魚皮明膠水解物抑制 Dipeptidyl Peptidase IV 之活性及抗糖尿病功效評估

Abstract

第2型糖尿病的新穎療法是利用腸泌素 (incretin) 來治療，腸泌素為腸道所分泌的荷爾蒙，主要有glucagon like peptide-1 (GLP-1)，可促進餐後胰島素分泌、維持血糖恆定；GLP-1屬於多肽，易被體內雙胜肽水解酶 (dipeptidyl peptidase IV；DPP-IV) 水解而失去活性，DPP-IV主要作用為移去胜肽中N-端之雙肽，且N-端第二個位置為Pro或Ala之胜肽具有較佳抑制DPP-IV活性，因此若能製備出Pro或Ala含量較高之胜肽，可能具有降低DPP-IV對GLP-1的作用，進而改善甚至於治療第2型糖尿病的功效。研究發現明膠 (gelatin) 含有豐富的胺基酸，其中Pro、Ala、Hyp的含量豐富，且魚皮明膠的胺基酸分析發現溫水魚 (warm-water fish) 之imino acids含量較冷水魚 (cold-water fish) 為高。 本實驗以冷水魚：比目魚；溫水魚：吳郭魚、虱目魚魚皮明膠為原料，使用商業蛋白酶flavourzyme (Fla) 進行水解，製備具抑制DPP-IV活性之蛋白質水解物，以動物實驗鑑定其抗糖尿病的功效，期望能開發成保健食品並提升加工副產物之經濟價值。其實驗結果如下： 1. 總胺基酸分析：比目魚、吳郭魚、虱目魚魚皮明膠中Pro、Ala、Hyp之胺基酸的總量為32.18、37.6、38.55 mole/100 mole amino acid residues，以上結果可得知吳郭魚、虱目魚魚皮明膠中Pro、Ala、Hyp之胺基酸的總量比比目魚高。 2. 比目魚、吳郭魚、虱目魚魚皮明膠以Fla酵素基質比 (enzyme/substrate ratio, E/S ratio) 1、3、5%水解4 h，結果發現隨著酵素基質比濃度提高，水解度和DPP-IV抑制活性也有上升的趨勢，水解物濃度調整為5 mg/mL，Fla 5%水解4 h其抑制DPP-IV的能力分別為36.30%，43.17%，42.45%，而當延長水解時間為6, 8 h，結果發現吳郭魚、虱目魚魚皮明膠水解6 h具有最佳抑制DPP-IV的能力，其抑制活性分別達48.08%，45.63%，且吳郭魚、虱目魚其DPP-IV抑制活性在魚種間無顯著差異。 3. 根據此結果，將吳郭魚、虱目魚魚皮明膠以Fla 5%水解6 h經由超過濾的劃分後發現＜1 kDa的吳郭魚魚皮明膠水解物抑制DPP-IV的效果最好，當濃度為5 mg/mL，其抑制率高達51.91%，並選用此＜1 kDa的吳郭魚魚皮明膠水解物進行動物實驗，而由總胺基酸分析發現其Pro、Ala之胺基酸含量分別為11.22、16.39 mole/100 mole amino acid residues。 4. 動物實驗以管餵中劑量：750 mg/kg BW以上的吳郭魚魚皮明膠水解物即可達到良好的效果，有效降低糖尿病鼠的血漿中DPP-IV活性達31.74% (p＜0.05)，並且增加35.4% GLP-1濃度的趨勢，此外實驗結果也觀察到管餵吳郭魚魚皮明膠水解物能增加血漿中胰島素濃度達121% (p＜0.05)，在口服葡萄糖耐受試驗中可以證實吳郭魚魚皮明膠水解物有效改善血糖的調控( p＜0.05 )。 綜合上述結果，可以發現魚皮明膠中Pro、Ala、Hyp之胺基酸的總量會影響DPP-IV抑制活性，而<1 kDa的吳郭魚魚皮明膠水解物具有最佳DPP-IV抑制能力。由動物實驗證實吳郭魚魚皮明膠水解物具有抗糖尿病功效並與開發成為降血糖保健食品的潛力，可望提升加工副產物之經濟價值。