1.本发明涉及抗氧化剂领域，尤其涉及一种虾壳蛋白质美拉德反应产物在清除自由基的抗氧化剂中的应用。

背景技术：

2.氧化应激是指在辐射、过度疲劳、吸烟、酗酒等因素作用下，机体内氧化系统和抗氧化系统之间的平衡遭到破坏，产生过多活性氧簇(reactive oxygen species,ros)的状态，继而对生物大分子、细胞以及组织造成损伤。研究表明，氧化应激与多种退行性和慢性疾病的致病机理以及衰老密切相关，而抗氧化剂对氧化应激带来的危害具有一定的减缓作用。由于潜在的毒性和安全性问题，合成抗氧化剂的应用受到严格限制。比较而言，天然抗氧化剂在安全性以及人体健康方面优势明显，越来越受到欢迎。然而天然抗氧化剂在价格和抗氧性能方面的不足限制了其进一步应用，因而安全、高效、价格低廉的新型天然抗氧化剂开发与应用具有重要意义。3.美拉德反应(maillard reaction)是发生于羰基(还原糖)和氨基(蛋白质、肽、氨基酸)化合物之间的一类非酶褐变反应。食品在加工和贮藏过程中易于发生美拉德反应，形成一类类似天然物质的美拉德反应产物(maillard reaction products,mrps)，对食品色香味形成具有重要影响。除此之外，研究发现，美拉德反应产物中某些成分，如还原酮、类黑精、n以及s杂环化合物等具有一定的抗氧化活性。因此，美拉德反应改性是制备天然抗氧化剂的重要途径。考虑到蛋白质的成本问题，基于食品加工剩余物中蛋白质美拉德反应的天然抗氧化剂对降低生产成本、节约资源和保护环境具有重要意义。4.随着对虾产量的增加，约占整虾40％～60％的虾壳、虾头等虾加工下脚料数量不断增加。其中，虾壳中含有丰富的蛋白质和甲壳素。虾壳可以作为提取甲壳素的原料，但是针对虾壳蛋白质的高附加值利用却难以实现，主要原因在于虾壳蛋白质水解产物的生物活性较低，另外，相关产品的腥苦味也阻碍了其在食品相关领域的应用。

技术实现要素：

5.本发明提供一种虾壳蛋白质美拉德反应产物在清除自由基的抗氧化剂中的应用，以虾壳废弃物为原料，以虾壳蛋白质为肽来源，通过美拉德反应途径制备天然抗氧化活性物质，一方面可以充分利用食品加工剩余物资源，减少其对环境的危害，同时能够降低天然抗氧化剂的生产成本，实现虾壳蛋白质的高值化转化。6.为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种虾壳蛋白质美拉德反应产物在清除自由基的抗氧化剂中的应用，所述虾壳蛋白质美拉德反应产物采用如下方法制备：7.s1：虾壳预处理：新鲜虾壳用水清洗后过滤，在60-105℃下将虾壳烘干处理8-24h，将烘干处理后的虾壳粉碎过60-80目筛得到干料，然后向干料中加入液固比为10-30：1、浓度为5-12wt％的酸进行脱钙及软化处理，过滤后获得脱钙软化后的虾壳；8.s2：蛋白质水解：向步骤s1制得的脱钙软化后的虾壳中按2000-8000u/g虾壳加入蛋白酶水解，得到蛋白质水解液；9.s3：美拉德反应改性：向步骤s2制得的蛋白质水解液中加入浓度1-4wt％的还原糖，在50-120℃下进行美拉德反应改性，反应4-16h，制得具有清除自由基活力的虾壳蛋白质美拉德反应产物。10.进一步地，在步骤s1中，反应温度为25-70℃，反应时间为1-5h。11.进一步地，在步骤s1中，所述酸选自柠檬酸、醋酸、乳酸或盐酸中的至少一种。12.进一步地，在步骤s2中，反应条件为：ph7.5-11，温度35-55℃，时间3-8h。13.进一步地，在步骤s2中，所述蛋白酶选自碱性蛋白酶或木瓜蛋白酶中的至少一种。14.进一步地，在步骤s3中，所述还原糖选自氨基葡萄糖、核糖、果糖或壳寡糖中的至少一种。15.进一步地，在步骤s3中，美拉德反应改性条件为：ph5-9。16.进一步地，所述自由基为abts自由基、dpph自由基或·oh自由基。17.综上所述，本发明具有以下有益效果：18.第一、本技术公开的抗氧化剂来源于虾壳废弃物，原料价廉易得，制备方法简单，制备过程绿色环保，无化学残留，可操作性强。19.