全 文 ：第 16 卷 第 5 期
Vol. 16 No . 5
草 地 学 报
ACTA AGRESTIA SINICA
2008 年 9 月
Sep. 2008
糖类对苜蓿叶蛋白中 SOD的冻干保护作用
薛艳林1, 薛春放2 , 白春生3 , 玉 柱4* , 许庆方5 , 单 战4 , 孙 杰1
( 1. 内蒙古自治区农牧业科学院草原研究所, 呼和浩特 010030;
2. 东北农业大学食品科学学院, 哈尔滨 150010; 3. 沈阳农业大学, 沈阳 110001;
4.中国农业大学动物科技学院, 北京 100193; 5.山西农业大学动物科技学院, 太谷 030801)
摘要: 研究海藻糖( 0. 1% , 0. 2% , 0. 3% )、蔗糖 ( 0. 1% , 0. 2% , 0. 3% )、乳糖( 0. 1% , 0. 2% , 0. 3% )和蔗糖+ 乳糖
( 0. 1% + 0. 2% , 0. 15% + 0. 15% , 0. 2% + 0. 1% )对苜蓿叶蛋白中超氧化物歧化酶 ( SOD)活性的影响及苜蓿
( Medicago sativ a L . )叶蛋白的化学成分,探讨适合的冻干保护剂。结果表明: 糖类冻干保护剂在一定浓度范围内
对苜蓿叶蛋白中 SOD 活性具有保护作用,其中海藻糖处理( 0. 1%、0. 2%和0. 3% )、0. 1%和 0. 2% 乳糖处理、混合
糖处理 SOD活性保存率均显著高于对照(P < 0. 05) ,其中 0. 3%海藻糖处理和 1 B 1比例的蔗糖和乳糖组合处理保
护效果最好; 0. 3%蔗糖和 0. 3%乳糖处理对 SOD未起到保护作用。苜蓿叶蛋白中富含蛋白质,而且各种氨基酸种
类齐全,组成比例较为平衡, 其中赖氨酸含量比较丰富。
关键词: 苜蓿叶蛋白; 超氧化物歧化酶;糖类
中图分类号: S816. 9 文献标识码: A 文章编号: 1007-0435( 2008) 05-0518-04
Protective Effect of Sugar on SOD in Alfalfa Leaf Protein during Freeze Drying
XUE Yan-lin1 , XUE Chun-fang2 , BAI Chun- sheng3 , YU Zhu4* ,
XU Qing- fang
5
, SHAN Zhan
4
, SUN Jie
1
( 1. Inst itute of Gras sland Science, Inner Mongolia Academy of Ag riculture and Animal Sciences College, Huhhot ,
Inn er Mongolia Autonom ou s Region 010030, China;
2. College of Food S cience, Northeas t Agricu ltural U niver sity, H arbin, Heilongjiang Pr ovince 150010, Ch ina;
3. S hen yang Agricul tural U nivers ity, Sh en Yang, Liaoning Province 110001, Ch ina;
4. College of Animal S cien ce an d T echnology, China Agricultural University, Beijing 100193, Ch ina;
5. College of Anim al Science and T echnology, S hanxi Agricultu ral University, Taigu, Shanxi Provin ce 030801, China)
Abstract: T he protect ive effects of tr ehalose ( 0. 1%, 0. 2%, and 0. 3% ) , sucr ose ( 0. 1%, 0. 2%, and
0. 3% ) , lacto se ( 0. 1%, 0. 2% , and 0. 3% ) , and m ix tur e of sucrose and lactose ( 0. 1% + 0. 2%, 0. 15%+
0. 15%, 0. 2% + 0. 1% ) on SOD act ivity and the chemical composition of alfalfa leaf pro tein w ere studied
fo r choosing pro tective agent for freeze dry ing. The results show that the act iv ity of SOD in alfalfa leaf
pro tein could be protected by sugar pr otect iv e agent w ithin a giv en range of sugar concentrat ions. T he ac-
t ivity remain rate o f SOD in alfalfa leaf protein tr eated w ith tr ehalose ( 0. 1% , 0. 2% , and 0. 3%) , lacto se
( 0. 1% and 0. 2% ) , and m ixed sugar were significant ly higher than the control ( P< 0. 05) ; t reatments of
tr ehaloes ( 0. 3%) and the mixed sugar ( 1 B1) w ere bet ter than o thers; T he 0. 3% sucrose and 0. 3% lac-
to se had no pr otect iv e ef fect. Alfalfa leaf protein had complete amino acids w ith balanced composit ion and
w as rich in lysine.
