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不同加工年份诺邓火腿粗肽的特征与抗氧化活性

2017-10-20罗雨婷吴宝森谷大海徐志强王桂瑛王雪峰范江平普岳红汪善荣廖国周

肉类研究 2017年9期
关键词:抗氧化活性

罗雨婷++吴宝森++谷大海++徐志强++王桂瑛++王雪峰++范江平++普岳红++汪善荣++廖国周

摘 要:通过提取不同加工年份的诺邓火腿粗肽,测定其多肽含量、平均肽链长度(average peptide chain length,APCL)以及多肽的分子质量分布,对多肽的特征进行分析,同时测定不同加工年份诺邓火腿粗肽的游离氨基酸组成及脂质、蛋白质氧化抑制活性。结果表明:加工2 年诺邓火腿粗肽的多肽含量显著高于其他2 个加工年份

(P<0.05);加工1 年、2 年和3 年诺邓火腿粗肽的APCL及平均分子质量没有显著差异(P>0.05);加工1 年、2 年火腿粗肽的各类游离氨基酸含量显著高于加工3 年的火腿(P<0.05);加工1 年、2 年和3 年的诺邓火腿粗肽的脂质氧化抑制率在144 h分别达到了77.95%、76.79%和75.45%,与谷胱甘肽(glutataione,GSH)的抑制效果(64.32%)存在极显著差异(P<0.01);加工1 年和2 年诺邓火腿粗肽的蛋白质氧化抑制能力比加工3 年的诺邓火腿更好,且存在极显著差异(P<0.01)。

关键词:诺邓火腿;加工年份;多肽特征;抗氧化活性

Peptide Characteristics and Antioxidant Properties of Nuodeng Hams of Different Ages

LUO Yuting1,2, WU Baosen1,2, GU Dahai1,2, XU Zhiqiang1,2, WANG Guiying1,2, WANG Xuefeng1,2, FAN Jiangping1,2,

PU Yuehong1,2, WANG Shanrong3,*, LIAO Guozhou2,*

(1.College of Food Science and Technology, Yunnan Agricultural University, Kunming 650201, China;

2.Livestock Product Processing Engineering and Technology Research Center of Yunnan Province, Kunming 650201, China;

3.Yunnan Rural Leader College, Yunnan Agricultural University, Kunming 650201, China)

Abstract: This study determined the peptide content, average peptide chain length (APCL), molecular mass distribution and free amino acid content of crude peptides extracted from Nuodeng hams of different ages. Additionally, the inhibitory effect of the extracted peptides on protein and lipid oxidation was evaluated. The results obtained showed that crude peptides were significantly more abundant in 2-year-old ham than in those of two other ages (P < 0.05). No significant differences in the APCL and average molecular mass of crude peptides from one-, two- and three-year-old ham samples (P > 0.05). The contents of various free amino acids in crude peptides from one- and two-year-old hams was significantly increased as compared to the older one (P < 0.05 ). The percentage inhibition of lipid oxidation after 144 h incubation in the presence of crude peptides from one-, two- and three-year-old ham samples reached 77.95%, 76.79% and 75.45%, respectively, with a highly significant difference being observed compared with that (64.32%) obtained with glutataione (GSH) (P < 0.01). Crude peptides from one- and two-year-old hams had a significantly stronger capacity to inhibit protein oxidation that those from three-year-old ham (P < 0.01).

DOI:10.7506/rlyj1001-8123-201709006

Key words: Nuodeng ham; age; peptide characteristics; antioxidant properties

中圖分类号:TS251.1 文献标志码:A 文章编号:1001-8123(2017)09-0032-06endprint

引文格式:

罗雨婷, 吴宝森, 谷大海, 等. 不同加工年份诺邓火腿粗肽的特征与抗氧化活性[J]. 肉类研究, 2017, 31(9): 32-37. DOI:10.7506/rlyj1001-8123-201709006. http://www.rlyj.pub

LUO Yuting, WU Baosen, GU Dahai, et al. Peptide characteristics and antioxidant properties of nuodeng hams of different ages[J]. Meat Research, 2017, 31(9): 32-37. DOI:10.7506/rlyj1001-8123-201709006. http://www.rlyj.pub

