苦蕎蛋白酶解產(chǎn)物的抗氧化活性研究

陳花，張海悅，王鵬

（長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)院，吉林長(zhǎng)春130012）

苦蕎蛋白酶解產(chǎn)物的抗氧化活性研究

陳花，張海悅*，王鵬

（長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)院，吉林長(zhǎng)春130012）

以苦蕎麥為原料，通過堿提酸沉法提取蛋白質(zhì)復(fù)合物，并利用單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面軟件優(yōu)化最佳蛋白質(zhì)提取工藝，優(yōu)化結(jié)果為提取時(shí)間50 min，料液比1∶12（g/mL），提取溫度55℃，pH 10.0。正己烷去除苦蕎麥蛋白質(zhì)復(fù)合物中的黃酮類化合物和脂類。堿性蛋白酶酶解苦蕎麥蛋白制備酶解液，研究不同水解度的酶解液的總抗氧化能力，超氧陰離子自由基、羥自由基、DPPH自由基的清除能力，結(jié)果表明不同水解度的苦蕎蛋白酶解液都具有抗氧化能力。但具有不同的自由基清除活力，其中超氧陰離子自由基的清除活性最大，其次是DPPH自由基清除活性，幾乎不具有羥自由基清除活性。

苦蕎麥蛋白；響應(yīng)面軟件分析；蛋白酶解產(chǎn)物；抗氧化能力

苦蕎麥屬于蓼科雙子葉植物，含有多種活性成分，具有抗氧化、降血壓等作用。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)苦蕎麥的研究大多集中于黃酮類化合物，對(duì)蛋白質(zhì)的研究極少，而苦蕎麥中蛋白質(zhì)的含量特別豐富（13.45%），是黃酮類化合物（3.25%）的4倍[1]，且苦蕎麥蛋白質(zhì)氨基酸組成均衡，富含賴氨酸、苯丙氨酸等多種人體必需的氨基酸，是一種生物效價(jià)很高的蛋白質(zhì)。

近年國(guó)內(nèi)外科研人員不斷發(fā)現(xiàn)，經(jīng)蛋白酶水解后的苦蕎蛋白酶解產(chǎn)物，能降血壓、肝臟膽固醇，抑制體內(nèi)脂肪蓄積，促進(jìn)排泄、改善便秘，抑制腫瘤、延緩衰老，抑制有害物的吸收等作用[2]。

本文在提高提取率的基礎(chǔ)上優(yōu)化苦蕎麥蛋白的提取工藝，探討其不同水解度的酶解產(chǎn)物的總抗氧化能力以及對(duì)超氧陰離子自由基、羥自由基、DPPH自由基的清除能力。為苦蕎麥及苦蕎麥蛋白的進(jìn)一步開發(fā)研究做基礎(chǔ)。

1 材料與設(shè)備

1.1 原材料與試劑

苦蕎麥：吉林省松原市北顯糧油貿(mào)易發(fā)展有限公司；堿性蛋白酶：南寧龐博生物工程有限公司?？捡R斯亮藍(lán)：金泰化玻生物工程公司；總抗氧化能力（T-）試劑盒：上海陽(yáng)光試劑公司。其他試劑均為分析純。

1.2 設(shè)備

電子天平（AL204）：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；分光光度計(jì)（UV75）：上海佑科儀器儀表有限公司；冷凍干燥機(jī)：北京博醫(yī)康實(shí)驗(yàn)儀器有限公司。

2 方法

2.1 蛋白質(zhì)含量測(cè)定

參考GB 5009.5-2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》[3]中的分光光度法測(cè)測(cè)定原料苦蕎麥中的蛋白質(zhì)含量。根據(jù)王孝平等[4]考馬斯亮藍(lán)法測(cè)蛋白質(zhì)含量的研究方法，并稍作改進(jìn)，建立了快速測(cè)提取液中蛋白質(zhì)含量的方法。

2.2 苦蕎麥蛋白質(zhì)提取

首先將苦蕎麥原料粉碎，然后選擇合適的料液比、提取時(shí)間、提取溫度、pH值等提取條件進(jìn)行苦蕎麥蛋白提取，過濾，離心除去雜質(zhì)得到上清液，調(diào)節(jié)上清液的pH值至苦蕎麥蛋白的等電點(diǎn)，多次沉淀，離心得到得沉淀苦蕎麥蛋白復(fù)合物（BWEP）。

