加工条件及模拟胃肠消化对小麦肽抗氧化稳定性的影响

2017-10-11郑志强魏晓娟郝利民郭顺堂

农业机械学报 2017年9期

关键词：清除率胃肠消化

郑志强刘晋魏晓娟郝利民郭顺堂

(1.中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京 100083； 2.中央军委后勤保障部军需装备研究所，北京 100010；3.首都机场出入境检验检疫局，北京 101300)

加工条件及模拟胃肠消化对小麦肽抗氧化稳定性的影响

郑志强1,2刘晋2魏晓娟3郝利民2郭顺堂1

(1.中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京 100083； 2.中央军委后勤保障部军需装备研究所，北京 100010；3.首都机场出入境检验检疫局，北京 101300)

小麦肽；加工条件；胃肠消化；抗氧化稳定性

引言

小麦肽是以小麦蛋白为原料，经蛋白酶酶解、离心、过滤、喷雾干燥等工艺制成，主要由不同分子质量的多肽组成，是一种多肽混合物。小麦肽可作为一种安全可靠的新型食品原料添加应用于食品加工中。近年来，大豆肽、玉米肽等食品原料已被广泛应用于食品工业中，而小麦肽作为一种新资源食品原料应用较少。小麦肽与大豆肽、玉米肽类似，同属于植源性肽，可能也是一种良好的食品原料。因此，随着小麦蛋白深加工利用的不断深入，小麦肽具有非常广阔的开发应用前景。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

小麦蛋白(蛋白质质量分数82%)，商丘华阳生态农业发展有限公司。

碱性蛋白酶(2.17×105U/mL)、风味蛋白酶(3.09×104U/mL)、胃蛋白酶(6.78×104U/g)、胰蛋白酶(3.61×105U/g)，诺维信(中国)生物技术有限公司。

1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)，Sigma公司；葡萄糖、蔗糖、柠檬酸、山梨酸钾、苯甲酸钠、NaCl、KCl、CaCl2、MgSO4、ZnSO4、CuSO4，国药集团化学试剂有限公司；其他所用试剂均为国产分析纯。

1.2 仪器与设备

LGJ-10型真空冷冻干燥机，北京松源华兴科技发展有限公司；P-2102UV型紫外分光光度计，上海新嘉电子有限公司；CR22G型高速冷冻离心机，日本日立公司；SHZ-B型水浴恒温振荡器，上海五相仪器仪表有限公司； PHS-3C型pH计，上海理达仪器厂；BW3200S型电子天平，上海精密科学仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1小麦肽制备

将小麦蛋白以0.112 g/mL的质量浓度分散在去离子水中，在55℃的水浴锅中保温，调节溶液的pH值至8.5，加入2 200 U/g的碱性蛋白酶开始酶解，搅拌酶解4.3 h，酶解结束后迅速沸水灭酶10 min；后调节温度至50℃、pH值至6.5，加入1 070 U/g的风味蛋白酶进行第2步酶解，搅拌酶解2.2 h；酶解过程中每20 min用1.0 mol/L NaOH或HCl调节溶液pH值使预设pH值保持不变，酶解结束后迅速沸水灭酶10 min，冷却后3 000 r/min离心20 min，取上清液冷冻干燥，-20℃保存待用。

1.3.2自由基清除率测定

1.3.3温度对小麦肽抗氧化稳定性的影响

1.3.4pH值对小麦肽抗氧化稳定性的影响

1.3.5食品原辅料对小麦肽抗氧化稳定性的影响

1.3.6金属离子对小麦肽抗氧化稳定性的影响

1.3.7体外模拟胃肠消化对小麦肽抗氧化稳定性的影响

人工胃液和人工肠液按照文献[17]的方法进行配制。

人工胃液配制：取浓度为1 mol/L稀盐酸16.4 mL，加水约800 mL与胃蛋白酶10 g，摇匀后，加水稀释至1 000 mL。

人工肠液配制：取磷酸二氢钾6.8 g，加水500 mL使溶解，用0.1 mol/L NaOH溶液调节pH值至6.8；另取胰蛋白酶10 g，加水适量使其溶解，将两液混合后，加水稀释至1 000 mL。