Key words: Alfalfa leaf protein; SOD; Sugars
蛋白质具有抗氧化性能, 其中超氧化物歧化酶
( SOD) 起主要作用。沈小燕研究表明苜蓿 ( M e-
dicago sat iva L. )叶蛋白具有抗脂质过氧化作用,
SOD可以有效地清除超氧化物阴离子自由基,在维
收稿日期: 2007-11-22; 修回日期: 2008-03-12
基金项目: 引进国际先进农业科学技术滚动项目( 2006- G38)
作者简介: 薛艳林( 1979-) ,男,黑龙江人,硕士研究生,内蒙古自治区农牧业科学院草原研究所, 从事草产品加工与利用, E-mail: xueyan-
lin_1979@ 163. com; * 通讯作者 Author for corresponden ce, E-mail: yu zhu3@ sohu. com
第 5期 薛艳林等: 糖类对苜蓿叶蛋白中 SOD的冻干保护作用
持生物机体内 O 2 产生与消除的动态平衡中起着积
极的作用; 另外, SOD 在防御氧的毒性, 抗辐射损
伤,促进生长发育, 预防衰老, 抗肿瘤及其炎症方面
起着主要作用[ 1] 。为了使酶或其他一些生物活性材
料得以稳定的保存, 冻干是人们常用的一种方法。
但冻干过程牵涉到冷冻和脱水两个过程, 不可避免
地会带来酶活性的损失。糖类具有独特的保护生物
活性材料的功能,在冷冻干燥过程中表现尤为显著,
成为近年来国内研究的热点。本试验研究了 3种二
糖对苜蓿叶蛋白中 SOD在冻干过程中的保护效果,
探讨适合的保护剂。
1 材料与方法
1. 1 原料与添加剂
原料:中国农业大学草地所试验田第二茬苜蓿,
现蕾期刈割。
试剂:盐酸,氢氧化钠(分析纯)。
保护剂:海藻糖,蔗糖,乳糖(分析纯)。
1. 2 苜蓿叶蛋白凝聚物提取
试验按阎巧娟等方法[ 2] 进行: 苜蓿取自中国农
业大学草地所实验田,第二茬苜蓿, 现蕾期刈割; 剪
短至 1. 0-1. 5 cm, 在蒸馏水中浸泡(料水比 1B 2) 30
min, 用组织打浆机打浆 3 min; 用 120目滤布分离
草渣和液汁,尽可能榨出所有液汁;再向草渣中加入
蒸馏水(料水比 1B 1) ,浸泡 30 min, 打浆 3 m in, 滤
布分离, 得到叶渣和含有叶蛋白的汁液; 用 H Cl 溶
液( 1mol/ L ) 调节液汁 pH 值至 3. 5-4. 0, 摇动 1
min, 放置 10 min, 离心( 3000 r/ min) 10 min,分离得
到叶蛋白凝聚物;移出的上清液用 NaOH 溶液( 1. 5
mol/ L )调节 pH 值至 10. 5-11. 0,摇动 1 min,放置 10
min,离心(3000 r/ min) 10 min,得到叶蛋白凝聚物。
1. 3 试验处理
本试验共设置 13个处理, 每个处理 3 个重复。
海藻糖、蔗糖和乳糖分别按 0. 1%、0. 2%和 0. 3%添
加到苜蓿叶蛋白凝聚物中;蔗糖和乳糖以 1 B2、1 B
1和 2B1的比例,其总量按 0. 3%添加, 和对照组。
混合均匀, 放入- 40 e 冰箱冷冻 20 h,然后真空冷
冻干燥 48 h后取样分析。
1. 4 分析项目
1. 4. 1 苜蓿叶蛋白化学成分 凯氏定氮法测定粗
蛋白[ 3~ 5] ; 用三氯乙酸沉淀后凯氏定氮法测定纯蛋
白( P) [ 6] ;采用杨胜的方法测定水分、粗脂肪、粗纤维、
粗灰分、铁、钙、镁和锌的含量[ 7]。使用 HITACH-
T383全型自动氨基酸分析仪测定氨基酸[ 8]。
1. 4. 2 苜蓿叶蛋白 SOD活性的测定 淡蓝四唑光
化还原方法。
叶蛋白凝聚物处理: 称 1. 00 g 样品,放入冰浴
的研钵内,其他操作按李合生等[ 9 ]进行。
