雞肉酶解物對HepG2細胞抗氧化活性及小鼠血清抗氧化酶活性的影響

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(1.華南農(nóng)業(yè)大學食品學院,廣東廣州 510642;2.畜禽產(chǎn)品精準加工和安全控制技術(shù)國家地方聯(lián)合工程研究中心,廣東廣州 510642)

2107年我國禽肉產(chǎn)量為2344.82萬t,其中雞肉占63%,達1477萬t[1]。分割是目前我國肉雞加工的主要方式,雞胸肉是肉雞分割中價格較低廉的產(chǎn)品。雞雞胸肉具有高蛋白、低脂肪、多維生素和微量元素的特點,是一種富含優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)的食材,每100 g雞肉中含有蛋白質(zhì)21.73 g[2],雞肉蛋白質(zhì)的氨基酸組成比例平衡,檢測得到鮮味氨基酸和抗氧化性氨基酸含量較高[3]。

本文在前期研究得出雞肉鹽溶蛋白酶解物SSPH(Salt-Soluble Protein Hydrolysate,SSPH)和雞肉肌纖蛋白酶解物MFH(Muscle Fibrin Hydrolysate,MFH)具有良好體外抗氧化效果的基礎上[10,15],開展了HepG2細胞抗氧化和小鼠體內(nèi)抗氧化酶活性的研究。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

雞胸肉(黃羽肉雞) 廣州市江豐實業(yè)股份有限公司卓味家禽加工廠提供;酸性蛋白酶(10萬U/g,實測9.8萬U/g) 南寧龐博生物工程有限公司;人肝癌細胞株HepG2 購自中國科學院腫瘤細胞庫;昆明種雄性小白鼠(Specific pathogen Free,SPF級) 廣東省醫(yī)學動物實驗中心[實驗動物生產(chǎn)許可證號:SCXK(粵)2013-0002];舒克貝塔實驗鼠維持飼料(小鼠飼料)[全價顆粒飼料,生產(chǎn)許可證:蘇飼證(2014)01008,營養(yǎng)成分執(zhí)行標準:GB 14924.3-2010,其中,飼料中的粗蛋白含量≥180 g/kg] 江蘇省協(xié)同醫(yī)生物工程有限責任公司;過氧化氫酶試劑盒(貨號:A007-1-1)、超氧化物歧化酶試劑盒(貨號:A001-3)、谷胱甘肽過氧化物酶試劑盒(貨號:A005) 南京建成生物工程研究所;DMSO(Dimethyl sulfoxide二甲基亞砜)、胎牛血清(fetal bovine serum,FBS);青-鏈霉素溶液(雙抗)、DEME高糖培養(yǎng)基;HBSS(Hank’s Balanced Salt Solution,Hank’s平衡鹽溶液)、PBS(Phosphate buffered solution,磷酸鹽緩沖液) 均為細胞級,Gibco公司;MTT[Thiazolyl Blue Tetrazolium Bromide,3-(4,5-二甲基噻唑-2)-2,5-二苯基四氮唑溴鹽]、AAPH(2,2′-azobis[2-methylpropionamidine]dihydrochloride,偶氮二異丁脒鹽酸鹽)、熒光素鈉、DCFH-DA(2′,7′-Dichlorodihydrofluorescein diacetate,2′,7′-二氯熒光黃雙乙酸鹽) 均為細胞級,Sigma公司;其他試劑和藥品 均為分析純。

