玉米肽的纳滤脱盐工艺及脱盐产物抗氧化活性

玉米醇溶蛋白以聚集体形式存在于玉米胚乳细胞内，分布于粒径为5～35 μm的淀粉粒之间。玉米醇溶蛋白富含谷氨酸（21%～26%）、亮氨酸（20%）、脯氨酸（10%）和丙氨酸（10%），但缺乏碱性和酸性氨基酸，尤其是色氨酸与赖氨酸。玉米醇溶蛋白的氨基酸组成特点决定其具有独特的溶解性：不溶于水，在碱性溶液（pH≥11）和体积分数为60%～95%的醇类溶液中溶解度较高。在我国，玉米醇溶蛋白作为湿磨法玉米淀粉生产的下脚料，大部分作为饲料原料出售，经济效益较低。因此，需要依据不同的技术不断开发这种蛋白质原料的新用途，以增加玉米深加工企业的附加值。

齐齐哈尔大学食品与生物工程学院，黑龙江省玉米深加工理论与技术重点实验室的王晓杰、曲 悦、马 瑞等人以玉米抗氧化活性肽为原料，以膜通量、电导率、脱盐率以及抗氧化活性为指标，确定不影响玉米肽抗氧化活性的纳滤脱盐工艺，同时利用H2O2诱导的Caco-2细胞氧化性损伤模型对脱盐玉米肽的抗氧化活性进行了研究，为抗氧化活性玉米肽的工业化生产及其在食品工业的应用提供参考。

1、玉米肽纳滤脱盐工艺的操作温度和操作压力的确定

操作温度对纳滤膜通量的影响

由图1可知，随着操作温度的升高，纳滤膜的膜通量不断增大，这是因为温度直接影响纳滤膜的孔径、阻力以及浓缩液的黏度，升高操作温度可以降低纳滤膜对玉米肽的阻力，增加溶质扩散系数，降低浓差极化程度，进而使膜通量升高。但是，当操作温度由20 ℃升高到23 ℃时，膜通量无显著性变化（P＞0.05），并且较高的温度可能会影响玉米肽的生物活性，因此，选择纳滤的操作温度为20 ℃。

操作压力对纳滤膜通量的影响

结果如图2所示。随着操作压力的增大，纳滤膜的渗透性增加，滤出液的体积逐渐上升，膜通量逐渐增大。这是由于操作压力的增大会加快膜面液体的流速，此时膜面的蛋白质层堆积得比较松弛，膜的污染速度减慢，提高了纳滤膜的分离性能。但是，当压力由20 bar升高到25 bar时，膜通量无显著性变化（P＞0.05），可能是由于压力过大使纳滤膜逐渐被压密，总阻力也随压力的增加而增大，导致纳滤膜损伤加重。

2、玉米肽纳滤脱盐工艺的确定

纳滤脱盐对玉米肽溶液电导率和短肽回收率的影响

由图3A可知，脱盐前玉米肽的电导率为6.38 mS/cm，随着纳滤次数的增加，玉米肽浓缩液和滤出液的电导率均不断下降，间接说明玉米肽溶液中的盐分含量不断下降。与未纳滤玉米肽相比，经5 次纳滤脱盐后，浓缩液的电导率下降了33.86%。当纳滤次数从3增加到5时，虽然滤出液的电导率下降幅度较小，彼此之间无显著性差异，但浓缩液的电导率继续显著下降，说明当纳滤次数为5时，可以有效去除玉米肽溶液中的盐分。

由图3B可以看出，随着纳滤次数的增加，玉米肽的短肽回收率逐渐下降，纳滤5 次时，短肽回收率达96.73%，比纳滤前降低了3.27%，说明纳滤去除盐分的同时也有一部分游离氨基酸或者二肽被损失掉。

纳滤脱盐对玉米肽溶液中Na＋质量分数和脱盐率的影响

实验结果如图4所示。脱盐前玉米肽的Na＋质量分数为11.00%，这部分盐分是玉米肽制备过程中为维持pH值稳定滴加NaOH溶液而形成的，这对玉米肽作为一种功能性食品是不利的。随着纳滤次数的增加，玉米肽溶液中Na＋质量分数不断下降，在纳滤次数为5时，Na＋质量分数比纳滤前降低63.09%；另一方面，随着纳滤次数的增加，玉米肽溶液的脱盐率逐渐增加，在纳滤次数为5时，玉米肽的脱盐率达70.73%。杜璟等采用截留分子质量160 Da的纳滤膜对玉米降血压肽进行脱盐处理时，在初始条件下（约pH 8.0），经90 min处理后，脱盐率为76.82%。

