双低油菜籽粕与经过筛选的Bacillus licheniformis WY475和Lactobacillus plantarum WY12共同发酵所得抗氧化肽的生物利用度、理化性质及结构特征

《Food Research International》:Bioavailability, physicochemical, and structural characteristics of antioxidant peptides from co-fermentation of double-low rapeseed meal with screened Bacillus licheniformis WY475 and Lactobacillus plantarum WY12

【字体: 时间:2026年03月16日 来源:Food Research International 8

编辑推荐:

  双低菜籽粕经菌株筛选及组合发酵后,可溶性肽浓度提升3.61倍,血清SOD活性最高提升50.93%,通过LC-MS/MS和ADMET-SAR 3.0鉴定出关键抗氧化肽FSNYRPQ、FYVFK等,为功能性食品开发提供新途径。

  
王艳|张轩仪|潘旭|曹凯宁|任健|陈凌云
齐齐哈尔大学,食品与生物工程学院,中国齐齐哈尔161006

摘要

研究表明,油菜籽肽具有很高的生物活性潜力。在本研究中,通过菌株筛选、菌株组合筛选和工艺优化,从双低油菜籽粕(DRM)中获得了小肽;并研究了使用单一的Bacillus licheniformis WY475(FDRMB)、Lactobacillus plantarum WY12(FDRML)或混合菌株(FDRMT)发酵的DRM的理化特性、生物利用度和抗氧化水平。
通过LC-MS/MS、Pre-AnOxPs、admetSAR 3.0和分子对接技术鉴定了关键活性肽,并初步阐明了它们的结构-活性关系。本研究旨在开发一种新型功能性食品以对抗氧化应激,并鉴定具有保健作用的肽。与DRM相比,FDRMT中的可溶性肽浓度分别增加了3.61倍、3.28倍和2.48倍;平均每日增重值分别提高了16%、12.85%和9.22%;血清总超氧化物歧化酶水平分别提高了50.93%、32.19%和21.56%。此外,Bacillus licheniformis在FDRMT中对总活菌数、蛋白酶活性和2,2-二苯基-1-皮克里酰肼清除能力起到了关键作用,而Lactobacillus plantarum则在游离氨基酸(AAs)方面发挥了重要作用。

引言

自由基的无控制产生是心血管疾病和退行性疾病发展的常见问题。这些自由基造成的损害和紊乱可以通过抗氧化剂来预防或减轻。通过发酵从植物资源中提取的生物活性物质(如小分子肽、多酚、乳酸和抗氧化肽)除了具有营养价值外,还表现出多种生理功能,对人类健康有深远影响(Sanjukta & Rai, 2016; Dai et al., 2019)。因此,发酵食品受到了广泛关注(主要在体外实验中使用Caco-2细胞和体内实验中使用大鼠)。
油菜籽粕(RSM)的种植面积在全球排名第二,其粗蛋白含量高,氨基酸(AA)组成均衡(Fetzer, Müller, Schmid, & Eisner, 2020)。但由于抗营养因子(ANFs)和大分子蛋白质的存在,RSM在动物饲料中的利用率较低。油菜籽蛋白质的氨基酸序列表明它们具有多种生理活性,包括抗氧化、抗炎和抗菌作用(He et al., 2012; Wang, Sun, Han, Li, & Liu, 2022; Wongsirichot, Gonzalez-Miquel, & Winterburn, 2022)。然而,油菜籽蛋白质在其天然状态下通常是不活跃的,上述活性依赖于通过蛋白酶水解或微生物发酵释放小分子肽。
固态发酵是一种有前景的方法,可以利用微生物代谢减少抗营养因子并产生具有健康益处的生物活性成分(Rai & Appaiah, 2014)。菌株的选择和组合对发酵产物至关重要。所选菌株必须能够去除抗营养因子并释放肽和其他活性化合物(如抗氧化剂、抗炎剂和抗癌化合物),特别是生物活性肽。Bacillus spp.可以分泌多种胞外酶(Kumari et al., 2023);例如,Bacillus subtilisBacillus licheniformisBacillus amyloliquefaciens具有产生抗氧化肽的能力。Xu等人(2021)发现,Bacillus licheniformis组的血清总超氧化物歧化酶(T-SOD)水平显著高于Bacillus subtilis组(p?)。Lactobacillus属可以产生蛋白酶和肽酶,将蛋白质降解为肽和氨基酸,并能去除蛋白质水解物的苦味;Jiang等人(2021)发现,用Lactobacillus spp.发酵的玉米麸质提高了断奶前和断奶后小牛的生长率和抗氧化能力。不同菌株可以产生不同类型的蛋白酶,混合使用不同菌株可能会由于酶系统的补充而产生更多肽(Rai & Appaiah, 2014)。理论上,使用Bacillus licheniformisLactobacillus进行发酵可以产生最高产量的肽。
发酵底物对生物活性肽的产生至关重要(Sanjukta & Rai, 2016)。许多研究集中在RSM的发酵上(He et al., 2012; Wang et al., 2019),但在中国针对双低RSM(DRM)的研究较少。由于其较低的毒素含量(芥酸<2%和甘氨酸苷<20?μmol·L?1),DRM作为功能性食品的蛋白质来源具有更大的潜力,因此比RSM更有价值。目前,由于油菜籽油在亚洲、欧洲和北美的广泛使用,DRM的产量相当可观。然而,关于DRM发酵的研究较少,探索新菌株的信息也很有限。因此,筛选合适的菌株和菌株组合非常关键。此外,大多数关于抗氧化肽评估的研究都集中在体外实验上(Bao, Zhang, Zheng, Ren, & Lu, 2018; Kumari et al., 2023),而通过体内动物实验验证这些发现的情况很少。
本研究筛选并鉴定了一种具有高效降解DRM中甘氨酸苷和蛋白质能力的菌株,以及一种具有高效降解蛋白质和增强DPPH清除能力的菌株组合。研究了单发酵或共发酵所得产品的营养价值、生物利用度和体外体内抗氧化活性,并研究了共发酵过程中Bacillus licheniformisLactobacillus的微生物群变化、蛋白酶活性变化及其贡献率,以阐明这一机制。使用液相色谱-质谱(LC-MS/MS)和Pre-AnOxPs数据库从DRM的共发酵或单发酵中获得了抗氧化肽,通过admetSAR 3.0和对接能量筛选了关键抗氧化肽。与传统分离和纯化方法相比,本研究建立了一种新的方法,利用新菌株应用于DRM,为识别功能性食品/保健品的活性肽提供了更有效的方法,并为推广DRM的应用提供了理论基础。Bacillus LicheniformisLactobacillus plantarum在共发酵(FDRMT)中的作用将指导发酵方向。