体外模拟胃肠消化参照江慎华等[18]以及YOU等[19]的方法。

1.3.7.1人工胃液单独作用对小麦肽抗氧化稳定性的影响

1.3.7.2人工肠液单独作用对小麦肽抗氧化稳定性的影响

1.3.7.3模拟人体胃肠消化对小麦肽抗氧化稳定性的影响

2 结果与分析

2.1 温度对小麦肽抗氧化稳定性的影响

图1 不同温度处理对小麦肽DPPH自由基和·OH清除率的影响Fig.1 Effect of different temperature treatments on DPPH radical, · and ·OH scavenging activities of wheat peptide

2.2 pH值对小麦肽抗氧化稳定性的影响

图2 不同pH处理对小麦肽DPPH自由基和·OH清除率的影响Fig.2 Effect of different pH values treatments on DPPH radical, · and ·OH scavenging activities of wheat peptide

2.3 食品原辅料对小麦肽抗氧化稳定性的影响

2.3.1NaCl

图3 NaCl对小麦肽DPPH自由基和·OH清除率的影响Fig.3 Effect of NaCl on DPPH radical, · and ·OH scavenging activities of wheat peptide

2.3.2糖类

图4 不同糖类质量分数对小麦肽DPPH自由基和·OH清除率的影响Fig.4 Effects of different sugars on DPPH radical, · and ·OH scavenging activities of wheat peptide

2.3.3柠檬酸

图5 柠檬酸质量分数对小麦肽DPPH自由基和·OH清除率的影响Fig.5 Effect of citric acid on DPPH radical, · and ·OH scavenging activities of wheat peptide

2.3.4防腐剂

图6 不同防腐剂对小麦肽DPPH自由基和·OH清除率的影响Fig.6 Effect of different preservatives on DPPH radical, · and ·OH scavenging activities of wheat peptide

由图 6 可知，3种自由基清除率随着防腐剂山梨酸钾、苯甲酸钠质量分数的提高均没有发生显著变化，3种自由基清除率均保持在70%以上。这说明食品加工中常用的防腐剂对小麦肽的抗氧化活性没有影响，在国家标准规定的添加范围内添加山梨酸钾和苯甲酸钠不会改变小麦肽的抗氧化活性。

2.4 金属离子对小麦肽抗氧化稳定性的影响

图7 不同金属离子对小麦肽DPPH自由基和·OH清除率的影响Fig.7 Effects of different metal ions on DPPH radical, · and ·OH scavenging activities of wheat peptide

2.5体外模拟胃肠消化对小麦肽抗氧化稳定性的影响

图8 体外模拟胃肠消化对小麦肽DPPH自由基和·OH清除率的影响Fig.8 Effect of simulated gastrointestinal digestion on DPPH radical, · and ·OH scavenging activities of wheat peptide

3 结束语

研究了不同加工条件及体外模拟胃肠消化对小麦肽抗氧化稳定性的影响。研究结果显示，对小麦肽分别进行热处理以及添加蔗糖、山梨酸钾、苯甲酸钠、K+、Ca2+、Mg2+对其抗氧化活性均没有明显影响；添加NaCl、葡萄糖、柠檬酸、Zn2+、Cu2+对其抗氧化活性均有一定提高作用；碱性条件下小麦肽抗氧化活性下降明显；人工胃液单独消化有助于提高小麦肽的抗氧化活性，而人工肠液单独消化则导致其抗氧化活性明显下降，人工胃液、人工肠液分步消化同样致使小麦肽抗氧化活性有所下降，但仍能保持较高的抗氧化活性。不同加工条件及胃肠消化方式对小麦肽的抗氧化活性影响各异，因此，采取合理优化的加工条件有利于避免小麦肽抗氧化活性的下降，本试验结果可为小麦肽在食品工业中的应用提供理论参考。

1 WIESER H．Chemistry of gluten proteins[J]．Food Microbiology，2007，24(2)：115-119．

2 GIANIBELLI M C，LARROQUE O R，MACRITCHIE F，et al．Biochemical, genetic, and molecular characterization of wheat glutenin and its component subunits[J]．Cereal Chemistry，2001，78(6)：635-646．