第二、虾壳本身具有明显腥味，主要由小分子醛、酮以及氨基化合物组成，是制约相关产品开发的关键因素；另外，水解蛋白的苦腥味主要由疏水氨基酸残基决定，也成为其在食品领域应用的主要限制因素。本技术通过酸脱除碳酸钙，通过酶水解进一步破坏虾壳结构，有利于挥发性组分释放；然后利用还原糖以及氨基酸/多肽与腥味成分的热反应，减少腥味成分含量；另一方面通过还原糖对疏水氨基酸的修饰作用，减少苦味；同时通过美拉德反应形成芳香醛、芳香酮、含硫化合物、有机酸等风味化合物，最终形成具有明显焦甜香气、而腥味和苦涩味明显弱化的抗氧化剂，产品风味良好，可应用于食品领域。20.第三、本技术通过虾壳蛋白水解肽与还原糖的美拉德反应，形成还原酮、类黑精、n、s杂环化合物等抗氧化物质，提供的虾壳蛋白美拉德反应产物对dpph、abts以及·oh自由基表现出较好的清除效果，同时具有较强的还原能力，说明具有良好的抗氧化活性，可应用于抗氧化食品中，有效提升食品抗氧化能力。21.第四、本技术提供的虾壳蛋白质美拉德反应产物具有潜在的调节人体氧化应激状态功能，易于扩大生产和推广应用，有利于虾壳废弃物资源的高值化利用。附图说明22.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。23.图1为实施例1制得的氨基葡萄糖-虾壳蛋白质美拉德反应产物对双氧水诱导的hk-2细胞活力的影响图；24.图2为实施例1制得的氨基葡萄糖-虾壳蛋白质美拉德反应产物对双氧水诱导细胞内活性氧含量的影响图；25.图3为实施例2制得的核糖-虾壳蛋白质美拉德反应产物对双氧水诱导的hk-2细胞活力的影响图；26.图4为实施例2制得的核糖-虾壳蛋白质美拉德反应产物对双氧水诱导细胞内活性氧含量的影响图；27.图5为实施例3制得的果糖-虾壳蛋白质美拉德反应产物对双氧水诱导的hk-2细胞活力的影响图；28.图6为实施例3制得的果糖-虾壳蛋白质美拉德反应产物对双氧水诱导细胞内活性氧含量的影响图；29.图7为实施例4制得的壳寡糖-虾壳蛋白质美拉德反应产物对双氧水诱导的hk-2细胞活力的影响图；30.图8为实施例4制得的壳寡糖-虾壳蛋白质美拉德反应产物对双氧水诱导细胞内活性氧含量的影响图；31.图9为实施例1-4制得的美拉德反应物对abts自由基清除活力的影响图；32.图10为实施例1-4制得的美拉德反应物对dpph自由基清除活力的影响图；33.图11为实施例1-4制得的美拉德反应物对·oh自由基清除活力的影响图；34.图12为实施例1-4制得的美拉德反应物还原能力的影响结果图。35.图13为实施例5-13制得的美拉德反应物对dpph自由基清除活力的影响图；36.图14为实施例5、14和15制得的美拉德反应的天然抗氧化剂对dpph自由基清除活力的影响图；37.图15为实施例5、16和17制得的美拉德反应的天然抗氧化剂对dpph自由基清除活力的影响图。具体实施方式38.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图1-15，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。39.实施例40.实施例141.一种虾壳蛋白质美拉德反应产物在清除自由基的抗氧化剂的制备方法，包括如下步骤42.s1：虾壳预处理：新鲜的虾壳用自来水洗涤后过滤，然后将虾壳放入80℃的烘箱中烘干处理12h，将烘干处理后的虾壳粉碎过80目筛得到干料；43.然后向干料中加入液固比为15：1、浓度为8wt％的柠檬酸，在25℃下进行脱钙及软化处理1h，破坏虾蟹壳致密的结构，提高后续蛋白酶的可及性；44.s2：蛋白质水解：向步骤s1制得的脱钙软化后的虾壳废弃物中加入蛋白酶水解，蛋白酶能够催化水解虾蟹壳蛋白质，得到蛋白质水解液；45.蛋白酶水解：酶用量5000u/g，ph＝9.5，温度40℃，时间4h；46.蛋白酶为碱性蛋白酶；47.s3：美拉德反应改性：向步骤s2制得的蛋白质水解液中加入浓度3wt％的还原糖，在90℃、ph＝7条件下进行美拉德反应改性，反应8h，制得具有清除自由基活力的虾壳蛋白质美拉德反应产物，将制得的虾壳蛋白质美拉德反应产物作为天然抗氧化剂；其中还原糖为氨基葡萄糖。