多功能酶標儀 美國PerkinElmer;Costa 96孔板美國Corning;25 cm2-透氣蓋細胞培養(yǎng)瓶 美國Corning;CO2細胞培養(yǎng)箱 新加坡ESCO;UV1240分光光度計 島津;DY89-Ⅱ型電動玻璃勻漿機 寧波新芝公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 酸性蛋白酶酶解制備雞肉酶解產(chǎn)物 以雞胸肉為原料,經(jīng)特定工藝提取雞肉鹽溶蛋白(Salt-Soluble Protein,SSP)及雞肉肌纖蛋白(Muscle Fibrin,MF),經(jīng)酸性蛋白酶酶解制備獲得深度酶解的雞肉鹽溶蛋白酶解物SSPH和肌纖蛋白酶解物MFH。SSP酶解條件:底物濃度為7.0%(w/v)蛋白質(zhì)含量、E∶S=1 ku/g蛋白質(zhì)、溫度45 ℃、pH4.0、酶解8 h,酶解物中肽(含氮物)含量27.33 mg/mL;MF酶解條件:底物濃度為7.0%(w/v)蛋白質(zhì)含量、E:S=3 ku/g蛋白質(zhì)、溫度45 ℃、pH4.5、酶解8 h,酶解物中肽(含氮物)含量32.31 mg/mL。采用高效凝膠色譜法(色譜柱:TSKgel 2000 SWXL 300 mm×7.8 mm)對SSPH及FMH進行分子量分布檢測,結(jié)果如表1所示。

表1 雞肉酶解物SSPH與MFH分子量分布所占百分含量(%)Table 1 The molecular weight distribution ofchicken enzymatic lysates SSPH and MFH(%)

1.2.2 雞肉酶解物HepG2細胞的抗氧化活性實驗

1.2.2.1 HepG2細胞培養(yǎng) 將HepG2細胞按常規(guī)方法復蘇后,置于含有質(zhì)量分數(shù)10%胎牛血清、1%非必需氨基酸、1% L-谷氨酰胺和1%雙抗的低糖DMEM培養(yǎng)液中,37 ℃、5% CO2的濕潤培養(yǎng)箱中進行培養(yǎng),隔天更換培養(yǎng)液,待細胞貼壁融合率達80%左右時,用含質(zhì)量分數(shù)0.02% EDTA的0.25%胰酶消化細胞,按1∶3傳代。取對數(shù)生長期細胞進行實驗[16]。

表2 小鼠實驗分組表Table 2 Mice experimental grouping table

1.2.2.2 雞肉酶解物對HepG2細胞存活率的影響 為避免雞肉酶解物對細胞的毒性作用,確定后續(xù)實驗的樣品濃度,進行不同濃度條件下樣品對HepG2細胞的存活率實驗。取對數(shù)期的HepG2細胞配制成濃度為6×104個/mL的懸液,接種到Costa 96孔板中,每孔加100 μL,于培養(yǎng)箱中進行貼壁培養(yǎng)24 h。培養(yǎng)結(jié)束后棄去培養(yǎng)基,用PBS清洗細胞3次,樣品組加入雞肉酶解物,使培養(yǎng)孔中樣品最終濃度分別為50、125、250、500、1000 μg/mL,對照組加入相同體積的無FBS培養(yǎng)液,每組設置5個平行孔,分別于24、48、72、96 h在每孔中加入20 μL濃度為5 mg/mL的MTT試劑,4 h后吸出培養(yǎng)液,加入DMSO 150 μL溶解沉淀,測定490 nm處吸光值,按照式(1)計算細胞存活率[17]。

式(1)

式中:As:樣品組吸光值;Ab:對照組吸光值;Ac:空白組吸光值。

1.2.2.3 雞肉酶解物對HepG2細胞的熒光強度影響 采用細胞內(nèi)熒光強度測定法,參考文獻[18]。取對數(shù)期的HepG2細胞,接種于Costa 96孔板,每孔100μL,約6×104個/mL,加入用DMEM基礎培養(yǎng)基稀釋好的DCFH-DA液100 μL與樣品溶液,使得DCFH-DA終濃度為25 μmol/L,雞肉酶解物最終濃度為12.5、25、50、75、125、250 μg/mL,每個濃度設置5個孔,在37 ℃,5%的CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)60 min后棄去培養(yǎng)液,加入濃度600 μmol/L ABAP液100 μL,反應10 min,用多功能酶標儀測其熒光值TC。測定條件:溫度37 ℃,發(fā)射波長538 nm,激發(fā)波長485 nm,每5 min測定一次,跟蹤測定1 h,得到熒光值TC。用 DCFH-DA溶液與含有濃度600 μmol/L的AAPH的HBSS液處理的細胞為陽性對照PC;用DCFH-DA溶液與不含有AAPH的HBSS處理的細胞為陰性對照NC。