材料

DRM购自中国齐齐哈尔的Yihai Kerry有限公司。Mini Protean Precision Plus Protein Marker(10–250?kDa)的预制凝胶和标准品购自Bio-Rad(美国加利福尼亚州Bio-Rad实验室),植酸、Folin-Ciocalteu酚、N,N,N,N-四甲基乙二胺、三氯乙酸、乙酸、考马斯亮蓝、溴酚蓝、乙醇、甘油和十二烷基硫酸钠购自中国上海的Macklin公司。

发酵前后DRM的化学组成

DRM、FDRMB、FDRML和FDRMT的化学组成见表1。与DRM相比,FDRMB、FDRML和FDRMT的甘氨酸苷浓度显著降低(p?),其中FDRMT的甘氨酸苷浓度最低。与DRM相比,FDRMB、FDRML和FDRMT的NDF浓度分别降低了36.72%、27.88%和38.05%,FDRMB和FDRMT之间的差异不显著(p?>?0.05)。FDRMB的CP浓度...

发酵后DRM的营养成分变化

FDRMT中的甘氨酸苷浓度降至0.33?μmol·g?1,低于之前的结果(Aljuobori et al., 2014)。一个可能的原因是筛选菌株时以甘氨酸苷降解能力作为指标,另一个原因可能是Bacillus licheniformis WY475和Lactobacillus plantarum WY12的共发酵系统中存在更多的酶系统(与总活菌数相关)。类似地,Chi和Cho(2016)也报道了类似的结果

结论

首先筛选并鉴定了Bacillus licheniformis WY475,与Lactobacillus plantarumBacillus licheniformis WY475共发酵后,可溶性肽含量为240.33?mg/g,DPPH清除能力为86.74%。FDRMT在可溶性肽、游离氨基酸(FAAs)、DPPH清除能力、蛋白酶活性和活菌数方面表现出更高的水平,Bacillus licheniformis WY475在可溶性肽、DPPH清除能力、蛋白酶活性和总活菌数方面发挥了关键作用

CRediT作者贡献声明

王艳:撰写初稿、数据整理、概念构思。张轩仪:撰写与编辑、概念构思。潘旭:数据分析、概念构思。曹凯宁:数据整理。任健:监督、资金获取。陈凌云:概念构思。

伦理批准

所有实验均按照东北农业大学动物护理和使用委员会[NEAU-EC20230245]批准的原则和指南进行。

未引用的参考文献

SAS Institute Inc., 2012
Yang et al., 2024

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

我们感谢陈金华对手稿英文语言的编辑工作。本研究得到了黑龙江省自然科学基金[LH2022C103]、国家自然科学基金[32572630]、葡萄糖氧化酶重大项目[2022ZX02B16]、黑龙江省基础研究经费[145309519]和黑龙江省教育厅项目[YSTSXK202301]的支持。
相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 搜索
  • 国际
  • 国内
  • 人物
  • 产业
  • 热点
  • 科普

知名企业招聘

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号