对虾肽美拉德反应产物及其分离组分的化学特性与抗氧化活性

摘要

对虾加工产生的大量下脚料（虾头、虾壳等）的有效利用是水产行业乃至整个社会非常关心的问题。本论文以南美白对虾加工下脚料来源的对虾肽（Shrimp peptides，SP）为原料，通过对虾肽与葡萄糖之间的美拉德反应，分析了反应条件对美拉德反应进程及其产物（Maillard reaction products，MRPs）的化学特性的影响，并应用自由基清除体系、乳化食品体系、细胞氧化应激体系等检测了其抗氧化活性，主要内容如下：
　　1.反应条件对MRPs的理化特性的影响
　　反应温度和反应时间等因素对MRPs的褐变、中间产物、感官品质和游离氨基含量的影响：在100、110℃反应温度下，对虾肽美拉德反应产物的褐变和中间产物在反应的前1h增加都比较缓慢，从1 h之后，褐变和中间产物均迅速增加。MRPs的游离氨基数在前2h内显著下降，这表明加热引发了含有大量游离氨基酸的SP与葡萄糖之间迅速发生羰氨缩合。另外，加热也导致了MRPs虾香味和焦糊味的增强，同时美拉德反应也显著降低了SP的苦味。
　　分析了不同反应温度、反应时间条件下的MRPs的分子量分布、糠氨酸含量与羟甲基糠醛含量，并鉴定其所形成的α-N-呋喃甲基氨基酸（FMAAs）。MRPs中的高分子量组分（>500 Da）随反应温度的提高、时间的延长而增多，这表明美拉德反应导致了肽链中的氨基酸残基与葡萄糖发生交联，引起肽类的分子量增大。对于单独加热的对虾肽（SP-100、SP-110），加热导致了低分子量组分增多，这是因为热处理引起肽类的裂解，分子量降低。因此，加热会引起糖-肽体系中分子量分布的两种变化：糖-肽交联导致分子量增大，肽链的热降解导致分子量降低。在 MRPs-100、MRPs-110中，其糠氨酸的含量均先增加后减少，而羟甲基糠醛的含量则随反应时间的延长而增加。LC-MS系统从MRPs（110℃，2h）中鉴定出了FM-Leu、FM-Ile、FM-Val、α-FM-Lys等4种FMAAs和ε-FM-Lys（furosine），这表明含有上述氨基酸的肽的游离氨基参与了美拉德反应。
　　2.美拉德反应产物的抗氧化活性及对大豆油脂质氧化的抑制效果
　　应用DPPH、FRAP、ABTS、ORAC、Fe2+螯合等方法评价了MRPs的抗氧化能力，并研究了MRPs对大豆油乳化液的脂质氧化的抑制作用。美拉德反应显著提高了SP的抗氧化活性，且随着反应温度的升高、反应时间的延长，MRPs的抗氧化能力逐渐增强。但各种方法表示的抗氧化能力在数值方面具有很大的差异，这是由于不同的方法的不同原理所致。Fe2+螯合活性表明：MRPs的Fe2+螯合能力先增大，后减少，这可能跟游离氨基随着反应的进行而减少有关。MRPs-10010，MRPs-1101，MRPs-1102均能显著延长大豆油氧化反应的诱导期、降低油脂氧化的反应速率。
　　3. MRPs及其分离组分对HepG2细胞氧化应激的修复作用
　　在 HepG2细胞体系中，MRPs及其分离组分对细胞均没有毒性作用。当HepG2细胞处于AAPH诱导的氧化应激状态时，细胞膜的脂质过氧化水平（MDA）、细胞内活性氧含量（ROS）都显著升高；当加入一定浓度（＞500μg/mL）的SP、MRPs时，MDA、ROS都会出现不同程度的恢复，其中110-5 MRPs的促修复效果优于SP及其它的MRPs。
　　通过Sephadex G-15对110-5MRPs进行了初步分离，获得了4个组分，研究了它们的褐变、中间产物、糠氨酸含量和抗氧化活性。发现它们的过氧自由基清除活性（ORAC）大小关系：组分I>组分III>组分II>组分Ⅳ，其过氧自由基清除活性（ORAC）与褐变正相关，而与糠氨酸含量负相关。在细胞的氧化应激实验中，它们降低细胞氧化应激水平的能力大小关系是：组分III>组分II>组分I>组分Ⅳ，这表明各组分降低细胞氧化应激水平的能力与其过氧自由基清除活性（ORAC）不相关。

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1.1 美拉德反应的基本原理.....................................................................1 1.2 美拉德反应产物的抗氧化活性.........................................................2

1 绪论

1.1 美拉德反应的基本原理

1.2 美拉德反应产物的抗氧化活性

1.3 本研究的立题背景及研究意义

1.4 本论文的主要研究内容

2 反应条件对美拉德反应进程的影响

2.1 材料与方法

2.2 结果与分析

本章小结

3 MRPs的抗氧化活性及对大豆油脂质氧化的抑制作用

引言

3.1 材料与方法

3.2 结果与分析

本章小结

4 MRPs及其分离组分对HepG2细胞氧化损伤的修复作用

引言

4.1 材料与方法

4.2 结果与分析

本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

个人简历

攻读硕士期间已有的研究成果

附录