1.2.2.4 雞肉酶解物對HepG2細胞的抗氧化活性影響 用Origin 8.0軟件計算時間-熒光強度曲線下的積分面積,并按照式(2)計算細胞內(nèi)抗氧化活性值(cellular antioxidant activity,CAA)。

式(2)

1.2.3 雞肉酶解物對小鼠體內(nèi)抗氧化酶活性的影響

1.2.3.1 實驗小鼠準備 選用4周齡雄性成年昆明種小鼠,適應性喂養(yǎng)(溫度保持22±2 ℃,相對濕度保持50%±10%,噪音<60 dB,模擬白天和晚上的時間間隔為12 h,自由進食和飲水);一周后,體重達(27±0.6) g,開始實驗[19]。

1.2.3.2 實驗小鼠分組 將60只小鼠隨機分為6組,每組10只,實驗前逐只稱重,使組間初重差異不顯著(P>0.05)。設置生理鹽水對照組(Saline control,SC)和雞肉勻漿對照組(chicken homogenate control)CHC;實驗組為SSPH和MFH,分別設置40和200 mg/kg·bw·d兩個劑量,每只胃飼(灌胃方法)容量均0.2 mL/d[4]。實驗分組如表2所示。

1.2.3.3 小鼠飼養(yǎng) 實驗小鼠集中飼養(yǎng)于華南農(nóng)業(yè)大學動物實驗中心[許可證編號:SYXK(粵)2014-0136]。每天上午10:00～11:00按時胃飼,定期稱重,實驗為期28 d。

1.2.3.4 血清抗氧化酶活性測定 末次小鼠胃飼后經(jīng)30 min休息,將小鼠放入放于水深為30 cm,水溫為(25±1) ℃的實驗水箱中游泳30 min后取出,目內(nèi)眥靜脈采血,血液經(jīng)3000 r/min離心10 min,收集上層血清,用于測定各項抗氧化酶活性。

谷胱甘肽過氧化物酶(Glutathione peroxidase,GSH-Px)、超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)、過氧化氫酶(catalase,CAT)的活性測定:采用分光光度法,分別參照相應試劑盒說明書測定。其中,GSH-Px酶活定義為扣除非酶促反應作用,使反應體系中GSH濃度降低1 μmol/L為一個酶活力單位(U);SOD酶活,以SOD抑制率達50%時所對應的酶量為一個SOD活力單位(U);CAT酶活為反應體系中1 mL血清1 s分解1 μmol/L的H2O2的量為一個活力單位(U)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 19、統(tǒng)計軟件進行單因素方差分析ANOVA,組間比較用LSD法,采用Origin 8進行面積積分計算,用Excel進行實驗數(shù)據(jù)做圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 雞肉酶解物對HepG2細胞抗氧化活性的影響

2.1.1 雞肉酶解物濃度對細胞活性的影響 為了解雞肉酶解物是否對HepG2細胞存在毒性作用,確定后續(xù)實驗的樣品濃度,進行不同濃度條件下樣品對HepG2細胞的存活率實驗,實驗結(jié)果如圖1所示。

圖1 雞肉酶解物濃度對HepG2細胞存活率的影響Fig.1 Effect of chicken enzymatic hydrolysatesconcentration on the survival rate of HepG2 cells

圖1結(jié)果顯示,雞肉酶解物SSPH濃度在50～500 μg/mL范圍內(nèi),HepG2細胞的成活率均介于87.02%～89.87%;MFH濃度在50～250 μg/mL范圍內(nèi),HepG2細胞的成活率均大于90%,濃度500 μg/mL時降為84.50%,濃度增加導致細胞成活率降低。圖1結(jié)果表明,雞肉酶解物SSPH及MFH對HepG2細胞均不存在毒性,高濃度條件下細胞成活率降低,應該是因為高滲透壓引起的。

