本发明涉及生物,尤其涉及一种抑制α-葡萄糖苷酶活性的甘薯肽及其制备方法。
背景技术:
1、α-葡萄糖苷酶主要位于小肠刷状缘细胞膜上,它是在生物糖代谢过程中起关键作用的酶,能将双糖,如蔗糖、麦芽糖等低聚糖水解成可被人体小肠部分吸收的单糖。α-葡萄糖苷酶的抑制剂有助于降低酶活性,降低低聚糖分解成葡萄糖的速度,从而降低餐后血糖峰值和降低血糖波动,减少高血糖对胰腺等脏器的刺激,将餐后血糖浓度维持在正常水平,改善餐后高血糖。
2、甘薯( dioscorea esculenta (lour.) burkill)亦称番薯、红薯、白薯、红苕、山芋等。16世纪末甘薯从南洋被引入中国,现为我国第五大粮食作物,也是主要蔬菜之一,在中国各地得到广泛种植,总产量和种植面积均居世界首位。我国甘薯加工的80%为淀粉生产,而甘薯淀粉加工最突出的问题有2个,一是除甘薯淀粉被利用外,甘薯蛋白和多糖等其他活性成分完全没有被利用,资源浪费;二是未被利用的甘薯活性成分随甘薯淀粉废水一起造成了环境污染。我国年生产甘薯淀粉逾100万t,每生产1t淀粉将产生废水15~20 t,估计每年因生产甘薯淀粉而产生的废水量达2000万~4000万t。
3、酶解技术是一种比较温和绿色的方法,常用于活性肽的制备。但甘薯蛋白分子结构致密,导致酶解速率受阻,肽转化率低的问题一直没有得到很好的解决。热处理(heattreatment,ht)和高静压(high hydrostatic pressure,hhp)是食品工业中常见的处理方法,可用于拉伸蛋白质结构,暴露更多活性位点,最终提高酶解效率。然而,单独使用ht或hhp来提高酶解效率存在局限性。例如,ht时会形成大的聚集体,从而导致酶促反应受阻。相比之下,加热结合高静压预处理(ht+hhp)可以改变热聚集形态以获得更小的蛋白质颗粒,从而使蛋白质结构更充分地展开并提高获得生物活性肽的可能性。然而,关于提高甘薯蛋白的酶解效率以及使用合适的预处理方法评估其对甘薯蛋白的结构、酶性质和水解产物的影响的研究较少。另外,目前已有文献报道过甘薯蛋白多肽的抗氧化、降高压等活性,但没有从甘薯蛋白中制备抑制α-葡萄糖苷酶的活性肽的报道。
技术实现思路
1、本发明要解决的技术问题为我国每年因生产甘薯淀粉而产生的废水量达2000万~4000万t,目前尚没有好的回收利用的方式。另外,目前也没有从甘薯蛋白中制备抑制α-葡萄糖苷酶的活性肽的报道,而且甘薯蛋白分子结构致密,导致酶解速率受阻,肽转化率低的问题也一直没有得到很好的解决。
2、为解决上述问题,本发明提供一种抑制α-葡萄糖苷酶的活性肽的制备方法及应用。本发明制备方法是利用酸沉方法回收甘薯淀粉废水蛋白,对甘薯蛋白进行热和超高压预处理辅助酶解,可以提高多肽含量,且提高抑制gaa的活性。
3、为达到上述目的,本发明通过以下技术手段实现:一种抑制α-葡萄糖苷酶活性的甘薯肽的制备方法,包括以下步骤:
4、(1)将甘薯淀粉加工废水的ph值调节为4,静置沉淀后离心,得到沉淀物,沉淀物冷冻干燥,即得到甘薯粗蛋白;提取蛋白质的方法是碱提酸沉法,是蛋白质提取常用、较为传统的方法。它的原理是,在碱性条件下,蛋白质结构发生变化,蛋白质分子次级键(氢键)发生破坏,某些极性基团发生解离,促进结合物与蛋白质分离,调整离心后的上清液的ph值,使ph达到蛋白质的等电点,增加了蛋白质的溶解性,从而让蛋白质析出。该方法提取蛋白操作容易,不会产生有害物质,对环境的污染较小、成本低,适合工业化生产。由于原料是液体,故直接酸沉,文献表明,甘薯蛋白的最佳等电点是4,在此ph下,蛋白析出最多,故采用ph值为4。