干样处理:称 0. 33 g 叶蛋白样品, 放入冰浴的
研钵内,加 0. 30 m l生理盐水, 操作同上。
冻干后 SOD活性保存率( %) = 叶蛋白凝聚物
SOD活性/冻干后样品中 SOD活性 @ 100%。
1. 5 数据分析
使用 SA S软件中的 GLM 程序对数据进行方
差分析和多重比较。
2 结果与分析
2. 1 苜蓿叶蛋白营养成分
苜蓿叶蛋白中粗蛋白、纯蛋白占粗蛋白比率、粗脂
肪、粗纤维和粗灰分含量分别为: 50. 17%、88. 28%、
6. 59%、1. 89%和 10. 05%。
2. 2 苜蓿叶蛋白氨基酸组成
苜蓿叶蛋白的各种氨基酸种类齐全, 组成比例
较为平衡,与联合国粮农组织推荐的成人氨基酸模
式基本相符。氨基酸总量占干物质的 47. 50% ,赖氨
酸、色氨酸、蛋氨酸、精氨酸等含量分别为 3. 50%、
0. 61%、0. 70%、3. 26% , 其中赖氨酸和精氨酸含量
较高,可以弥补谷类食物的不足(表 1)。
2. 3 糖类保护剂对苜蓿叶蛋白中 SOD活性冷冻干
燥的保护作用
叶蛋白凝聚物中 SOD活性为 1326. 21 U/ mg,
经过冷冻干燥过后,对照组 SOD活性保存85. 10%,
0. 3%蔗糖和 0. 3%乳糖处理酶活性保存率显著低
于对照组( P< 0. 05) , 各海藻糖处理和 0. 1%、0. 2%
乳糖处理的酶活性保存率显著高于对照 ( P <
0. 05) , 海藻糖不同添加水平处理组酶活性保存率显
著高于蔗糖和乳糖相应的添加水平 ( P< 0. 05) , 蔗
糖和乳糖按 1 B 1比例添加时, 酶活性保存率最高
( 98. 87%) (表 2)。
519
草 地 学 报 第 16卷
表 1 苜蓿叶蛋白的氨基酸组成
T able 1 Amino acid composit ions of alfa lfa leaf pr otein
项目 Item 含量 %DM Con tent 比例 % Rate 项目 Item 含量 %DM Content 比例 % Rate
甘氨酸 Gly 2. 85 6. 00 脯氨酸 Pro 1. 12 2. 36
丙氨酸 Ala 3. 07 6. 46 丝氨酸 Ser 2. 08 4. 38
缬氨酸 Val 3. 09 6. 51 苏氨酸 Th r 2. 68 5. 64
亮氨酸 Leu 4. 77 10. 04 酪氨酸 T yr 2. 18 4. 59
异亮氨酸 Ile 2. 62 5. 52 天冬氨酸 Asp 5. 39 11. 35
蛋氨酸 M et 0. 7 1. 47 谷氨酸 Glu 4. 68 9. 85
胱氨酸 Cys 0. 55 1. 16 赖氨酸 Lys 3. 5 7. 37
苯丙氨酸 Phe 3. 06 6. 44 精氨酸 Arg 3. 26 6. 86
色氨酸 T rp 0. 61 1. 28 组氨酸 H is 1. 28 2. 70
表 2 糖类对 SOD活性的冻干保护作用
T able 2 P rot ective effect of sugar on SOD dur ing fr eeze dry ing
处理
Treatm ent
对照
C on tr ol
海藻糖
T rehalose
蔗糖
Su crose
乳糖
Lactose
蔗糖/乳糖( 0. 3% )
Su crose/ lactose
0. 1% 0. 2% 0. 3% 0. 1% 0. 2% 0. 3% 0. 1% 0. 2% 0. 3% 2B 1 1B 1 1B 2
SE
酶活性值保存率
( % ) Enzyme
act ivity remain rate