2.1.2 雞肉酶解物對HepG2細胞抗氧化活性的影響

2.1.2.1 雞肉酶解物對HepG2細胞的熒光強度的影響 雞肉酶解物對HepG2細胞熒光強度的實驗結(jié)果如圖2所示。

圖2 雞肉酶解物對HepG2細胞熒光強度的影響Fig.2 Effect of chicken enzymatic hydrolysateson fluorescence intensity of HepG2 cells

圖2結(jié)果顯示,HepG2細胞熒光強度隨雞肉酶解物濃度的增加而呈下降趨勢,且雞肉酶解物對HepG2細胞熒光強度與空白組相比均有顯著性差異(P<0.05)。DCFH-DA是非標記性的氧化敏感的熒光探針,本身無熒光,可穿過細胞膜進入細胞后,被細胞內(nèi)的酯酶水解，生成不能通透細胞膜且無熒光的DCFH,DCFH-DA熒光探針很容易地被裝載到細胞內(nèi)。進入細胞內(nèi)的ABAP裂解成活性氧(ROS),可將DCFH氧化生成帶有熒光的DCF,通過檢測DCF的熒光強度來判斷細胞內(nèi)活性氧的水平,熒光強度與細胞內(nèi)活性氧水平呈正比。圖2結(jié)果表明,雞肉酶解物SSPH及MFH均能顯著降低(P<0.05)HepG2細胞內(nèi)熒光強度,消除細胞內(nèi)活性氧,提示SSPH及MFH均有明顯的抗氧化活性,且呈良好的劑量-效應關系。細胞抗氧化活性實驗中采用ABAP作為自由基來源,其產(chǎn)生的自由基性質(zhì)更接近于生物體自然狀態(tài)下產(chǎn)生的自由基,因此可以更好地分析抗氧化物質(zhì)對由自由基引起的生物膜和細胞內(nèi)物質(zhì)損失的抑制作用[20-21]。

2.1.2.2 雞肉酶解物對HepG2細胞的細胞抗氧化活性的影響 CAA是一種模擬生理條件,基于細胞模型的抗氧化實驗方法[22]。將雞肉酶解物對HepG2細胞的熒光強度用Origin 8.0軟件進行積分面積,獲得雞肉酶解物抑制ROS氧化DCFH的劑量-效應曲線,結(jié)果如圖3所示。

圖3結(jié)果顯示,雞肉酶解物SSPH及MFH均有明顯的抗氧化活性,并且存在一定的劑量-效應關系,即抗氧化效果隨SSPH及MFH濃度的增加而增強,當SSPH及MFH的濃度為150 μg/mL時,CAA值分別達到43.17%和46.64%,250 μg/mL時,CAA值分別達到48.03%和47.95%。結(jié)果表明,雞肉酶解物SSPH、MFH均具有良好的細胞ROS清除能力,且具有量效關系;雞肉酶解物MFH的清除細胞ROS能力比同等濃度的SSPH高。劉艷等[23]對烏雞低聚肽的細胞抗氧化研究結(jié)果顯示,最佳的抗氧化濃度達1000 μg/mL,Halldorsdottir等[24]研究的鱈魚蛋白酶解產(chǎn)物的ROS最強清除能力40%,因此,本研究雞肉酶解物的細胞抗氧化效果更優(yōu)。

2.3 雞肉酶解物對小鼠血清抗氧化酶活性的影響

雞肉酶解物小鼠血清SOD、CAT及GSH-Px等抗氧化酶活性的影響結(jié)果如表3所示。

表3 雞肉酶解物對小鼠血清抗氧化酶活性的影響Table 3 Effect of chicken enzymatic hydrolysates on antioxidative enzyme activity of mouse serum

圖3 雞肉酶解物抑制ROS氧化DCFH的劑量-效應曲線圖Fig.3 Dose-effect curve of chicken enzymatichydrolysates inhibiting ROS oxidation of DCFH

