一种酶解法生产降血糖肽过程的实时监控方法技术

本发明专利技术公开了一种用于酶解法生产降血糖肽过程的实时监控方法，通过采用旁路的方法检测酶解液的拉曼光谱，然后对拉曼光谱数据的处理，建立二级结构组成比例与酶解蛋白抑制α‑葡萄糖苷酶活性的模型，从而实现对蛋白酶解液的α葡萄糖苷酶抑制率进行实时监控。本发明专利技术通过采集降血糖肽的制备过程中的拉曼光谱，对其进行分析计算，能够得到酶解反应产物对α葡萄糖苷酶抵制活性，具有方便、速度快的优点。此外，在检测过程中，无需化学试剂，检测成本低，并且不会对环境造成污染，这些优点是湿化学检测方法无可比拟的。

Real time monitoring method for producing hypoglycemic peptide by enzymolysis

The invention discloses a method for real-time monitoring of enzymatic production of hypoglycemic peptide process, Raman spectroscopy by using the method of bypass detection of enzyme solution, and then processing of Raman spectrum data, establish the two level structure and the proportion of protein enzyme inhibition of alpha glycosidase activity in GRAPES model, in order to achieve a grape glycosidase on protease hydrolysate by real-time monitoring the inhibition rate. The invention analyzes and calculates the Raman spectrum in the preparation process of the hypoglycemic peptide, and can obtain the activity of the enzymolysis product resisting the activity of alpha glucosidase, and has the advantages of convenience and fast speed. In addition, in the detection process, without chemical reagents, the detection cost is low, and no pollution to the environment, these advantages are wet chemical detection methods unparalleled.

