芸豆凝集素(PHA)是一种糖蛋白,近来研究发现PHA具有抗HIV-1病毒活性,引起人们高度关注。本项目拟采用不同强度的物理加工技术(超声、高静压或超高压微射流均质处理等)对芸豆进行处理,对其所含凝集素PHA进行有效的分离纯化,借助光谱、质谱等先进手段对PHA的糖链结构(糖链中单糖组成及分子比例、糖链分子质量、糖链连接次序、糖环构象、糖肽键类型等)及蛋白链结构(亚基组成、一级氨基酸序列、二级结构等)进行表征,并追踪研究不同结构状态下PHA的生理活性(红细胞凝集活性、糖结合专一性、对CD4+ T淋巴细胞的增殖活性等)的变化,阐明PHA的构效关系。同时,构建体外模拟消化道体系,以抗体特异结合ELASI法研究不同加工处理前后PHA对人消化道酶系(胃蛋白酶、胰蛋白酶)的耐受情况变化,阐明PHA的消化动力学作用机制,以期为糖蛋白复合物的研究提供参考信息。
Phytohaemagglutinin;ultrasonic;high hydrostatic pressure;high pressure microfluidizatio;haemagglutination activity
本项目共完成五大部分工作第一,研究了不同加工预处理技术对芸豆凝集素(PHA)得率及活性的影响。发现芸豆先匀浆后浸提工艺所得PHA粗品活性较强;超声预处理(料液比1:15、功率325 W、时间20 min)可显著增强PHA粗品的得率和血凝活性。普通均质作用不能显著改变PHA粗品得率,但大于40MPa的均质压力下循环两次导致PHA凝集效价降低一个单位。第二,研究了超高压处理对芸豆匀浆液中PHA结构和活性的影响。超高压(50、150、250、350及450 Mpa)处理红芸豆匀浆液后提取PHA,发现PHA粗品得率随压力增大而增加,但超过250MPa将PHA血凝活力降低。经Affi-gel blue gel纯化后,PHA凝集效价有较大提高。SDS-PAGE分析发现450MPa处理导致PHA分子亚基条带交联,后经体积排阻色谱(SEC)分析进一步证实该假设。红外扫描光谱(FTIR)分析表明,超高压处理使PHA二级结构由α螺旋向β折叠、β转角转变,结合热力学(DSC)分析证实,超高压处理使PHA四聚体蛋白分子结构发生了不同程度的解离和聚合,从而改变其血凝活性。第三,研究了超高压处理对纯化后的PHA结构和活性的影响研究。先将PHA从芸豆中分离后再对其进行超高压处理,PHA血凝活性明显降低,在450 MPa时血凝活性基本丧失。所提取的PHA对单糖、二糖及糖醛酸和糖醇均无糖结合专一性。超高压处理对PHA的α-葡萄糖苷酶抑制活性影响较弱,在450 MPa处理后仍能维持一定活性,因α-葡萄糖苷酶抑制活性与PHA糖链结构密切相关,暗示超高压作用对PHA糖链作用较弱。第四,研究了PHA的α-淀粉酶抑制活性耐受消化道酶系的研究。在模拟胃部环境下,PHA的α-淀粉酶抑制活性仅为原活性的40%左右,而在模拟肠部消化过程中,活性无明显变化,表明PHA对α-淀粉酶的抑制活性对于胰蛋白酶的耐受程度较好。第五, 研究了PHA及其同分异构体对H9淋巴瘤细胞增殖抑制活性研究。利用SP-Sephadex阳离子交换柱层析对PHA的五种同分异构体进行分离,细胞试验证实PHA的L-型异构体对H9淋巴瘤细胞增殖增殖的抑制能力强于E-型。本项目成果共发表论文17篇(SCI 12篇、EI 1篇);申请发明专利2项;指导本科及硕士论文共2篇;参编《食品化学》著作一部。参加国际学术会议1次。