48.实施例2：和实施例1的区别仅在于，在步骤s3中，还原糖为核糖。49.实施例3：和实施例1的区别仅在于，在步骤s3中，还原糖为果糖。50.实施例4：和实施例1的区别仅在于，在步骤s3中，还原糖为壳寡糖。51.实施例5：和实施例1的区别仅在于，在步骤s3中，还原糖浓度为1wt％，ph值为9。52.实施例6：和实施例5的区别仅在于，在步骤s3中，还原糖为核糖。53.实施例7：和实施例5的区别仅在于，在步骤s3中，还原糖为果糖。54.实施例8：和实施例5的区别仅在于，在步骤s3中，还原糖为葡萄糖。55.实施例9：和实施例5的区别仅在于，在步骤s3中，还原糖为木糖。56.实施例10：和实施例5的区别仅在于，在步骤s3中，还原糖为阿拉伯糖。57.实施例11：和实施例5的区别仅在于，在步骤s3中，还原糖为半乳糖。58.实施例12：和实施例5的区别仅在于，在步骤s3中，还原糖为乙酰氨基葡萄糖。59.实施例13：和实施例5的区别仅在于，在步骤s3中，还原糖为麦芽糖。60.实施例14：和实施例5的区别仅在于，在步骤s3中，ph为5。61.实施例15：和实施例5的区别仅在于，在步骤s3中，ph为7。62.实施例16：和实施例5的区别仅在于，在步骤s3中，还原糖浓度为2.5wt％。63.实施例17：和实施例5的区别仅在于，在步骤s3中，还原糖浓度为3wt％。64.性能检测试验65.1、对实施例1-4制得的天然抗氧化剂的细胞内抗氧化活性分析66.1.1研究实施例1-4制得的天然抗氧化剂对双氧水诱导的hk-2细胞活力以及细胞内活性氧的影响，分析结果见图1-8。67.实验方法：将活化的人肾小管上皮细胞(hk-2)用胰酶消化，计数，按1×104个细胞/孔，接种到96孔板中，于含5％co2的37℃温箱中孵育，细胞贴壁完全后，加入天然抗氧化剂(终浓度设置为0，0.05，0.1，0.2，0.8，1mg/ml)和双氧水处理，同时设氧化损伤组(即加50％h2o2)和正常对照组(即加天然抗氧化剂和双氧水浓度均为0)，继续培养4h后，每个浓度有6个重复。处理结束后，弃含样品和双氧水的培养基，每孔加入pbs清洗2遍后，加入100μl新鲜培养基和10μl的cck8，置于培养箱中继续培养1h后，用酶标仪测定450nm的od值。按照公式计算相对细胞存活率：[0068][0069]式中：a药品、a空白、a对照分别为样品组、空白组以及对照组的od值。[0070]细胞经双氧水和天然抗氧化剂处理后，加入10μmol/l的dcfh-da荧光探针，避光30min后，pbs洗涤2次，测荧光强度(激发488nm，发射525nm)，荧光强度用于表示细胞内活性氧水平。[0071]由图1-8可以看出，随着天然抗氧化剂浓度的增加，氧化损伤细胞的细胞存活率逐渐提高，荧光强度逐渐降低，说明天然抗氧化剂对双氧水诱导的hk-2细胞氧化应激具有较好的保护作用及细胞内活性氧清除作用。[0072]2、对实施例1-4制得的天然抗氧化剂清除自由基活性分析[0073]本技术所涉及的试剂与仪器：dpph、氨基葡萄糖(上海麦克林生化科技有限公司)，abts、tptz(上海阿拉丁生化科技有限公司)，核糖、果糖(上海生工生物工程股份有限公司)，壳寡糖(浙江金壳药业股份有限公司)，过硫酸钾、乙醇、双氧水、水杨酸、feso4等其他试剂均为分析纯；酶标仪(synergy h1mf，usa)。[0074]2.1、将上述虾壳蛋白美拉德反应产物的实施例1-4制得的虾壳蛋白美拉德反应产物用于清除abts自由基活性分析，分析结果见图9。[0075]实验方法：abts(7.00mmol/l)与过硫酸钾(2.45mmol/l)按1:1体积比混合，于室温黑暗孵育12h，获得abts自由基储备溶液，使用前用pbs(0.2mol/l，ph＝7.4)将上述储备溶液稀释至734nm处的吸光度达到0.70±0.05，即获得abts工作溶液。