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甘薯水溶性糖蛋白的提取纯化及降血脂机理的研究

2020-12-07阅读(942)

甘薯水溶性糖蛋白的提取纯化及降血脂机理的研究

论文摘要

甘薯是旋花科甘薯属的一个重要栽培品种,原产于南美洲,为世界第七大农作物。中国甘薯年产量为1.17亿t,占世界甘薯产量90%以上。本论文以甘薯为原料,对甘薯水溶性糖蛋白进行了分离、纯化,并系统的研究了甘薯糖蛋白的理化性质、组成、结构、降血脂作用及降血脂机理。为更好的利用甘薯,开发新型降血脂保健食品提供理论支持。本文通过水浸提法,采用单因素实验和正交试验确定了甘薯糖蛋白的最佳提取条件;研究了DEAE-纤维素52柱层析对甘薯糖蛋白的纯化条件;采用丙烯葡聚糖凝胶S-300对甘薯糖蛋白进一步纯化。用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳对甘薯糖蛋白进行纯度鉴定;研究了甘薯糖蛋白的理化性质;对甘薯糖蛋白中氨基酸及单糖组成进行了分析;采用差示扫描量热对甘薯糖蛋白的热力学性质进行研究;采用核磁共振、红外光谱、紫外光谱对甘薯糖蛋白的结构进行分析。通过动物实验,研究甘薯糖蛋白对高脂血症大鼠血脂水平的影响,并探讨其降血脂作用机理及各种加工因素对甘薯糖蛋白降血脂作用的影响。主要研究结论如下:1.在单因素实验的基础上,利用正交试验确定了甘薯水溶性糖蛋白的最佳提取条件:即室温下,粉碎程度40目,料水比1:15,提取时间1h,提取次数3次时,糖蛋白得率最高,为提取甘薯糖蛋白较理想的工艺条件。2.用0.00,0.05,0.10,0.50mol/L的碳酸氢钠溶液作为DEAE-52纤维素离子交换柱层析的阶段洗脱剂,效果较好。甘薯糖蛋白纯化采用DEAE-52纤维素柱层析进行第一步纯化,初步分成各级分后,再分别用丙烯葡聚糖凝胶S-300柱层析进行第二步纯化。3.甘薯水溶性糖蛋白冷冻干燥制品为白色絮状固体。易溶于水,其水溶液为透明淡黄色,不溶于高浓度的乙醇、丙酮等有机溶剂。在浓度为1.02g/mL时,pH=5.6,特征性粘度为2.95mPa.s,比旋光度[α]D25℃=+46°（C=0.29,H2O）,紫外吸收峰为280nm。经测定计算得知,甘薯糖蛋白样品中蛋白质的含量为71.65%,还原糖的含量为27.41%。4.甘薯水溶性糖蛋白几乎含有人体所必需的各种氨基酸,其中天冬氨酸、谷氨酸、精氨酸、半胱氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸含量较高。甘薯水溶性糖蛋白含有8种必需氨基酸,其含量和比例都接近WHO的推荐值。因此,甘薯水溶性糖蛋白是一种优质的植物蛋白。甘薯糖蛋白样品中的单糖种类是:鼠李糖、阿拉伯糖、木糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖。5.甘薯水溶性糖蛋白的热变性温度为45℃,而去糖基后的热变性温度为38.5℃,因此糖蛋白上的寡糖分子对于蛋白质具有较好的稳定作用,具有增强蛋白质抗变性功能。6.甘薯糖蛋白经NaOH处理后,在240nm处产生明显的吸收,说明分子中存在O-糖肽键。7.甘薯糖蛋白能够有效降低高脂血症大鼠的血脂水平,改善血脂代谢,降低动脉粥样硬化发生的危险性。主要特征表现为:灌胃甘薯糖蛋白后,高脂血症大鼠的TG、TC、LDL-C显著下降,HDL-C显著上升,动脉硬化指数显著下降,并呈现剂量.效应关系。表明甘薯糖蛋白可明显改善高脂血症大鼠的血脂代谢水平,这对预防动脉硬化的发生具有积极的作用。8.甘薯糖蛋白降血脂的作用机理是:升高HDL-C和载脂蛋白AⅠ（ApoAⅠ）的水平,激活LCAT,识别HDL受体,促进脂质的转动和排泄;抑制胆固醇合成的关键性限速酶——羟甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶（HMG-CoA还原酶）的活性,从而阻断肝细胞的内源性胆固醇合成;提高卵磷脂胆固醇酰基转移酶（LCAT）的活性,从而促进胆固醇的酯化作用,促进细胞内的游离胆固醇酯化成胆固醇酯,加速胆固醇在体内的分解。