在干腌火腿长时间的加工过程中会发生一系列生物化学反应,并形成其最终的特征质地和风味。蛋白质水解是由于内源酶的作用而导致的肌肉蛋白质降解,产生大量小分子肽类和游离氨基酸[1-2],其中多肽的分子质量和分子结构介于氨基酸和蛋白质之间[3]。自由基是指含未成对电子的原子、原子团、分子或离子,具有较强的氧化活性,化学性质十分活泼[4-5],机体内自由基积累过多时会引起DNA损伤,启动蛋白质及脂质的过氧化反应,从而引起细胞损伤,导致疾病和衰老的发生[6-7]。多肽具有清除自由基、防止脂质过氧化等作用[3]。诺邓火腿是云南著名特产之一[8-10],其配料独特、制作过程精细,具有质优味美的特点。但云南省大理白族自治州云龙县诺邓村目前只有一家火腿厂生产诺邓火腿,其他诺邓火腿几乎均来源于家庭小作坊式的自产自销,产量极小[11-12]。目前,对不同加工年份诺邓火腿粗肽的多肽特征及抗氧化活性差异的研究尚未见报道。本研究通过提取不同加工年份诺邓火腿中的粗肽,测定其多肽含量、平均肽链长度(average peptide chain length,APCL)、多肽分子質量分布以及游离氨基酸组成,研究不同加工年份诺邓火腿中多肽的特征差异,从而解释不同发酵时间对蛋白质降解程度的影响。同时通过模拟脂质及蛋白质氧化体系研究不同加工年份诺邓火腿粗肽的脂质及蛋白质氧化活性抑制能力的差异,为诺邓火腿的深度开发和利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

诺邓火腿均由云南省大理白族自治州云龙县诺邓火腿食品厂提供。

磷酸二氢钠、磷酸氢二钠 天津市化学试剂厂;

邻苯二甲醛 上海源叶生物科技有限公司;十二烷基硫酸钠(sodium dodecyl sulfate,SDS) 创亚化工(上海)有限公司;β-疏基乙醇 美国Sigma公司。以上试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

H2-16KR冷冻离心机 湖南可成仪器设备有限公司;T25匀浆机 德国IKA公司;18N冷冻干燥机

宁波新芝生物科技有限公司;TU-1950紫外分光光度计 北京普析通用仪器有限责任公司。

1.3 方法

1.3.1 诺邓火腿粗肽的提取

参考Zhu Chaozhi等[13]的方法,并稍作修改。取不同加工年份的诺邓火腿股二头肌部位肉样,去除瘦肉中的肌腱及肌膜,切碎、斩匀后准确称取30 g,加入100 mL磷酸盐缓冲液(0.2 mol/L,pH 7.2),冰浴匀浆3 次,在24 000 r/min条件下离心2 次,每次10 s,间隔1 s;取火腿匀浆液于4 ℃静置2 h后,在4 ℃、10 000 r/min条件下冷冻离心10 min;取上清液,先用纱布过滤掉上浮的油脂,再加入3 倍体积的40%乙醇溶液,4 ℃条件下静置12 h后,4 ℃、10 000 r/min条件下离心10 min;取上清液,冷冻干燥后即为粗肽粉,-20 ℃保存备用。

1.3.2 诺邓火腿粗肽的特征分析

1.3.2.1 多肽含量测定

参考Church等[14]的方法,并稍作修改。

邻苯二甲醛混合试剂的配制:称取40 mg邻苯二甲醛,溶于1 mL甲醇中,依次加入25 mL 0.1 mol/L的四硼酸钠溶液、2.5 mL质量分数为20%的SDS溶液和100 μL

β-巯基乙醇,最后用去离子水定容至50 mL。为保证实验数据的准确性,试剂现用现配。

取100 μL质量浓度为1 mg/mL的粗肽水溶液,与2.0 mL邻苯二甲醛混合试剂混匀,室温下孵育2 min,测定反应液在340 nm波长处的吸光度。用胰酪蛋白胨作为标准蛋白,配制质量浓度分别为0.001、0.002、0.003、0.004、0.005、0.006、0.007、0.008 mg/mL的梯度标准溶液,绘制标准曲线(线性方程为y=0.049 7x+2.078 8,R2=0.994 4),换算得到诺邓火腿粗肽粉的多肽含量。

1.3.2.2 APCL测定

采用茚三酮显色法测定多肽和氨基酸个数。参考严群芳[15]的方法,并稍作修改。

茚三酮显色液的配制:将1 g茚三酮加入到25 mL沸水中,再加入1 g VC,搅拌15 min,冷却,滤纸过滤,所得沉淀用清水洗涤3 次,干燥后即为还原茚三酮;将170 mg茚三酮和30 mg还原茚三酮溶于20 mL乙二醇甲醚中,得茚三酮显色液。

向1 mL质量浓度为1 mg/mL的粗肽液中加入1 mL醋酸缓冲溶液和1 mL茚三酮显色液,沸水浴15 min,冷却后加入3 mL体积分数为60%的乙醇,在570 nm波长处测定吸光度。配制甘氨酸梯度标准溶液,在570 nm波长处测定其吸光度,绘制标准曲线,换算得到多肽含量,根据氨基酸的平均分子质量为126.7 D,计算得多肽个数。endprint