[0076]将样品配制成一定浓度梯度的溶液，与abts自由基工作液于室温黑暗处反应5min，用酶标仪测定其在734nm处的吸光度，按照公式计算abts自由基清除率：[0077]abts自由基清除率(％)＝(a0-a1+a2)/a0×[0078]式中：[0079]a1：100μl样品溶液与100μl稀释后的abts自由基储备溶液混合测定的吸光度；[0080]a2：100μl样品溶液与100μlpbs溶液混合测定的吸光度；[0081]a0：100μl稀释后的abts自由基储备溶液与100μl水混合测定的吸光度。[0082]由图9可以看出，虾壳蛋白美拉德反应产物的abts自由基清除抗氧化活性随着浓度的增加而增强，氨基葡萄糖-虾壳蛋白质美拉德反应产物、核糖-虾壳蛋白质美拉德反应产物、壳寡糖-虾壳蛋白质美拉德反应产物以及果糖-虾壳蛋白质美拉德反应产物的ic50值分别为0.026，0.025，0.031以及0.042mg/ml。[0083]2.2、将上述虾壳蛋白美拉德反应产物的实施例1-4制得的虾壳蛋白美拉德反应产物用于清除dpph自由基活性分析，分析结果见图10。[0084]实验方法：将样品配制成一定浓度梯度的溶液，与0.2mmol/l dpph-乙醇溶液于室温黑暗处反应30min，用酶标仪测定其在517nm处的吸光度a1，按照公式计算dpph自由基清除率：[0085]dpph自由基清除率(％)＝(a0-a1+a2)/a0×100％[0086]式中：[0087]a1：100μl样品溶液与100μl dpph-乙醇溶液混合测定的吸光度；[0088]a2：100μl水与100μl样品溶液混合测定的吸光度；[0089]a0：100μl dpph-乙醇溶液与100μl水混合测定的吸光度。[0090]由图10可以看出，随着浓度的增加，虾壳蛋白美拉德反应产物的dpph自由基清除抗氧化活性逐渐增加。氨基葡萄糖-虾壳蛋白美拉德反应产物表现出较高的dpph清除能力，浓度为2.3mg/ml时清除率超过95％；核糖-虾壳蛋白美拉德反应产物在3mg/ml浓度时清除率超过80％；果糖-虾壳蛋白美拉德反应产物清除率最高为71.94％；壳寡糖-虾壳蛋白美拉德反应产物清除率最高为64.52％。[0091]2.3、将上述虾壳蛋白美拉德反应产物的实施例1-4制得的虾壳蛋白美拉德反应产物用于清除·oh自由基活性分析，分析结果见图11。[0092]实验方法：将样品配制成一定浓度梯度的溶液。在试管中按等体积比例依次加入6mmol/l feso4溶液、6mmol/l的水杨酸溶液和样品溶液，最后加入6mmol/l h2o2溶液，混合均匀，在37℃静置30min后用酶标仪测定其在510nm处的吸光度a1，同时测定水、feso4溶液、水杨酸溶液和h2o2溶液混合后的吸光度a0以及水、feso4溶液、水杨酸溶液和样品溶液混合后的吸光度a2，再按照公式计算羟基自由基清除率：[0093]羟基自由基清除率(％)＝(a0-a1+a2)/a0×[0094]由图11可以看出，虾壳蛋白美拉德反应产物的·oh自由基清除率都随浓度的升高而增加，浓度为10mg/ml时，核糖-虾壳蛋白质美拉德反应产物和果糖-虾壳蛋白质美拉德反应产物的羟基自由基清除率均在85％左右；氨基葡萄糖-虾壳蛋白美拉德反应产物清除率最高为82.35％；壳寡糖-虾壳蛋白美拉德反应产物清除率最高为77.47％。[0095]3、测试实施例1-4中虾壳蛋白美拉德反应产物还原性分析，分析结果见图12：[0096]试剂与仪器：tptz(上海阿拉丁生化科技有限公司)，醋酸钠、fecl3所以试剂均为分析纯；酶标仪(synergy h1mf，usa)[0097]实验方法：将样品配制成一定浓度梯度的溶液。按10:1:1的体积比混合0.30mol/l醋酸钠缓冲液、10mmol/l tptz、20mmol/l fecl3溶液制备frap工作液，现配现用。向180μl frap工作液中加入20μl样品溶液，在37℃下静置反应30min后用酶标仪测定其在593nm处的吸光度a1，同时测定20μl水和180μl工作液混合后的吸光度a0以及20μl样液和80μl水混合后的吸光度a2，再按照公式计算吸光度a：[0098]a＝a1-a2-a0[0099]由图12可以看出，虾壳蛋白美拉德反应产物的吸光度都随浓度的升高而增加，还原能力越强。