罗非鱼矿物元素结合肽的抗氧化特性与构效关系研究

Mineral-binding peptides could chelate with the mineral ions. Rcently, some results showed that mineral-binding peptides could not merely improve the minerals absorption but also have good antioxidant activity. The objective of this work is to separate and purify calcium-binding peptides, ferrous iron-binding peptides, and zinc-binding peptides from tilapia hydrolysates by using ultrafiltration, immobilized metal affinity chromatography (IMAC), gel filtration chromatography, HPLC, etc and to investigate the differences in the antioxidant properties. Based on our previously work, this work will identify the relationship of primary and spatial structure of mineral-binding peptides and the high antioxidant activity. The probable structure and activity relationship will be verified by molecular modification. Then this work will explore the effects of chelation on the antioxidant and structural properties of mineral-binding peptides. This work will provide the theoretical basis and technical guiding significance for the mineral-binding peptides with high antioxidant properties.

矿物元素结合肽是一种具有螯合矿物离子能力的活性肽，近来研究表明其不仅能促进矿物质的吸收，还可具有较好的抗氧化特性。本项目拟以罗非鱼肉蛋白酶解物为研究对象，应用超滤、固定化金属螯合亲和层析（IMAC）、凝胶过滤色谱、反相高效液相色谱等技术对罗非鱼肉蛋白酶解物中矿物元素结合肽进行分离、纯化，并研究不同矿物元素（Ca2+、Fe2+、Zn2+）结合肽在抗氧化特性上的差异性。在此基础上研究矿物元素结合肽的一级结构、空间构象和高抗氧化特性之间的内在联系，通过对矿物元素结合肽进行分子修饰进一步验证构效关系，最后研究螯合作用对矿物元素结合肽的空间结构与抗氧化特性的影响，探明螯合物的构效关系，阐明分子机理。本项目可为兼具抗氧化与促矿物吸收的双效功能肽的研究提供理论基础和技术指导，具有重要的理论价值和现实意义。

矿物元素结合肽是一种具有螯合矿物离子能力的活性肽，其可促进矿物离子的吸收和利用，同时可具有抗氧化活性。目前研究表明，罗非鱼酶解产物具有较好的矿物离子螯合活性与抗氧化性，因此通过采用相关技术手段从罗非鱼酶解物中分离富集出具有高抗氧化活性的矿物元素结合肽，并探明其构效关系，可为研发兼具抗氧化与促矿物质吸收的新型生物活性肽的研究提供理论与支撑。. 本研究以罗非鱼酶解产物抗氧化活性及矿物离子螯合活性为评价指标，确立了制备抗氧化罗非鱼矿物元素结合肽的酶法工艺，同时采用超滤、固定化金属螯合亲和层析技术（IMAC）分别分离富集得到罗非鱼钙元素结合肽（FIMAC-Ca）、亚铁元素结合肽（FIMAC-Fe）、锌元素结合肽（FIMAC-Zn），并探明罗非鱼矿物元素结合肽的抗氧化活性大小为FIMAC-Zn > FIMAC-Ca> FIMAC-Fe。对高抗氧化活性的罗非鱼矿物元素结合肽（TCP）的结构进行了鉴定，其结构为Lys-Leu，分子量为259Da。通过细胞与动物实验探明，TCP对抑制由H2O2诱导的Caco-2细胞氧化损伤有明显效果，可使细胞存活率由39.5%提升至 81.7%，且抗氧化效果与GSH相近，同时可显著降低D-半乳糖氧化模型小鼠的血液和肝脏中MDA 水平以及显著提高小鼠血液和肝脏中的GSH-Px活力；通过电镜及傅立叶变换红外吸收光谱对TCP结合Ca2+ 、Fe2+ 、Zn2+的结构变化进行了研究，表明TCP是通过羧基氧原子和氨基氮原子与Ca2+ 、Fe2+、Zn2+进行结合，从而形成矿物元素结合物，结合后其抗氧化活性也发生了不同的变化，矿物离子的过多结合可能会导致其自由基清除活性及还原力的下降，不同矿物离子结合对TCP的相关影响为Ca2+ <Zn2+ <Fe2+，但Ca2+ 、Zn2+结合后可使TCP的脂质过氧化抑制率提高10%以上。此外，研究表明TCP 具有较好的耐热性，其在偏酸性环境以及模拟胃肠道环境中具有很好的抗氧化稳定性。