甘薯水溶性糖蛋白使LCAT活性升高的原因,可能是促进肝脏制造LCAT分子;或因升高HDL-C和载脂蛋白AⅠ（ApoAⅠ）的水平,激活LCAT。甘薯糖蛋白可能是通过与羟甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶（HMG-CoA还原酶）结合,对羟甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶（HMG-CoA还原酶）有较强的竞争性抑制作用,通过对羟甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶（HMG-CoA还原酶）的抑制,使LDL-C受体表达增加,加强血浆中LDL和ApoB的清除,减少胆固醇的生成。9.甘薯水溶性糖蛋白的降胆固醇活性受温度影响较大,在甘薯糖蛋白的加工中,应尽量避免60℃以上的高温。甘薯水溶性糖蛋白在pH 3-6下处理后,其降血脂功能基本稳定。紫外光处理对甘薯水溶性糖蛋白降血脂功能几乎没有影响。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 前言
  • 1.1 甘薯的概况
  • 1.2 糖蛋白
  • 1.2.1 糖蛋白的定义
  • 1.2.2 糖蛋白的研究状况
  • 1.2.3 糖蛋白的分布
  • 1.2.4 糖蛋白的生物学功能
  • 1.2.5 糖蛋白的发展历史
  • 1.2.6 糖蛋白的结构
  • 1.2.7 甘薯水溶性糖蛋白的热力学性质研究
  • 1.3 甘薯糖蛋白的治疗及保健作用
  • 1.3.1 抗糖尿病活性研究
  • 1.3.2 免疫调节活性研究
  • 1.3.3 降血脂活性研究
  • 1.3.4 抗动脉粥样硬化活性研究
  • 1.4 甘薯可溶性蛋白的抗氧化作用
  • 1.5 甘薯糖蛋白的抗突变作用
  • 1.6 甘薯糖蛋白的降血脂作用
  • 1.6.1 高血脂症的形成及危害
  • 1.6.2 高血脂症的分类
  • 1.6.3 降血脂食物及有效成分
  • 1.6.4 降血脂机理研究
  • 1.6.5 食物降血脂作用的评价方法
  • 1.7 糖蛋白的研究展望
  • 1.8 本研究课题的立题背景、研究意义和主要内容
  • 1.8.1 立题背景
  • 1.8.2 研究意义
  • 1.8.3 本课题的主要研究内容
  • 第二章 甘薯水溶性糖蛋白的分离提取
  • 2.1 材料与方法
  • 2.1.1 材料与主要试剂
  • 2.1.2 主要仪器
  • 2.1.3 实验方法
  • 2.2 实验结果与讨论
  • 2.2.1 甘薯的主要成分
  • 2.2.2 甘薯水溶性糖蛋白提取工艺参数的单因素实验
  • 2.2.3 优化甘薯水溶性糖蛋白提取工艺的正交试验
  • 2.2.4 透析对甘薯水溶性糖蛋白得率的影响
  • 2.3 讨论
  • 2.4 本章小结
  • 第三章 甘薯水溶性糖蛋白的分离纯化
  • 3.1 材料与方法
  • 3.1.1 材料与主要试剂
  • 3.1.2 主要仪器
  • 3.1.3 实验方法
  • 3.2 结果与讨论
  • 3.2.1 测葡萄糖的标准曲线
  • 3.2.2 测蛋白质的标准曲线
  • 3.2.3 甘薯糖蛋白纯化时离子交换柱洗脱液的选择
  • 3.2.4 甘薯水溶性糖蛋白在DEAE-52纤维素柱层析上的流出曲线
  • 3.2.5 甘薯水溶性糖蛋白各级分半纯品在丙烯葡聚糖凝胶S-300层析柱上的洗脱曲线
  • 3.3 讨论
  • 3.4 本章小结
  • 第四章 甘薯水溶性糖蛋白的组成及理化性质研究
  • 4.1 材料与方法
  • 4.1.1 材料与主要试剂
