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山药蛋白质分离纯化及抗氧化活性研究

作　者: 段浩
导　师: 曾晓雄
学　校: 南京农业大学
专　业: 食品科学
关键词: 山药 蛋白质 提取 纯化 SDS-PAGE电泳 氨基酸 抗氧化
分类号: TS255.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


山药为薯蓣科(Dioscoreaceae)薯蓣属(Dioscorea)植物薯蓣的块茎。山药既是食用的滋补保健品,又是常用的药材。其性平,味甘,能健脾止泻、补肺益肾,在我国历代药典中均有详细记载。国内学者的研究主要集中在对山药的种植技术、山药多糖提取以及活性、山药深加工等领域。而对于国内山药品种的蛋白质研究,一直未见报道。故本文以国内山药品种为原料,开展山药蛋白质的提取、分离纯化与体外抗氧化活性的一系列研究。首先,本研究对河南地区种植的六种经典山药品种：太谷山药、铁棍山药、冀城山药、晋城1号山药、白玉山药的基本化学成分进行了测定。得出铁棍山药水分含量最低,为79.01%,并且总氮含量与可溶性蛋白质含量均最高,分别为19.91%和3.09%。确定了以铁棍山药——这一珍贵的药食兼用的良药佳肴作为原料,进行后续的蛋白质实验研究。其次,对山药蛋白质的提取条件进行优化。选择提取时间、液料比、pH值及提取次数4个因素分别进行单因素实验,比较山药蛋白质的得率。在单因素实验基础上,选择提取时间、液料比和pH值3个参数进行三因素三水平的Box-Behnken响应曲面实验,对此3个参数的实验组合进行优化。得出最优提取条件为时间67 min,液料比5.5 m1/g,pH为7.5。并且在预测的优化条件下进行3次验证试验,得到了蛋白质提取率为3.72%。经过优化后蛋白质提取率得到了很大程度的提高。再次,对山药蛋白质进行分离纯化。运用DEAE-纤维素-52阴离子交换柱色谱法对山药蛋白质粗提物进行初步分离。再利用葡聚糖G-100凝胶过滤柱色谱法对初步分离组分进一步纯化。得到山药蛋白质纯化产品P-1和P-2两个组分。P-1、P-2蛋白质含量分别为85.86%和81.62%；而它们的糖含量分别为7.72%和8.23%。P-1和P-2可能均为糖蛋白。通过SDS-PAGE电泳结果的观察,可以发现,铁棍山药蛋白质共有20、31、50和66 kDa四种分子量。通过氨基酸组成的测定,可知P-1和P-2均含有至少16中氨基酸,分别为天门冬氨酸、谷氨酸、精氨酸、组氨酸、丙氨酸、缬氨酸、苏氨酸、丝氨酸、酪氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、色氨酸、甘氨酸。在P-1和P-2之中,天门冬氨酸、谷氨酸、精氨酸的含量相对较高,为主要氨基酸。而P-1和P-2中均含有人体必需的8种氨基酸。最后,本章节运用化学方法分别测量分析了山药粗蛋白质及其纯化组分P-1和P-2的体外抗氧化活性。比较分析了粗蛋白质、P-1和P-2三者之间抗氧化活性的差异情况,结果表明,粗蛋白质、P-1和P-2均具有较高的抗氧化活性。其中,粗蛋白质的抗氧化比P-1和P-2具有更高的抗氧化性,这可能归因于粗蛋白质中含有活性较高的杂质,如多酚与黄酮类物质。而此类物质在蛋白质的DEAE-纤维素离子交换色谱和葡聚糖凝胶过滤色谱纯化中被去除。

全文目录


摘要  6-8ABSTRACT  8-10第一章 文献综述  10-20  1.1 山药的研究现状  10-12    1.1.1 山药简介  10-11    1.1.2 山药资源分布情况  11    1.1.3 山药的化学组成  11-12  1.2 山药的国内外研究现状  12-15    1.2.1 山药多糖的研究  12-13    1.2.2 山药中尿囊素的研究  13-14    1.2.3 山药皂苷元的研究  14    1.2.4 山药的抗氧化活性  14-15  1.3 块茎类植物储存蛋白  15-17  1.4 本文研究的主要内容  17-18    1.4.1 山药基本化学成分的测定与品种选择  17    1.4.2 山药蛋白质提取条件优化  17    1.4.3 山药蛋白质的分离纯化及特性  17    1.4.4 山药蛋白质的体外抗氧化实验  17-18  1.5 选题依据及研究意义  18-20第二章 山药基本化学成分的测定与品种选择  20-26  2.1 材料和方法  20-22    2.1.1 材料与试剂  20    2.1.2 仪器与设备  20-21    2.1.3 实验方法  21-22  2.2 结果与讨论  22-25    2.2.1 水分含量测定结果  22-23    2.2.2 总氮含量测定结果  23    2.2.3 游离蛋白质的测定结果  23-24    2.2.4 多酚含量的测定结果  24-25  2.3 本章小节  25-26第三章 山药蛋白质的提取条件优化  26-38  3.1 材料与方法  26-29    3.1.1 材料与试剂  26-27    3.1.2 仪器与设备  27    3.1.3 实验方法  27-29  3.2 结果与讨论  29-36    3.2.1 单因素试验结果  29-32    3.2.2 响应面模型预测及统计分析  32-34    3.2.3 响应曲面图和等高线图分析  34-36    3.2.4 提取参数优化及验证  36  3.3 本章小结  36-38    3.3.1 提取参数的单因素实验  36-37    3.3.2 响应曲面法(RSM)优化提取参数  37-38第四章 山药蛋白质的分离纯化及其特性  38-48  4.1 材料与方法  38-42    4.1.1 材料与试剂  38    4.1.2 仪器与设备  38-39    4.1.3 实验方法  39-42  4.2 结果与讨论  42-47    4.2.1 DEAE-纤维素色谱法初步分离  42    4.2.2 葡聚糖凝胶色谱法进一步纯化  42-44    4.2.3 纯化组分的蛋白质含量测定以及糖含量测定  44    4.2.4 山药蛋白质的SDS-PAGE检测鉴定  44-46    4.2.5 山药蛋白质的氨基酸组成测定  46-47  4.3 本章小结  47-48    4.3.1 山药蛋白质的分离纯化  47    4.3.2 山药蛋白质的特性研究  47-48第五章 山药蛋白质的体外抗氧化活性研究  48-58  5.1 材料与方法  48-51    5.1.1 材料与试剂  48-49    5.1.2 仪器与设备  49    5.1.3 实验方法  49-51  5.2 结果与讨论  51-56    5.2.1 山药蛋白质的还原潜力  51-52    5.2.2 山药蛋白质的铁离子还原力(FRAP)  52-53    5.2.3 山药蛋白质清除DPPH·自由基活性  53    5.2.4 山药蛋白质清除超氧阴离子自由基(O_2·)活性  53-54    5.2.5 山药蛋白质清除羟基自由基自由基(·OH)活性  54-55    5.2.6 山药蛋白质清除过氧化氢(H_2O_2)活性  55-56    5.2.7 山药蛋白质螯合金属离子能力  56  5.3 本章小节  56-58全文结论  58-60参考文献  60-64致谢  64

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中图分类: > 工业技术 > 轻工业、手工业 > 食品工业 > 水果、蔬菜、坚果加工工业 > 基础科学
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