3 DRAGO S R，GONZLEZ R J．Foaming properties of enzymatically hydrolysed wheat gluten[J]．Innovative Food Science and Emerging Technologies，2000，1(4)：269-273．

4 BOLLECKER S，VIROBEN G，POPINEAU Y，et al．Acid deamidation and enzymatic modification at pH10 of wheat gliadins: influence on their functional properties[J]．Sciences Des Aliments，1990，10(2)：343-356．

6 ZHU K X，ZHOU H M，QIAN H F．Antioxidant and free radical-scavenging activities of wheat germ protein hydrolysates (WGPH) prepared with alcalase[J]．Process Biochemistry，2006，41(6)：1296-1302．

7 WANG J S，ZHAO M M，ZHAO Q Z，et al．Antioxidant properties of papain hydrolysates of wheat gluten in different oxidation systems[J]．Food Chemistry，2007，101(4)：1658-1663．

8 MOTOI H，KODAMA T．Isolation and characterization of angiotensin I—converting enzyme inhibitory peptides from wheat gliadin hydrolysate[J]．Food Nahrung，2003，47(5)：354-358．

9 JIA J Q，MA H，ZHAO W R，et al．The use of ultrasound for enzymatic preparation of ACE-inhibitory peptides from wheat germ protein[J]．Food Chemistry，2010，119(1)：336-342．

10 THEWISSEN B G，PAULY A，CELUS I，et al．Inhibition of angiotensin I converting enzyme by wheat gliadin hydrolysates[J]．Food Chemistry，2011，127(4)：1653-1658．

11 FUKUDOME S I，JINSMAA Y，MATSUKAWA T，et al．Release of opioid peptides, gluten exorphins by the action of pancreatic elastase[J]．FEBS Letters，1997，412(3)：475-479．

12 CALZUOLA I，GIAVARINI F，SASSI P，et al．Short acidic peptides isolated from wheat sprout chromatin and involved in the control of cell proliferation. Characterization by infrared spectroscopy and mass spectrometry[J]．Peptides，2005，26(11)：2074-2085．

13 ZHU C Z，ZHANG W G，KANG Z L，et al．Stability of an antioxidant peptide extracted from Jinhua ham[J]．Meat Science，2014，96(2)：783-789．

14 LI X C，LIN J，GAO Y X，et al．Antioxidant activity and mechanism of Rhizoma Cimicifugae[J]．Chemistry Central Journal，2012，6：Article140．

15 LI X C．Improved pyrogallol autoxidation method: a reliable and cheap superoxide-scavenging assay suitable for all antioxidants[J]．Journal of Agricultural and Food Chemistry，2012，60(25)：6418-6424．

16 HALLIWELL B，GUTTERIDGE J M C，ARUOMA O I．The deoxyribose method: a simple “test tube” assay for determination of rate constants for reactions of hydroxyl radicals[J]．Analytical Biochemistry，1987，165(1)：215-219．

17 国家药典委员会．中华人民共和国药典(2010年版二部)[M]．北京：中国医药科技出版社，2010．

18 江慎华，蔡志鹏，廖亮，等．丁香抗氧化活性物质提取及人工胃肠液对其活性的影响[J/OL]．农业机械学报，2012，43(7)：149-155．http:∥www.j-csam.org/jcsam/ch/reader/view_abstract.aspx?flag=1&file_no=20120728&journal_id=jcsam．DOI：10.6041/j.issn.1000-1298.2012.07.028. JIANG Shenhua，CAI Zhipeng，LIAO Liang，et al．Extraction of antioxidants from clove and effect of artificial gastrointestinal juice immersion on its antioxidant properties[J/OL]．Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery，2012，43(7)：149-155．(in Chinese)

19 YOU L，ZHAO M，REGENSTEIN J M，et al．Changes in the antioxidant activity of loach (Misgurnusanguillicaudatus) protein hydrolysates during a simulated gastrointestinal digestion[J]．Food Chemistry，2010，120(3)：810-816．

20 ARCAN I，YEMENICIOLU A．Antioxidant activity of protein extracts from heat-treated or thermally processed chickpeas and white beans[J]．Food Chemistry，2007，103(2)：301-312．

