壳寡糖金属配合物对肽键的水解作用

Some natural proteinases could be applied to produce some food with easy digested, higher nutrition or lower irritability food and functional peptides, but they have much weakness, influencing them to be applied in food indutry. If an artificial metalloprotease is synthesized, having virtures without the weakness of natural proteinases,and hydrolyzing harmful protein in food, it will be very valuable application in food industry, but this artificial metalloprotease is not reported in food science field up to now, even the reports about production development in food industry. The mainly research contents of this item are to study an artificial metalloprotease, according to the hydrolysis mechanism of natural proteinase, prepared from edibility chitosan oligosaccharide and necessary mineral elements being as peptide chains and central atoms of the metalloprotease respectively; to confirm the relationship between struction and function of the metalloprotease by the group specificity, peptide bond specificity and hydrolysis efficiency; to explore the hydrolysis mechanism of the metalloprotease;and to definite the effects of some microenvironment on the hydrolysis and specificity hydrolysis for harmful proteins in food by the metalprotease. The results of this item will provide very valuable basic information for hydrolyzing protein, preparing activity peptides and removing harmful protein for food industry, and some sugestion for utilizing chitosan resource and developing some medication efficiently.

应用天然蛋白酶可生产易消化、高营养、低过敏的食品及活性肽等，但存在诸多弱点，影响其规模化应用。若开发既有天然酶特性又克服其弱点、还可水解食品中有害蛋白的蛋白酶模拟物,则极具应用价值，但目前国内外尚未见可用于食品领域的蛋白酶模拟物的基础性研究报道，更未见其产品开发。本项目根据蛋白酶的催化水解机理，用可食性壳寡糖"糖链"模拟酶分子"肽链"，并通过化学修饰以模拟蛋白酶的活性中心，用必需的金属原子作为辅助因子或中心原子，以"相对专一性"或"键专一性"及水解效率为指标，确定壳寡糖金属配合物的结构与功效的关系，探索其对肽键水解的机理，明确影响水解作用体系的微环境及对食品中有害蛋白进行特异性水解作用。该项目成果为今后食品工业开发具有蛋白质水解、活性肽制备、有害蛋白清除等多种功效的蛋白酶模拟物系列产品提供基础性资料，对虾蟹壳资源的高值化利用、无机生物化学及相关药物的发展也具有重要的参考作用。

酶是具有特殊功能的蛋白质，它具有底物特异性和反应专一性，能够在温和条件下专一性地催化某些化学反应。但是普通蛋白酶有诸多的弱点，大大影响了其规模化应用。而金属酶模拟物的研究一直是无机生物化学领域的热点研究内容。这种具有模拟酶作用的金属配合物，在研究过程中，不受到光照、温度、pH值等因素的影响，作用条件可随反应环境所需调节，成本低、结构明确又方便与底物分离，为深入分析揭示水解机理提供了便利的条件。本项目基于天然金属酶催化水解机理和食品质量与安全的要求，选择了壳寡糖/壳聚糖等作为配体，Cu、Ce、Co等金属离子为中心原子，制备出多种金属配合物，研究了它们对肽键的水解作用。然后通过对金属配合物的结构与肽键类型及水解产物之间关系的分析以及通过结构改性等实验，探讨了金属配合物对肽键的水解作用机理，确定了最佳水解条件。.本项目选用了含有丰富-OH或-NH2的多糖作为蛋白酶模拟物的配体主体，并通过脱乙酰度和修饰的不同改变其官能团，然后与不同金属离子配位制备出具有水解活性的金属配合物。在37℃和pH 7.0的条件下，检测了上述配合物与人工合成的含有不同肽键的寡肽的水解作用效果，用高效液相色谱-电喷雾飞行时间质谱（HPLC/ESI-TOF-MS）等技术分析了寡肽的水解产物，从中筛选出了3类具有高效水解作用的目标金属配合物，并进行了结构表征，确定了构效关系。.通过响应面实验，确定了最佳水解条件。采用Tricine-SDS-PAGE电泳及HPLC/ESI-TOF-MS检测方法对最佳条件下的水解产物进行了检测，为最终揭示肽键的水解机理提供了理论依据。.本项目目前已发表高质量学术论文14篇，其中SCI源期刊10篇。培养硕士研究生2人、博士研究生1人。.本项目研究成果为今后食品工业开发具有蛋白质分子水解、活性肽制备、有害蛋白质清除等多种功效的蛋白酶模拟物系列产品提供了基础性资料，也为食品工业寻找安全、廉价以及有效的蛋白质分子水解技术提供了理论基础。