【技术实现步骤摘要】
一种酶解法生产降血糖肽过程的实时监控方法
本专利技术属于食品生物
，具体涉及一种酶解法生产降血糖肽过程的实时监控方法，更具体地涉及利用拉曼光谱监控麦胚蛋白降血糖肽制备过程的方法。
技术介绍
随着经济水平的不断提高，人们饮食条件越来越好，然而缺乏运动以及不合理的生活作息，导致糖尿病的发病率逐年增加。长期高血糖会导致蛋白尿、高血压、动脉粥样硬化、神经系统病变和感染等并发症状，严重影响着人类健康。α-葡萄糖苷酶抑制剂是一类抑制小肠内α-葡萄糖苷酶活性的物质，可以显著降低人们的餐后血糖。开发新型α-葡萄糖苷酶抑制剂是众多研究人员的努力方向。近年来，已有利用山杏、杂色蛤、蚕丝、蛋清和乳清原料制备降血糖肽的报道。小麦是我国的主要粮食作物之一，麦胚是小麦加工过程中的副产品。麦胚虽然只在小麦麦粒中占1.3％～3.8％，但它是小麦籽粒中最重要的精华部分，麦胚中含有众多优质蛋白、脂肪和维生素矿物质等营养物，还含有多种具有生物活性的物质，如GSH、黄酮类物质、二十八烷醇、麦胚凝集素等，有着“人类天然营养宝库”的美称。近年来，随着国内外学者和企业对小麦麦胚中胚芽油和维生素E的开发利用。人们只看到小麦胚芽油的营养价值，却忽视了麦胚蛋白，它占全部麦胚质量的30％，长期以来没有得到很好的利用，因此是巨大的资源浪费，目前人们开始越来越关注脱脂麦胚的后加工处理。研究表明，麦胚蛋白经胰蛋白酶水解后得到的多肽具有抑制α葡萄糖苷酶作用，有好的降血糖效果。目前已经建立一套完整的酶解制备、多肽分离纯化的工艺路线。蛋白质酶解是一个复杂的变化过程。由于受底物浓度、蛋白酶浓度、外界因素(超声波、微波等)影响，导致酶解反应终点控制难以进行，质量难以控制。降血糖肽的活性是通过生化的方法，检测其对α-葡萄糖苷酶的抑制效果。该方法耗时长，无法用于酶解反应的实时监控。因此迫切需要建立一种快速监控酶解目标产物含量或活性的方法，以期获得更多高效的目标产物，将有利于提高降血糖肽产品的稳定性，确保产品质量的可靠性。此外，对于其他酶解反应过程的监控也有广阔的应用前景。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术通过在线获得酶解反应液的拉曼光谱，并对拉曼光谱进行一系列的处理，通过基线校正，退卷积分峰，非线性拟合，计算酶解反应液中蛋白的二级结构组成，将这些二级结构的变化与降血糖肽的活性建立关联，从而实现对酶解反应的实时监控，即提出一种酶解法生产降血糖肽过程的实时监控方法，本方法可以实现提高麦胚降血糖肽的产率，便于大规模生产的应用。技术方案：为实现上述技术目的，本专利技术的酶解法生产降血糖肽过程的实时监控方法，包括如下步骤：(1)采用旁路设置石英流动比色池的方法检测酶解液的拉曼光谱：酶解反应池的酶解液通过泵由管路进入旁路的石英流动比色池，再经管路流回酶解反应池，激光光源经光纤耦合探头照射在石英流动比色池内的酶解液上，拉曼信号也经光纤耦合探头收集进入光谱仪，从而获得酶解液的拉曼光谱；(2)拉曼光谱数据的处理：对拉曼光谱进行剪切，范围1700～1645cm-1，进行基线校正，采用二次多项式的平滑方法，窗口宽度5-11点；基线校正选择Rubberband校正、基线点数48-64，傅立叶白退卷积选择Lorentzian函数，其中，退卷积因子2、噪声减低因子0.5，退卷积结束进行基线校正，基线校正的参数同上；谱线拟合在1700～1645cm-1范围内分配9-15个拟合峰进行拟合，最终获得子峰，计算各子峰的面积；根据子峰的峰位，指认子峰所属的二级结构，最终计算出α-helix、random-coil、β-sheet和β-turn的组成比例，指认的规则是：1650～1660cm-1为α-helix，1660～1665cm-1为random-coil，1665～1680cm-1为β-sheet，1680～1700cm-1为β-turn；(3)建立二级结构组成比例与酶解蛋白抑制α-葡萄糖苷酶活性的模型：采用非线性支持向量机(SVM)的方法，建立酶解液蛋白二级结构的组成与其抑制α-葡萄糖苷酶活性的非线性支持向量机模型，其中，非线性支持向量机采用高斯核函数，根据训练集的留一法交叉验证来优化获得惩罚系数c、损失函数参数ε和高斯参数γ；(4)对蛋白酶解液的α葡萄糖苷酶抑制率进行实时监控：在酶解过程中，根据步骤(1)动态获得酶解液的拉曼光谱，根据步骤(2)解析拉曼光谱，获得蛋白二级结构的组成，通过步骤(3)获得的非线性支持向量机模型，计算得到酶解液对α葡萄糖苷酶的抑制率。优选地，步骤(1)中激光光源的功率150W～300W。具体地，所述的酶解液为麦胚蛋白酶解液。