浓度为10mg/ml时，壳寡糖、氨基葡萄糖-虾壳蛋白质美拉德反应产物表现出良好的还原能力，果糖和核糖-虾壳蛋白质美拉德反应产物也表现出一定的还原能力。[0100]4、将上述虾壳蛋白美拉德反应产物的实施例5-13制得的虾壳蛋白美拉德反应产物用于清除dpph自由基活性分析，分析结果见图13。[0101]实验方法：同2.2，在此不再赘述。[0102]由图13可以看出，对常见的还原糖与虾壳蛋白水解物的美拉德反应产物的dpph自由基抗氧化活性进行分析，发现氨基葡萄糖、果糖以及核糖与虾壳蛋白水解物形成的美拉德反应产物dpph自由基清除率高于其它还原糖。[0103]5、将上述虾壳蛋白美拉德反应产物的实施例5、14和15制得的虾壳蛋白美拉德反应产物用于清除dpph自由基活性分析，分析结果见图14。[0104]实验方法：同2.2，在此不再赘述。[0105]由图14可以看出，当ph为5时，虾壳蛋白美拉德反应产物对dpph自由基的清除率达到85.09％；当ph＝7时，虾壳蛋白美拉德反应产物对dpph自由基的清除率达到87.46％；当ph＝9时，虾壳蛋白美拉德反应产物对dpph自由基的清除率为32.86％。也就是说，当ph小于7时，随着ph的升高，对dpph自由基的清除率也逐渐升高，而当ph大于7时，随着ph的升高，对dpph自由基的清除率降低，因此，ph＝5-7时，还原糖-虾壳蛋白质美拉德反应产物对dpph自由基的清除率均可达到80％以上，具有良好的自由基清除效果。[0106]6、将上述虾壳蛋白美拉德反应产物的实施例5、16和17制得的虾壳蛋白质用于清除dpph自由基活性分析，分析结果见图15。[0107]实验方法：同2.2，在此不再赘述。[0108]由图15可以看出，当还原糖浓度为1％时，虾壳蛋白质对dpph自由基的清除率为40.30％；当还原糖浓度为2.5％时，虾壳蛋白美拉德反应产物对dpph自由基的清除率为51.61％；此时，还原糖浓度增加1.5％，自由基清除率变换11.31，即浓度每增加1％，自由基清除率变化7.54；而当还原糖浓度为3％时，虾壳蛋白美拉德反应产物对dpph自由基的清除率为54.56％，此时还原糖浓度增加0.5％，自由基清除率变换2.95，即浓度每增加1％，自由基清除率变化5.9。也就是说，当浓度小于3％时，还原糖浓度每变化1％对自由基清除率的影响较大，当浓度大于3％时，还原糖浓度对自由基清除率的影响逐渐降低。因此当还原糖浓度为3％时，具有良好的自由基清除效果。[0109]结合实施例1-17与图13-15可以看出，还原糖的浓度、ph值、还原糖类型均能够影响还原糖-虾壳蛋白质美拉德反应产物对dpph自由基的清除率，通过上述多种还原糖以及实验条件之间的对比分析，可以看出，氨基葡萄糖、核糖、果糖、壳寡糖与虾壳蛋白水解肽的美拉德反应得到产物的自由基清除率均高于葡萄糖、木糖、阿拉伯糖等还原糖与虾壳蛋白水解肽的美拉德反应得到产物的自由基清除率。在还原糖浓度为3wt％、ph值为5-7的条件下，本技术通过采用特定的还原糖与虾壳蛋白水解肽的美拉德反应，得到的还原糖-虾壳蛋白美拉德反应产物对对自由基表现出较好的清除效果。[0110]综上，结合实施例1-17和图1-15，可以看出，实施例1和2制得的虾壳蛋白质美拉德反应产物具有良好的自由基清除性能及优异的细胞内活性氧清除作用。因此，本发明为研究与开发新的抗氧化剂提供了参考，为开发利用虾壳废弃物提供了科学依据。[0111]本发明所提供的以虾壳蛋白美拉德反应产物作为天然抗氧化剂与现有技术相比，具有包括以下方面的创造性：通过美拉德反应基本原理，利用具有特定化学结构的还原糖对虾壳蛋白质的水解物改性，产物具有较好的自由基清除效果以及细胞内抗氧化效果，对人体细胞具有潜在的保护作用。[0112]最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。