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从啤酒糟中分离和鉴定胆固醇酯酶和胰脂肪酶抑制肽

期刊:Food & FunctionDOI:10.1039/d0fo00880j

该研究由Antonela Guadalupe Garzón、Raúl Esteban Cian、Marilín Estefanía Aquino和Silvina Rosa Drago共同完成,研究机构为阿根廷圣菲的食品技术研究所(Instituto de Tecnología de Alimentos, CONICET, FIQ - UNL)。研究论文于2020年发表在期刊《Food & Function》上,题为“Isolation and identification of cholesterol esterase and pancreatic lipase inhibitory peptides from brewer’s spent grain by consecutive chromatography and mass spectrometry”。

该研究的主要科学领域为食品科学与生物活性肽研究,研究背景源于啤酒酿造过程中产生的大量副产物——啤酒糟(Brewer’s Spent Grain, BSG)。BSG含有丰富的蛋白质和纤维,是潜在的生物活性肽来源。然而,关于BSG中胆固醇酯酶(Cholesterol Esterase, CE)和胰脂肪酶(Pancreatic Lipase, PL)抑制肽的研究尚未有报道。高脂血症是一种以血清胆固醇和甘油三酯水平升高为特征的代谢性疾病,是心血管疾病的重要风险因素。尽管已有多种合成药物用于治疗高脂血症,但其长期使用可能带来副作用。因此,开发天然降脂物质成为研究热点。BSG蛋白质富含疏水性氨基酸,可能具有降脂潜力。该研究旨在从BSG蛋白质水解物中分离和鉴定具有CE和PL抑制活性的肽,并通过计算机模拟分析其特征。

研究流程包括多个步骤。首先,研究人员从BSG中提取蛋白质水解物,并采用阴离子交换色谱、凝胶过滤色谱(FPLC)和反相高效液相色谱(RP-HPLC)对肽进行分步纯化。每一步纯化后,收集的组分均进行体外酶抑制活性评估。通过MALDI-TOF串联质谱鉴定出三种活性肽:一种具有最高CE抑制活性的肽(WNIHMEHQDLTTME)和两种具有PL抑制活性的肽(DFGIASF和LAAVEALSTNG)。这些肽均含有疏水性和酸性氨基酸残基(Asp和Glu)或其胺类(Asn和Gln),这可能是降脂肽的共同特征。计算机模拟分析显示,这三种肽具有高疏水性,且易被胰蛋白酶、胃蛋白酶和胰酶水解。

研究的主要结果包括:BSG水解物在4 mg蛋白/mL浓度下对CE和PL的抑制率分别为33.5%和17.8%。通过阴离子交换色谱纯化后,CE和PL的抑制活性分别提高了1.4倍和2.3倍。FPLC纯化后,CE抑制活性最高的组分(B3)的活性比初始组分(A1)提高了8倍,而PL抑制活性最高的组分(B4)的活性比初始组分(A3)提高了6倍。RP-HPLC纯化后,CE抑制活性最高的组分(C4)在0.2 mg蛋白/mL浓度下的抑制率为15.5%,而PL抑制活性最高的组分(C1)在0.06 mg蛋白/mL浓度下的抑制率为51.9%。

研究结论表明,BSG水解物中的肽具有显著的CE和PL抑制活性,且通过色谱纯化过程可显著提高其活性。这是首次报道从BSG中分离和鉴定出具有CE和PL抑制活性的肽。这些肽的疏水性和酸性氨基酸残基可能是其降脂活性的关键因素。分子对接研究表明,这些肽与CE和PL的结合位点不同,可能通过非竞争性抑制机制发挥作用。

该研究的科学价值在于首次揭示了BSG作为降脂肽来源的潜力,为啤酒副产物的高值化利用提供了新思路。其应用价值在于为开发天然降脂药物或功能性食品提供了潜在的活性成分。研究亮点包括首次从BSG中鉴定出CE和PL抑制肽,并通过多步色谱纯化和质谱分析验证了其活性。此外,计算机模拟分析和分子对接研究为肽的作用机制提供了理论支持。

研究的其他有价值内容包括对肽的胃肠道消化稳定性的评估,结果表明这些肽在胃肠道环境中易被水解,可能需要通过封装技术保护其活性。未来的研究应进一步验证这些肽的体内活性及其作用机制。

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