纳滤对玉米肽抗氧化活性的影响

由图5A可知，随着纳滤次数的增加，玉米肽对DPPH自由基和羟自由基的清除能力逐渐增强。与未纳滤处理样品相比，在纳滤次数为4时，纳滤处理后玉米肽对DPPH自由基和羟自由基的清除能力显著增加（P＜0.05），分别增加21.98%和45.87%，可能是由于纳滤4 次时，短肽回收率高达97.3%，没有导致具有抗氧化活性的玉米肽损失，在此基础上，盐分的除去使玉米肽的纯度增大，导致玉米肽的自由基清除能力增强。

由图5B可知，与未纳滤玉米肽相比，纳滤次数增加到3时，样品的亚铁离子螯合能力无显著性差异，当纳滤次数为4时，样品的亚铁离子螯合能力显著增加，比对照组增加4.53%；继续增加纳滤次数时，玉米肽对亚铁离子螯合的能力显著降低，比对照组降低了7.38%，可能此时有部分具有螯合亚铁离子的玉米肽样品损失或活性位点被纳滤时的剪切力所破坏。

综合图3～5分析，确定玉米肽纳滤脱盐的工艺参数为温度20 ℃、频率50 Hz、压力20 bar、纳滤5 次，每次体积浓缩倍数为2。

3、脱盐玉米肽的细胞水平抗氧化活性

脱盐玉米肽对Caco-2细胞的毒性效应

实验结果如图6所示。与对照组相比，在5～200 μg/mL范围内，随着脱盐玉米肽质量浓度的增加，Caco-2细胞存活率逐渐增加，但均没有统计学差异（P＞0.05）；当玉米肽质量浓度为500 μg/mL时，细胞存活率显著增加（P＜0.05），比对照组高5.94%；脱盐玉米肽的质量浓度继续增加，Caco-2细胞的存活率略有下降，但与对照组之间也没有显著性差异，说明在实验质量浓度范围内，脱盐玉米肽对Caco-2细胞没有毒性，甚至有一定的增殖效果。

H 2 O 2 诱导的氧化应激模型中脱盐玉米肽对Caco-2细胞存活率的影响

实验结果如图7所示。与对照组相比，用200 μmol/L H2O2刺激Caco-2细胞4 h，细胞存活率极显著降低，降低了15.21%，表明H2O2破坏了Caco-2内抗氧防御系统和氧自由基的动态平衡，Caco-2氧化应激模型构建成功。在H2O2诱导Caco-2细胞氧化应激之前，用脱盐玉米肽预处理Caco-2细胞6 h，均可以提高受损细胞的存活率，且提高效应随着玉米肽质量浓度的增加而增加。在质量浓度为5 μg/mL时，脱盐玉米肽处理使细胞存活率由H2O2氧化应激组的84.79%提高到92.94%，说明低质量浓度脱盐玉米肽具有很强的细胞保护作用，保护Caco-2细胞免受H2O2诱导的氧化损伤。

脱盐玉米肽对H2O2诱导的氧化性损伤Caco-2细胞内抗氧化酶活力的影响

实验结果如表1所示。与对照组相比，Caco-2细胞在200 μmol/L的H2O2中暴露4 h后，Caco-2细胞内CAT、SOD、γ-GCS和GR的活力分别降低了77.07%、31.70 %、67.38%和70.40%，说明在200 μmol/L的H2O2中暴露4 h，Caco-2细胞内发生了氧化应激。但是，用质量浓度为5～75 μg/mL的脱盐玉米肽预处理6 h后再暴露于H2O2中，脱盐玉米肽以浓度依赖的方式抑制了氧化应激细胞中抗氧化酶活力的降低。

结论

玉米肽制备过程中引入的盐分限制了其在食品工业中的应用。本实验采用截留分子质量150 Da的纳滤膜对玉米肽进行脱盐处理，以膜通量、电导率、Na＋质量分数、脱盐率和产物抗氧化活性等为检测指标，确定了不影响玉米肽抗氧化活性的纳滤工艺参数。另外，质量浓度为5～1 000 μg/mL的脱盐玉米肽对Caco-2细胞没有毒性，质量浓度为75 μg/mL的脱盐玉米肽可通过提高细胞内的SOD、GR、CAT和γ-GCS抗氧化酶活力而显著提高由H2O2诱导的氧化性损伤的Caco-2细胞存活率。在此基础上，需要对脱盐玉米肽的抗氧化机制进一步进行研究。

本文《玉米肽的纳滤脱盐工艺及脱盐产物抗氧化活性》来源于《食品科学》2021年42卷5期39-45页，作者：王晓杰，曲悦，刘晓兰，马瑞。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20200303-042。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

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修改/编辑：袁艺；责任编辑：张睿梅

图片来源于文章原文及摄图网

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