取最佳條件為:

6、超聲預(yù)處理總時(shí)間72min、處理液初始溫度45℃,處理液pH值8.2,此條件下酶解產(chǎn)物的ACE抑制率為67.78%,IC50值為6.57mg/mL;與直接酶解相比,IC50值降低了45.03%,活性增加了44.77%。
　　 在對(duì)發(fā)散式脈沖超聲輔助酶解技術(shù)的研究中,分別進(jìn)行最適超聲頻率、單板或雙板預(yù)處理方式、定頻或掃頻預(yù)處理方式的確定試驗(yàn)以及雙頻組合實(shí)驗(yàn)。得到最佳試驗(yàn)方法為雙板工作,最佳頻率組合為28/68kHz,掃頻周期為20

7、ms。選取超聲預(yù)處理總時(shí)間(A)、掃頻變幅(B)、單個(gè)脈沖超聲工作時(shí)間(C)、脈沖超聲間歇時(shí)間(D)四個(gè)因素做4因素5水平的均勻試驗(yàn),以大蒜粉直接酶解物為目標(biāo)產(chǎn)物,采用SPSS18.0軟件分析得到ACE抑制率(Y)對(duì)超聲處理總時(shí)間(A)、掃頻變幅(B)、單個(gè)脈沖超聲工作時(shí)間(C)及脈沖超聲間歇時(shí)間(D)回歸方程為:Y=1118.609AC/(C+D)-199.097A2C/(C+D)+86.557A3C/(C+D)+44.52,并得到最

8、佳處理?xiàng)l件為:超聲預(yù)處理總時(shí)間1.5h、單個(gè)脈沖超聲工作時(shí)間18s、脈沖超聲間歇時(shí)間3s。在掃頻變幅為±2kHz的條件下,得到ACE抑制率為65.88%,IC50值為6.04mg/mL,與直接酶解相比,活性增加了40.71%,而IC50值下降了49.41%。將酶解液噴霧干燥,得到產(chǎn)品的IC50值為5.90mg/mL,水分為0.79%,灰分為6.21%,總糖含量為59.75%,總氮含量為15.92%,多肽含量為6.24%。將兩種不同模式的

9、超聲預(yù)處理方式進(jìn)行對(duì)照,發(fā)現(xiàn)這兩種方法沒有顯著性差異。
　　 研究酶水解動(dòng)力學(xué),掌握酶解過程中酶反應(yīng)體系的動(dòng)力特性,對(duì)制定合理的酶解工藝參數(shù)、提高水解速度和生產(chǎn)效率等都有較大意義。本文分別研究了聚能式超聲預(yù)處理和未經(jīng)超聲處理兩種作用方式對(duì)大蒜粉溶液酶解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的影響,并計(jì)算得到酶促反應(yīng)最大速率Vmax和米氏常數(shù)Km值。通過數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn),聚能式超聲處理前后Vmax基本不變,而Km變小,這說明超聲對(duì)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的影響是通過改變酶