有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：(1)本专利技术通过采集降血糖肽的制备过程中的拉曼光谱，对其进行分析计算，能够得到酶解反应产物对α葡萄糖苷酶抵制活性，具有方便、速度快的优点。此外，在检测过程中，无需化学试剂，检测成本低，并且不会对环境造成污染。这些优点是湿化学检测方法无可比拟的。(2)本专利技术方法能够提高工业化生产麦胚降血糖肽的质量，因而产品能够更好的降低糖尿患者的血糖浓度，提高了人们的健康水平，有极大的社会价值，同时也有巨大的经济价值。(3)本专利技术方法不仅对于麦胚降血糖肽的制备有效，也对酶解方法制备其他功能性肽也有借鉴作用。附图说明图1为实施例1麦胚蛋白酶解后的拉曼图谱；图2为实施例1拉曼图谱剪切后图谱；图3为基线校正后图谱；图4傅立叶自退卷积拟合图谱。具体实施方式本专利技术提供了一种拉曼光谱监控麦胚降血糖肽制备的方法，实现对麦胚降血糖肽制备过程的实时监控，便于工业化的高效生产和管理，对于产品质量稳定性、可靠性有重要的保障作用。以下通过具体的实施例详细说明本专利技术。实施例1浓度0.8％(W/V)的麦胚蛋白溶液，加胰蛋白酶量5000U/g。采用超声酶解方法，超声波频率28kHz，功率100。通过旁路石英流动比色池在5分钟内采集酶解液的拉曼光谱。图1是酶解5分钟时的拉曼光谱。实施例2对实施例1所获拉曼光谱在范围1700～1645cm-1内进行剪切，结果如图2所示。基线校正，采用二次多项式的平滑方法，窗口宽度5点。基线校正选择Rubberband校正、基线点数64，结果如图3所示。傅立叶自退卷积选择Lorentzian函数(退卷积因子2、噪声减低因子0.5，分配9-15个拟合峰进行拟合，最终获得子峰，如图4所示。根据指认规则，最终计算出α-helix、random-coil、β-sheet和β-turn的组成比例分别为24.5％、11.9％、38.7％和24.7％。实施例3浓度0.8％(W/V)的麦胚蛋白溶液50mL，加胰蛋白酶量5000U/g。使用功率为60W，频率为65kHz的超声波，在48℃下酶解，分别在0、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50min采集样品的拉曼光谱。同时在这些时间点，取样，灭酶，检测酶解液的抑制；参照实施例1和实施例2的方法，分别对在上述时间点的拉曼光谱在1700～1645cm-1范围进行剪切，基线校正。采用二次多项式的平滑方法，窗口宽度5点。基线校正选择Rubberband校正、基线点数64，傅立叶白退卷积选择Lorentzian函数(退卷积因子2、噪声减低因子0.5)。在1700～1645cm-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种酶解法生产降血糖肽过程的实时监控方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)采用旁路设置石英流动比色池的方法检测酶解液的拉曼光谱：酶解反应池的酶解液通过泵由管路进入旁路的石英流动比色池，再经管路流回酶解反应池，激光光源经光纤耦合探头照射在石英流动比色池内的酶解液上，拉曼信号也经光纤耦合探头收集进入光谱仪，从而获得酶解液的拉曼光谱；(2)拉曼光谱数据的处理：对拉曼光谱进行剪切，范围1700～1645cm

【技术特征摘要】
1.一种酶解法生产降血糖肽过程的实时监控方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)采用旁路设置石英流动比色池的方法检测酶解液的拉曼光谱：酶解反应池的酶解液通过泵由管路进入旁路的石英流动比色池，再经管路流回酶解反应池，激光光源经光纤耦合探头照射在石英流动比色池内的酶解液上，拉曼信号也经光纤耦合探头收集进入光谱仪，从而获得酶解液的拉曼光谱；(2)拉曼光谱数据的处理：对拉曼光谱进行剪切，范围1700～1645cm-1，进行基线校正，采用二次多项式的平滑方法，窗口宽度5-11点；基线校正选择Rubberband校正、基线点数48-64，傅立叶白退卷积选择Lorentzian函数，其中，退卷积因子2、噪声减低因子0.5，退卷积结束进行基线校正，基线校正的参数同上；谱线拟合在1700～1645cm-1范围内分配9-15个拟合峰进行拟合，最终获得子峰，计算各子峰的面积；根据子峰的峰位，指认子峰所属的二级结构，最终计算出α-helix、random-coil、β-sheet和β-turn的组成比例，指认的...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜辉，朱胜虎，余永建，熊孟，贾俊强，江明珠，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32