5、(2)称取适量甘薯粗蛋白,加入蒸馏水,加热后再超高压处理,再调节ph为10,加入碱性蛋白酶水解;酶解结束后离心取上清,获得抑制α-葡萄糖苷酶活性的甘薯肽(sweetpotato peptides,spp)。加热和高压处理都是为了拉伸蛋白质结构,暴露更多活性位点,提高酶解效率。单独使用加热或超高压来提高酶解效率存在局限性。例如,加热时会形成大的聚集体,从而导致酶促反应受阻。相比之下,加热结合超高压预处理可以改变热聚集形态以获得更小的蛋白质颗粒,从而使蛋白质结构更充分地展开并提高获得生物活性肽的可能性。发明人研究了碱性蛋白酶、中性蛋白酶、木瓜蛋白酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶,根据多肽得率和α-葡萄糖苷酶抑制率为指标,发现碱性蛋白酶的效果最好,故选择碱性蛋白酶,而碱性蛋白酶的最佳酶解条件为ph为10,所以调节ph为10后加入碱性蛋白酶水解。
6、进一步的,用甘薯提取淀粉后的上清液替代淀粉加工废水:甘薯清洗去皮,加入甘薯4~5倍体积量的水粉碎和浸提,浸提液静置6h~8h后采用纱布过滤,去除甘薯纤维和大颗粒淀粉,得到上清液,调节上清液的ph值为4。
7、进一步的,步骤(2)中以1:15~1:30(w/v)的比例加入蒸馏水;90℃加热10 min后再进行超高压处理。
8、进一步的,步骤(2)中高压处理的参数为:100 ~400mpa超高压处理4~10min。
9、进一步的,步骤(2)酶解条件为2~5%(w/w)碱性蛋白酶后于55℃恒温水浴锅内水解2~5 h。
10、进一步的,步骤(2)酶解结束后100℃灭酶10~15min后在4℃下离心取上清液。
11、进一步的,步骤(2)离心的参数为10000 r/min,离心15 min。
12、进一步的,将步骤(2)获得的甘薯肽spp用微孔滤膜进行过滤,然后在超滤系统中经过分子量mw截留值为3的超滤膜处理,得到得mw < 3 kda的甘薯肽spp-1。
13、进一步的,所述微孔滤膜孔径为0.22 μm。
14、上述任一方法制备得到的甘薯肽。
15、上述甘薯肽在制备抑制α-葡萄糖苷酶活性制品中的应用。
16、本发明的有益效果在于:
17、(1)本发明与现有技术相比,采用热加工和高压结合技术,有效节约酶解时间并提高酶解产率;实验过程所使用的试剂对环境无影响,提取多肽得率较高。
18、(2)本发明首次得到了抑制α-葡萄糖苷酶活性较好,并且在体内可以延缓淀粉消化的甘薯肽,利于甘薯淀粉废水的高值化利用。
19、(3)本发明首次验证了甘薯肽具有抑制α-葡萄糖苷酶的活性,为抑制α-葡萄糖苷酶活性制品提供了新的原料。
1.一种抑制α-葡萄糖苷酶活性的甘薯肽的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
2.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(2)中高压处理的参数为:100 ~400mpa高压处理4~10min。
3.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(2)酶解条件为2~5%(w/w)碱性蛋白酶后于55℃恒温水浴锅内水解2~5h。
4.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(2)酶解结束后100℃灭酶10~15min后在4℃下离心取上清液。
5.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(2)离心的参数为10000r/min,离心15min。
6.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于:将步骤(2)获得的甘薯肽spp用微孔滤膜进行过滤,然后在超滤系统中经过分子量mw截留值为3 kda的超滤膜处理,得到得mw<3kda的甘薯肽spp-1。
7.如权利要求6所述的制备方法,其特征在于:所述微孔滤膜孔径为0.22μm。
8.权利要求1-7任一方法制备得到的甘薯肽。
9.权利要求8所述的甘薯肽在制备抑制α-葡萄糖苷酶活性制品中的应用。