肽链长度是指组成多肽的氨基酸残基数,一个多肽或氨基酸只有一个N端,采用茚三酮显色法测定粗肽液的多肽个数。将多肽彻底酸解,根据上述操作测定氨基酸个数。APCL按照公式(1)计算。

(1)

1.3.2.3 分子质量分布情况测定

采用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-polyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE)法[16-17]。

1.3.2.4 游离氨基酸组成测定

参照GB/T 5009.124—2003《食品中氨基酸的测定》[18]。

1.3.3 诺邓火腿粗肽的抗氧化活性分析

1.3.3.1 脂质氧化抑制能力测定

参照米兰等[19]的方法,并稍作修改。亚油酸乳化液的配制:用磷酸盐缓冲液(0.2 mol/L,pH 7.2)将0.56 g亚油酸和0.056 g吐温-20定容至100 mL。用去离子水配制质量浓度为25 mg/mL的诺邓火腿粗肽液,并以相应质量浓度的谷胱甘肽(glutathion,GSH)溶液为对照组。取8 mL上述粗肽液和谷胱甘肽溶液,分别加入4 mL无水乙醇、10 mL亚油酸乳化液(0.02 mol/L,pH 7.0)和8 mL磷酸盐缓冲液,将混合溶液密闭后置于暗处10 min。以去离子水代替粗肽液作为空白对照。

脂质氧化抑制率的测定:取0.1 mL上述反应后的混合溶液,依次加入4.7 mL体积分数为75%的乙醇溶液、0.1 mL质量浓度为30 mg/mL的硫氰酸铵溶液和0.1 mL 0.02 mol/L的FeCl2溶液,快速混匀,准确反应3 min后,在500 nm波长处测定吸光度。0时刻测得的吸光度计为A0,之后每隔24 h测定1 次吸光度,计为At,样品的脂质氧化抑制能力以144 h时的氧化抑制率表示。脂质氧化抑制率按照公式(2)计算。

(2)

1.3.3.2 蛋白质氧化抑制能力测定

参照邢路娟等[20]的方法,并稍作修改。用磷酸盐缓冲液配制质量浓度为25 mg/mL的牛血清蛋白标准溶液,取10 mL,加入5 mL质量浓度为20 mg/mL的2,2-偶氮二异丁基脒(2,2-azo two isobutyl amidine,AAPH)作为氧化剂,构建蛋白质氧化体系。向上述体系中分别加入10 mL质量浓度为25 mg/mL的诺邓火腿粗肽液和GSH溶液(抗氧化剂),混合后在37 ℃条件下孵育24 h,加入5.0 mL质量浓度为0.02 mg/mL的二丁基羟基甲苯(butylated hydroxytoluene,BHT)溶液终止反应。以不添加抗氧化剂作为阳性对照组。

羰基含量的测定:参照段丽菊等[21]的方法,并稍作修改。采用2,4-二硝基苯(2,4-dinitrophenylhydrazine,DNPH)比色法:取1 mL上述反應液,在10 000 r/min条件下离心10 min,取上清液200 μL,加入800 μL 10 mmol/L

的DNPH溶液(用2 mol/L HCl配制),暗处反应1 h,每10 min斡旋混匀1 次;反应结束后加入1 mL质量浓度为0.2 kg/L的三氯乙酸,反应10 min后在4 ℃、10 000 r/min

条件下离心10 min;用乙醇-乙酸乙酯溶液(1∶1,V/V)

洗涤沉淀3 次,最后用2.5 mL 6 mol/L的盐酸胍溶解沉淀(37 ℃,水浴15 min),10 000 r/min条件下离心10 min,测定上清液在370 nm波长处的吸光度(A样)。未添加AAPH的体系,采用上述相同方法测定吸光度(A空白)。

蛋白质含量的测定:向25 mg考马斯亮蓝中加入12.5 mL 95%乙醇,再加入30 mL磷酸缓冲液,定容至250 mL。配制牛血清蛋白梯度标准溶液,加入上述考马斯亮蓝溶液,绘制标准曲线。通过标准曲线计算样品的蛋白质含量。

羰基含量按照公式(3)计算。

(3)

式中:a为比色皿直径/cm;ρ为样品的蛋白质质量浓度/(mg/mL)。

1.4 数据处理

样品均重复测定5 次,结果以平均值±标准差表示。采用SPSS 19.0软件对数据进行单因素方差分析(analysis of variance,ANOVA)和Duncans多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同加工年份诺邓火腿粗肽的多肽含量及APCL