表3結(jié)果顯示,雞肉勻漿對照組除GSH-Px酶活顯著高于(P<0.05)生理鹽水對照組外,SOD及CAT酶活均差異不顯著(P>0.05)。高劑量SSPH小鼠血清中的SOD、CAT及GSH-Px三種抗氧化酶酶活性均極顯著高于(P<0.01)生理鹽水對照組及雞肉勻漿對照組;低劑量SSPH小鼠血清SOD酶活顯著高于(P<0.05)雞肉勻漿及生理鹽水對照組,GSH-Px酶活極顯著高于(P<0.01)生理鹽水對照組,但與雞肉勻漿組間差異不顯著,CAT酶活與兩個對照組間差異不顯著(P>0.05)。高劑量MFH小鼠血清中的SOD及GSH-Px兩種抗氧化酶活性均極顯著高于(P<0.01)雞肉勻漿對照組及生理鹽水對照組,CAT酶活顯著高于(P<0.05)兩對照組;低劑量MFH小鼠血清SOD及CAT酶活顯著高于(P<0.05)生理鹽水對照組,GSH-Px酶活極顯著高于(P<0.01)生理鹽水對照組,而與高劑量雞肉勻漿對照組相比,三種抗氧化酶的酶活均差異不顯著(P>0.05)。生物體代謝過程中通常伴隨著產(chǎn)生自由基,它們會損傷蛋白質(zhì)、核酸、物膜,加速機體的衰老和死亡。生物體內(nèi)有一套完善的抗氧化酶系統(tǒng),使自由基的產(chǎn)生與消除處于動態(tài)平衡。生物抗氧化酶系統(tǒng)的主要成員包括:超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)、過氧化氫酶(CAT)等[25]。研究結(jié)果表明,雞肉蛋白質(zhì)經(jīng)深度酶解處理后,能夠有效提高其對小鼠抗氧化酶活性。研究結(jié)果與林琳等[26]、Sun等[27]及Nazeer等[28]的研究成果相一致,動物源性蛋白質(zhì)酶解物具有較強的抗氧化活性,表現(xiàn)在提高小鼠或大鼠血液中SOD、CAT和GSH-Px的活力,通過增強機體抗氧化酶的活力,增強機體清除自由基的能力,維持著機體內(nèi)部氧化-抗氧化作用的動態(tài)平衡,保證生物體的正常生命活動。

3 結(jié)論

通過雞肉酶解物SSPH及MFH對HepG2細胞抗氧化活性分析,結(jié)果顯示,當SSPH及MFH的濃度為150 μg/mL時,細胞抗氧化活性CAA值分別達到43.17%和46.64%,表明二者均具有良好的HepG2細胞ROS清除能力,且呈良好的劑量-效應關系。在HepG2細胞培養(yǎng)中,雞肉酶解物SSPH和MFH的添加濃度為500 μg/mL時,HepG2細胞的成活率為84.50%和89.87%,雞肉酶解物對HepG2細胞均不存在毒性。細胞抗氧化實驗中,實驗組的HepG2細胞內(nèi)熒光強度均顯著低于(P<0.05)空白對照組,并隨雞肉酶解物濃度增加而降低。通過雞肉酶解物SSPH及MFH對小鼠體內(nèi)抗氧化酶活性的分析,結(jié)果顯示,胃飼劑量為40 mg/kg·bw·d的SSPH組的CAT酶活性與生理鹽水及雞肉勻漿對照組間差異不顯著,給小鼠胃飼雞肉酶解物SSPH及MFH劑量為200 mg/kg·bw·d后,小鼠血清中的SOD、CAT及GSH-Px抗氧化酶活性均極顯著(P<0.01)或顯著(P<0.05)高于生理鹽水對照組及同劑量雞肉勻漿對照組,表明雞肉酶解物SSPH及MFH能有效提高小鼠體內(nèi)抗氧化酶活性,促進實驗小鼠的體內(nèi)抗氧化能力。