21 LIARDONY R，JOST R．Racemization of free and protein-bound amino acids in strong mineral acid[J]．International Journal of Peptide and Protein Research，1981，18(5)：500-505．

22 林松毅，郭洋，王莹，等．蛋清抗氧化肽增效剂的优化[J]．华南理工大学学报：自然科学版，2010，38(8)：100-104． LIN Songyi，GUO Yang，WANG Ying，et al．Optimization of synergist of antioxidant peptide derived from egg white protein[J]．Journal of South China University of Technology：Natural Science Edition，2010，38(8)：100-104．(in Chinese)

23 GUÉRARD F，SUMAYA-MARTINEZ M T．Antioxidant effects of protein hydrolysates in the reaction with glucose[J]．Journal of the American Oil Chemists’ Society，2003，80(5)：467-470．

24 DELGADO-ANDRADE C，MORALES F J，SEIQUER I，et al．Maillard reaction products profile and intake from Spanish typical dishes[J]．Food Research International，2010，43(5)：1304-1311．

25 BENJAKUL S，VISESSANGUAN W，PHONGKANPAI V，et al．Antioxidative activity of caramelisation products and their preventive effect on lipid oxidation in fish mince[J]．Food Chemistry，2005，90(1-2)：231-239．

26 SU G，ZHENG L，CUI C，et al．Characterization of antioxidant activity and volatile compounds of Maillard reaction products derived from different peptide fractions of peanut hydrolysate[J]．Food Research International，2011，44(10)：3250-3258．

27 王莹．茶多酚的抗氧化和抑菌活性及其增效剂[J]．生物学杂志，2007，24(5)：54-56． WANG Ying．The antioxidation and antimicrobial activities of tea polyphenols and its increased reagents[J]．Journal of Biology，2007，24(5)：54-56．(in Chinese)

28 NKHILI E，BRAT P．Reexamination of the ORAC assay: effect of metal ions[J]．Analytical and Bioanalytical Chemistry，2011，400(5)：1451-1458．

29 RAJAPAKSE N，MENDIS E，JUNG W K，et al．Purification of a radical scavenging peptide from fermented mussel sauce and its antioxidant properties[J]．Food Research International，2005，38(2)：175-182．

30 杜枘宣．牛乳酪蛋白胃肠水解多肽检测及其Caco-2细胞吸收模型建立[D]．西安：陕西科技大学，2016． DU Ruixuan．Detection of gastrointestinal hydrolysis from milk casein and its absorption through Caco-2 monolayer cell model [D]．Xi’an：Shanxi University of Science and Technology，2016．(in Chinese)

31 陈亮，林峰，金镇涛，等．玉米低聚肽稳定性的研究[J]．食品与发酵工业，2009，35(12)：61-65． CHEN Liang，LIN Feng，JIN Zhentao，et al．Study on stability of corn oligopeptide[J]．Food and Fermentation Industries，2009，35(12)：61-65．(in Chinese)

32 周存山，秦晓佩，余筱洁，等．绿鳍马面鲀鱼皮蛋白抗氧化肽模拟胃肠消化制备[J/OL]．农业机械学报，2015，46(8)：211-216．http:∥www.j-csam.org/jcsam/ch/reader/view_abstract.aspx?flag=1&file_no=20150829&journal_id=jcsam．DOI：10.6041/j.issn.1000-1298.2015.08.029. ZHOU Cunshan，QIN Xiaopei，YU Xiaojie，et al．Antioxidant activity and characteristics of simulated gastrointestinal digestion hydrolysate from filefishNavodonseptentrionalisskin protein[J/OL]．Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery，2015，46(8)：211-216．(in Chinese)

EffectsofProcessingConditionsandSimulatedGastrointestinalDigestiononAntioxidativeStabilityofWheatPeptide

ZHENG Zhiqiang1,2LIU Jin2WEI Xiaojuan3HAO Limin2GUO Shuntang1

(1.CollegeofFoodScienceandNutritionalEngineering,ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100083,China2.TheQuartermasterEquipmentInstituteofLogisticSupportDepartment,CMC,Beijing100010,China3.CapitalAirportEntry-ExitInspectionandQuarantineBureau,Beijing101300,China)