由表1可知,诺邓火腿粗肽的多肽含量随着加工时间的延长呈现先上升后下降的趋势,加工2 年诺邓火腿粗肽的多肽含量最高,且与其他2 个加工年份的火腿存在显著差异(P<0.05),这是由于火腿中的蛋白质在发酵过程中发生降解,使得多肽含量显著增加[22-23],而加工3 年的诺邓火腿粗肽中多肽含量减少可能是因为发酵时间较长时,多肽降解为氨基酸[2]。诺邓火腿粗肽是由不同肽链长度的多肽组成的混合物。由表2可知,不同加工年份诺邓火腿粗肽的APCL及肽链平均分子质量均不存在显著差异(P>0.05)。

2.2 不同加工年份诺邓火腿粗肽的分子质量分布

1. 低分子质量标准蛋白,其分子质量在97.4~14.4 kD

之间;2~3. 加工1 年诺邓火腿粗肽;4~5. 加工2 年诺邓火腿粗肽;6~7. 加工3 年诺邓火腿粗肽。

图 1 不同加工年份诺邓火腿粗肽的SDS-PAGE图谱

Fig. 1 SDS-PAGE analysis of crude peptides extracted from Nuodeng hams of different agesendprint

由图1可知,不同加工年份诺邓火腿粗肽的电泳条带在66.2 kD以下均有分布;加工3 年诺邓火腿粗肽的电泳条带中有6 条清晰可见,电泳条带数量和粗肽的分子质量均小于其他2 个加工年份的火腿,这是由于发酵时间延长时,粗肽中更多的多肽被降解为了氨基酸;加工2 年诺邓火腿粗肽的电泳条带最多,清晰可见的条带达数10 条。

2.3 不同加工年份诺邓火腿粗肽的游离氨基酸组成

由表3可知,诺邓火腿粗肽中含有大量的Glu、His、Leu、Ile、Pro、Ala等游离氨基酸,不同加工年份的诺邓火腿粗肽中均含有Cys、His、Tyr和Ile等具有抗氧化性的氨基酸,其中Cys、His和Ile的含量在不同加工年份的火腿粗肽中差异不显著(P>0.05);加工1 年及2 年的諾邓火腿粗肽中酸性氨基酸含量分别为(6.35±0.67)%和(6.76±0.30)%,碱性氨基酸含量分别为(4.82±0.30)%和(5.31±0.46)%,均与加工3 年的诺邓火腿存在显著差异(P<0.05);加工2 年诺邓火腿粗肽中疏水氨基酸和必需氨基酸含量分别为(8.45±1.31)%和(10.96±1.66)%,与加工3 年的诺邓火腿均存在显著差异(P<0.05)。

2.4 不同加工年份诺邓火腿粗肽的脂质氧化抑制能力

由图2可知,添加诺邓火腿粗肽液和GSH溶液体系的脂质氧化抑制率均随时间的延长一直增大,前72 h抑制率增加的速率较快,随后增加趋势趋于平稳,说明诺邓火腿粗肽液和GSH溶液对脂质氧化有一定的抑制作用;144 h时,加工1、2、3 年的诺邓火腿粗肽液对脂质氧化的抑制率分别达77.95%、76.79%和75.45%,不同加工年份火腿间不存在显著差异(P>0.05),但与GSH溶液的抑制效果(64.32%)存在极显著差异(P<0.01),加工1、2、3 年诺邓火腿粗肽液的脂质氧化抑制率比GSH溶液分别增加了13.63%、12.47%和11.13%,说明诺邓火腿粗肽液的脂质氧化抑制效果优于GSH溶液。这是由于在蛋白质的水解过程中,具有抗氧化活性的基团逐渐暴露出来,从而起到抗氧化作用。而诺邓火腿粗肽液的脂质氧化抑制效果与加工年份存在不显著差异可能与它们的APCL及平均分子质量有关。虽然加工1 年、2 年火腿中各类氨基酸的含量高于加工3 年的火腿,但其对脂质氧化过程的影响还与多肽的分子质量、氨基酸种类及序列有关,需要进一步深入研究。

2.5 不同加工年份诺邓火腿粗肽的蛋白质氧化抑制能力

由图3可知,用SDS-PAGE验证诺邓火腿粗肽蛋白质氧化抑制效果的实验结果表明,添加诺邓火腿粗肽及GSH的实验组均具有一定的蛋白质氧化抑制能力,GSH的抑制能力明显大于诺邓火腿粗肽。蛋白质氧化会产生羰基,通过羰基含量能够验证蛋白质氧化抑制效果。由表4可知,未添加抗氧化剂时的羰基含量显著高于添加诺邓火腿粗肽(P<0.01),表明诺邓火腿粗肽具有一定的蛋白质氧化抑制能力,且加工1 年和2 年的诺邓火腿粗肽对蛋白质氧化的抑制效果明显优于加工3 年的火腿