  • 4.1.2 主要仪器
  • 4.2 甘薯水溶性糖蛋白的理化性质研究
  • 4.2.1 甘薯水溶性糖蛋白的基本理化性质
  • 4.2.2 甘薯水溶性糖蛋白纯度的鉴定
  • 4.2.3 甘薯水溶性糖蛋白分子量的测定
  • 4.2.4 pH、粘度、旋光度的测定
  • 4.2.5 水分和灰分含量的测定
  • 4.3 甘薯水溶性糖蛋白的组成分析
  • 4.3.1 蛋白质含量的测定
  • 4.3.2 氨基酸组成分析
  • 4.3.3 单糖组成分析
  • 4.3.4 甘薯糖蛋白的热力学性质分析
  • 4.4 结果与讨论
  • 4.4.1 甘薯水溶性糖蛋白的基本理化性质
  • 4.4.2 甘薯水溶性糖蛋白的纯度鉴定
  • 4.4.3 甘薯水溶性糖蛋白的分子量测定
  • 4.4.4 水分和灰分含量的测定
  • 4.4.5 甘薯水溶性糖蛋白蛋白质含量的测定
  • 4.4.6 糖含量的测定
  • 4.4.7 甘薯水溶性糖蛋白中氨基酸组成分析
  • 4.4.8 甘薯水溶性糖蛋白中单糖组成分析
  • 4.4.9 甘薯水溶性糖蛋白的热力学性质分析
  • 4.5 讨论
  • 4.6 本章小结
  • 第五章 甘薯水溶性糖蛋白的结构分析
  • 5.1 材料与方法
  • 5.1.1 材料与主要试剂
  • 5.1.2 主要仪器
  • 5.2 甘薯水溶性糖蛋白糖肽键特征分析
  • 5.3 甘薯水溶性糖蛋白的红外吸收光谱分析
  • 5.4 甘薯水溶性糖蛋白的核磁共振分析
  • 5.5 结果与讨论
  • 5.5.1 甘薯水溶性糖蛋白纯品中糖肽键特征分析
  • 5.5.2 甘薯水溶性糖蛋白的红外吸收光谱分析
  • 5.5.3 甘薯糖蛋白的核磁共振分析
  • 5.6 讨论
  • 5.7 本章小结
  • 第六章 甘薯水溶性糖蛋白的降血脂功能研究
  • 6.1 材料与方法
  • 6.1.1 材料与主要试剂
  • 6.1.2 主要仪器
  • 6.1.3 试验方法
  • 6.2 甘薯水溶性糖蛋白对高脂血症大鼠降血脂功能的研究
  • 6.2.1 大鼠适应情况试验
  • 6.2.2 检测指标及方法
  • 6.2.3 卵磷脂胆固醇酰基转移酶（LCAT）活性的测定
  • oA还原酶）活性的测定'>6.2.4 羟甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶（HMG-CoA还原酶）活性的测定
  • 6.2.5 病理检查
  • 6.2.6 数据处理和统计分析
  • 6.2.7 加工因素对甘薯水溶性糖蛋白降血脂功能的影响
  • 6.3 结果与讨论
  • 6.3.1 给药后大白鼠反应情况
  • 6.3.2 甘薯水溶性糖蛋白对高血脂症大鼠体重的影响
  • 6.3.3 大鼠主要脏器、体重比值的变化
  • 6.3.4 甘薯水溶性糖蛋白对高血脂症大鼠血清脂质的影响
  • 6.3.5 甘薯糖蛋白对高血脂症大鼠血清HDL-C、LDL-C和AI值的影响
  • 6.3.6 甘薯糖蛋白对高脂血症大鼠血清载脂蛋白的影响
  • 6.3.7 试验大鼠肝脏的病理变化
  • 6.3.8 甘薯水溶性糖蛋白降血脂机理的初步研究
  • 6.3.9 甘薯水溶性糖蛋白在食品加工中对其降血脂功能的影响
  • 6.4 讨论
  • 6.4.1 降低血中TC、TG，LDL-C水平，升高HDL-C水平
  • 6.4.2 甘薯糖蛋白对心血管疾病和动脉硬化的预防作用
  • 6.4.3 甘薯糖蛋白调节免疫力作用
  • 6.5 本章小结
  • 第七章 结论与展望
  • 7.1 结论
  • 7.2 创新点
  • 7.3 展望
  • 参考文献
  • 附录
  • 致谢
  • 攻读博士学位期间发表的学术论文

    • 相关论文文献

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