85. 10f 93. 72bc 96. 24ab 98. 48 a 87. 12ef 87. 67ef 80. 57g 89. 04de 90. 72cde 80. 19g 91. 73c 98. 87a 97. 09ab 0. 99
注:表中同行不同小写字母表示平均数差异显著( P< 0. 05)
Note: Mean s with dif feren t let ters in the same row are signif icantly dif f erent at the 0. 05 level
3 讨论与结论
苜蓿叶蛋白中含粗蛋白 50. 17% , 纤维素
1. 89%,粗脂肪 6. 59% , 无氮浸出物 19. 25%, 赖氨
酸 3. 50%、蛋氨酸 0. 70%、色氨酸 0. 61%、苏氨酸
2. 86%、苯丙氨酸 3. 06%、亮氨酸 4. 77%、异亮氨酸
2. 62%、缬氨酸 3. 09%、组氨酸 0. 28% , 各种氨基
酸种类齐全, 组成比例较为平衡, 其中赖氨酸含量
比较丰富,可以弥补谷类食品的不足, 其营养价值
与脱脂奶粉相当 [ 10] 。叶蛋白中还含有促进生长发
育和繁殖的未知因子、可溶性糖和淀粉, 而一些有
毒物质和代谢抑制物如拟雌内酯、皂角素、氰苷、
生物碱、酚类等在絮凝分离中, 通过酸碱法处理大
部分已被破坏 [ 11, 12]。但由于加工过程中使蛋氨酸
等部分氨基酸变成不易吸收的氨基酸, 故蛋氨酸
为叶蛋白中第一限制性氨基酸, 所以在使用过程
中应根据需要适量添加蛋氨酸, 以提高蛋白质
效价 [ 13, 1 4]。
单独添加海藻糖、蔗糖和乳糖时,海藻糖对苜蓿
叶蛋白中 SOD的冻干保护效果优于蔗糖和乳糖, 与
葛宇等的研究[ 15] 结果一致,可能由于海藻糖作为一
种非还原性双糖,具有独特的物理化学性质所致: 海
藻糖溶液中的分子同其羟基群形成氢键变动性低于
蔗糖和乳糖,海藻糖的羟基群相对易于适合周围水
分子的结构[ 16] ; 在所有二糖中, 海藻糖具有最小的
视比容,与水分子的亲和力最强 [ 17] ; 与其它双糖相
比,海藻糖能把生物材料包封在一种更刚性的结构
中,因此,抗冷冻脱水能力更强[ 1 8] ; 海藻糖形成水-
质构的能力强于蔗糖和乳糖,而这种性质与它的抗
逆保护性质有关[ 19~ 21] 。
蔗糖和乳糖同时添加, 对 SOD的冻干保护效果
优于单独处理组, 可能由于蔗糖和乳糖单独使用时,
保护性能较弱,使用两种或两种以上的保护剂可以
弥补单一保护剂的不足 [ 22~ 24]。
糖对蛋白质的保护作用大小有时依赖于其浓
度,通常在某个浓度范围内,保护效果随着浓度的升
高而增加, 当达到某一浓度时, 保护作用达到最大
值,而此后再增加浓度, 保护效果不再增加,有时反
而降低[ 22, 25~ 27]。本试验中,当蔗糖和乳糖浓度达到
0. 3%时,叶蛋白中 SOD活性保存率低于对照组。
糖类冻干保护剂在一定浓度范围内对苜蓿叶蛋
白中 SOD 活性具有保护作用, 其中海藻糖处理
( 0. 1%、0. 2%和 0. 3%)、0. 1%和 0. 2%乳糖处理、
混合糖处理中酶活性保存率均显著高于对照 ( P<
0. 05) , 其中 0. 3%海藻糖处理和 1B 1 比例的蔗糖
和乳糖组合处理保护效果最好, SOD活性保存率均
在 98%以上; 0. 1%和 0. 2%蔗糖的保护效果不明
显; 0. 3%蔗糖和 0. 3%乳糖处理对 SOD未起到保护
作用,其酶活性保存率均显著低于对照( P< 0. 05)。
520
第 5期 薛艳林等: 糖类对苜蓿叶蛋白中 SOD的冻干保护作用
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(责任编辑 梁艳萍 李 平)
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