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酶解芝麻蛋白肽及其亚铁螯合物：制备工艺、特性与应用潜力

一、绪论

1.1研究背景与意义

随着人们健康意识的提高，对功能性食品和营养补充剂的需求日益增长。生物活性肽作为一类具有特殊生理功能的物质，在食品、医药等领域展现出巨大的应用潜力。芝麻作为一种富含蛋白质的油料作物，其蛋白资源的开发利用备受关注。酶解芝麻蛋白制备的芝麻蛋白肽具有多种生物活性，如抗氧化、降血压、抗菌等。将芝麻蛋白肽与亚铁离子螯合形成的亚铁螯合物，不仅能够提高铁的生物利用度，还能赋予其更多的功能特性，如增强抗氧化性、改善风味等。因此，研究酶解芝麻蛋白肽及其亚铁螯合物的制备与特性，对于开发新型功能性食品、解决铁缺乏问题以及提高芝麻资源的附加值具有重要的理论和实际意义。

1.2生物活性肽概述

生物活性肽是指一类由氨基酸组成，具有特殊生理功能的小分子肽。这些肽在生物体内发挥着多种重要作用，如调节血压、血脂、血糖，增强免疫力，抗氧化，抗菌等。生物活性肽的生理功能与其氨基酸组成、序列和结构密切相关。例如，某些富含疏水性氨基酸的肽具有较强的抗氧化活性，而含有特定氨基酸序列的肽则可能具有降血压或抗菌作用。

生物活性肽的制备方法主要包括提取法、发酵法和酶解法。提取法是从天然原料中直接提取生物活性肽，这种方法简单易行，但产量较低，且分离纯化过程较为复杂。发酵法是利用微生物发酵产生生物活性肽，该方法具有成本低、产量高的优点，但发酵过程难以控制，产品质量不稳定。酶解法是目前应用最为广泛的制备方法，它是利用蛋白酶对蛋白质进行水解，从而得到具有不同活性的肽段。酶解法具有反应条件温和、水解程度可控、产品质量稳定等优点。

生物活性肽的分离纯化是获得高纯度、高活性肽的关键步骤。常用的分离纯化方法包括超滤、凝胶过滤色谱、离子交换色谱、反相高效液相色谱等。超滤是根据分子大小对肽进行分离，可去除大分子杂质和未水解的蛋白质。凝胶过滤色谱利用分子筛原理，根据肽的分子量大小进行分离。离子交换色谱则是根据肽的电荷性质进行分离，可有效去除带电杂质。反相高效液相色谱具有分离效率高、分析速度快等优点，可用于制备高纯度的生物活性肽。

1.3蛋白肽亚铁螯合物概述

1.3.1铁的功能及铁缺乏

铁是人体必需的微量元素之一，在人体生理活动中扮演着至关重要的角色。它是血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素酶等多种生物分子的重要组成成分，参与氧气运输、能量代谢、细胞呼吸等生理过程。在氧气运输方面，铁与血红蛋白结合，形成氧合血红蛋白，将氧气从肺部输送到全身各组织器官，确保细胞的正常代谢和功能。在能量代谢中，铁参与细胞色素酶等的合成，这些酶在氧化还原反应中起着关键作用，促进能量的产生和利用。铁还对维持机体免疫系统的正常运转、参与维生素A和其他营养元素的代谢过程等方面具有重要影响。

然而，全球范围内铁缺乏现象较为普遍，尤其是在发展中国家。铁缺乏会导致缺铁性贫血，影响人体健康。对于儿童来说，缺铁会影响其生长发育和智力发育，导致学习困难、注意力不集中、免疫力下降等问题，严重影响儿童的生活质量和未来发展。孕妇缺铁则可能增加早产、低体重儿出生的风险，对母婴健康造成威胁。此外，铁缺乏还会导致成年人工作能力下降、易疲劳、抵抗力降低等，影响日常生活和工作。

1.3.2蛋白肽亚铁螯合物的特点

与传统的补铁剂（如硫酸亚铁、葡萄糖酸亚铁等）相比，蛋白肽亚铁螯合物具有独特的优势。传统补铁剂存在一些缺点，如在胃肠道中易受胃酸和其他物质的影响，导致铁的吸收率较低；同时，它们往往具有较强的金属味，口感较差，影响患者的服用依从性；此外，部分传统补铁剂还可能对胃肠道产生刺激，引起恶心、呕吐、便秘等不良反应，给患者带来不适。

而蛋白肽亚铁螯合物则具有良好的溶解性和稳定性。蛋白肽的存在为亚铁离子提供了稳定的环境，使其在胃肠道中不易被氧化和沉淀，从而提高了铁的吸收率。研究表明，蛋白肽亚铁螯合物的吸收率可比传统补铁剂提高数倍。同时，蛋白肽的口感较好，能够掩盖亚铁离子的金属味，改善产品的口感，提高患者的服用依从性。此外，蛋白肽亚铁螯合物对胃肠道的刺激性较小，减少了不良反应的发生，更加安全可靠。

1.3.3蛋白肽亚铁螯合物的生物利用度

蛋白肽亚铁螯合物的生物利用度受多种因素影响。肽的氨基酸组成和序列对其生物利用度有重要影响。不同氨基酸组成和序列的肽与亚铁离子的螯合能力不同，从而影响螯合物的稳定性和吸收效率。例如，含有组氨酸、半胱氨酸等氨基酸的肽，由于其侧链上的特殊基团能够与亚铁离子形成稳定的配位键，可能会提高螯合物的稳定性和生物利用度。

螯合条件，如pH值、反应时间、温度等，也会显著影响蛋白肽亚铁螯合物的生物利用度。在不同的pH值条件下，肽和亚铁离子的存在形式和反应活性不同，从而影响螯合反应的进行和螯合物的结构。反应时间和温度则会影响反应的程度和速率，合适的反应