(P<0.01)。这可能是由于加工1 年和2 年的诺邓火腿粗肽中疏水氨基酸、酸性氨基酸和碱性氨基酸的含量高于加工3 年的火腿,分子质量分布也比加工3 年的火腿更广,且加工2 年诺邓火腿粗肽的多肽含量显著高于加工3 年的火腿。

1. 未添加抗氧化剂组;2~4. 添加了加工1、2、3 年诺邓火腿粗肽的实验组;5. 添加了GSH的对照组;6.未添加氧化剂的空白组。

3 讨 论

3.1 诺邓火腿粗肽的提取及特征

提取火腿中抗氧化肽的常用方法是利用盐酸或磷酸缓冲液提取。Escudero等[24-25]用0.01 mol/L的盐酸溶液从西班牙火腿中提取出具有抗高血压和抗氧化活性的短肽;邢陆娟等[20]用0.2 mol/L的磷酸盐缓冲液(pH 7.2)提取宣威火腿中的粗肽,测得的多肽含量为60%。本研究利用磷酸盐缓冲液提取不同加工年份诺邓火腿中的多肽,提取出的粗肽是由不同分子质量的多肽组成的混合物,与茚三酮显色剂呈显色反应,说明多肽N端未被封闭,结构呈链状[26];加工3 年的诺邓火腿粗肽中多肽含量最低,为67.20%,比加工1 年和2 年的火腿分别降低了1.15%和4.80%;加工3 年火腿粗肽的SDS-PAGE电泳条带数目及分子质量均小于其他2 个加工年份的火腿,这可能是由于发酵时间较长时,火腿中的多肽被降解为

氨基酸[27]。胡亚亚等[28]用磷酸盐缓冲液提取出的金华火腿粗肽的多肽含量为66.02%。

3.2 诺邓火腿粗肽的抗氧化活性

多肽的抗氧化活性与其所含氨基酸种类有关。本研究结果表明,3 个加工年份的诺邓火腿粗肽均表现出对于脂质和蛋白质的氧化抑制能力,其中加工1 年、2 年诺邓火腿粗肽的抑制效果更好,这可能是由于二者的疏水氨基酸、酸性氨基酸及碱性氨基酸含量均高于加工3 年的火腿;加工2 年的火腿粗肽中疏水氨基酸、酸性氨基酸及碱性氨基酸的含量最高,但加工1 年火腿粗肽的脂质氧化抑制效果优于加工2 年的火腿,这可能与其所含抗氧化肽的分子质量及氨基酸序列有关;抗氧化肽主要是分子质量小于6 000 D且含有少于20 个氨基酸残基的分子[29],火腿的多肽组成可以分为4 500~2 700 D、2 700~1 200 D、1 200~500 D、500~375 D和375~160 D这5 个分子质量范围[30]。加工1 年、2 年和3 年诺邓火腿粗肽的His含量分别为(1.48±0.22)%、(1.70±0.31)%和(1.51±0.14)%,但加工1 年的火腿粗肽比加工3 年的火腿粗肽有更好的脂质和蛋白质抑制效果,这可能是由于多肽的抗氧化性主要是由其分子质量、所含氨基酸种类和氨基酸序列三者共同决定的,这与徐力等[31]关于抗氧化肽的金属离子亲和力与His含量呈正相关的结果相符。endprint

4 结 论

通过提取不同加工年份诺邓火腿中的粗肽,并对其特征进行分析,同时模拟脂质及蛋白质氧化体系,研究不同加工年份诺邓火腿粗肽的脂质、蛋白质氧化抑制活性的差异。结果表明,不同加工年份的诺邓火腿粗肽均具有抗氧化活性,加工2 年诺邓火腿粗肽的多肽含量为72%,显著高于其他2 个加工年份的火腿(P<0.05);加工1 年、2 年和3 年诺邓火腿粗肽的APCL及平均分子质量没有显著差异(P>0.05);加工1 年、2 年火腿粗肽的各类游离氨基酸含量与加工3 年的火腿相比存在显著差异(P<0.05);诺邓火腿粗肽液的脂质氧化抑制率高于GSH溶液,且差异极显著(P<0.01),加工1 年和2 年诺邓火腿粗肽的蛋白质氧化抑制效果优于加工3 年的诺邓火腿,且存在极显著差异(P<0.01)。

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