2.3 去除脂類、黃酮類化合物

將上述得到的的蛋白質(zhì)復(fù)合物（BWEP）用正己烷萃取3次，離心得到苦蕎麥蛋白質(zhì)[5]。

2.4 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在提取過程中，以提取率為指標(biāo)，采用單因素試驗(yàn)研究料液比、提取時(shí)間、提取溫度、pH值對(duì)苦蕎麥蛋白質(zhì)提取的影響，并在此研究的基礎(chǔ)上利用響應(yīng)面軟件對(duì)提取條件進(jìn)行優(yōu)化，試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素，水平及實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄如表1。

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)和結(jié)果Table 1 The experimental scheme and result table

續(xù)表1 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)和結(jié)果Continue table 1 The experimental scheme and result table

2.5 苦蕎麥蛋白質(zhì)（BWP）酶解[6]

稱取一定量苦蕎麥蛋白質(zhì)，使底物濃度為3%，充分溶解后取母液10 mL備用，調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)溶解液溫度為 35℃，pH9.0，加入堿性蛋白酶 2 000 U，酶解 3 h，每隔30分鐘取一次酶解液備用于后續(xù)研究。

2.6 水解度測(cè)定

蛋白質(zhì)水解度（DH）代表蛋白質(zhì)在水解過程中，肽鍵被裂解的程度或百分比，計(jì)算公式為DH=h/htot。常用的測(cè)定方法有pHstate法、茚三酮比色法、硝基苯磺酸法等。本文參考徐英操等[7]蛋白質(zhì)水解度測(cè)定方法中的茚三酮比色法，并在此基礎(chǔ)上稍作改進(jìn)。

2.7 不同水解度酶解液抗氧化能力測(cè)定

2.7.1 總抗氧化能力測(cè)定

按照總抗氧化能力試劑盒試劑盒說(shuō)明書操作。

2.7.2 超氧陰離子自由基清除能力測(cè)定

采用鄰苯三酚自氧化法對(duì)不同水解度的苦蕎蛋白酶解液的超氧陰離子自由基清除能力進(jìn)行測(cè)定。在比色中加入1 mL濃度為5 mg/mL的不同水解度的苦蕎蛋白水解液，再加入1.5 mL Tris-HCl緩沖液，0.5 mL鄰苯三酚溶液，迅速混合，開始計(jì)時(shí)，每隔30s讀數(shù)一次，至300 s時(shí)為止?？瞻讓?duì)照液中加入1 mL Tris-HCl緩沖液代替待測(cè)樣品溶液。以蒸餾水為參照液，在325 nm條件下測(cè)吸光度。計(jì)算公式為：

2.7.3 羥自由基清除能力測(cè)定

參照李志英等[8]的研究方法，并在此基礎(chǔ)上稍作改進(jìn)。在試管中加入2 mL 9.0 mmol/L硫酸亞鐵銨和2 mL 9.0 mmol/L的水楊酸-乙醇溶液，然后分別加入濃度為5 mg/mL的不同水解度的苦蕎蛋白水解液2 mL，最后加入2 mL 8.8 mmol/L過氧化氫啟動(dòng)反應(yīng)。空白對(duì)照液中加入2 mL蒸餾水代替同體積的苦蕎蛋白水解液，在37℃條件下保溫0.5 h后，以蒸餾水為參照液，在510 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度。計(jì)算公式：清除率/%=（A0-AS）/A0×100，式中：A0為空白試樣吸光度值；AS為待測(cè)試樣吸光度值。

2.7.4 DPPH自由基清除能力測(cè)定

參照Se-Kwon[9]等、Suda[10]等關(guān)于DPPH自由基清除率的研究方法，并在此基礎(chǔ)上稍作改進(jìn)。在試管中加入1.5 mL含0.1 mmoL/L DPPH的95%乙醇，1 mL不同水解度的苦蕎麥蛋白酶解液，混合振蕩，在室溫下放置30 min，然后在波長(zhǎng)517 nm處測(cè)定吸光度。以1.5 mL 95%乙醇加入1 mL蒸餾水調(diào)零做空白對(duì)照。計(jì)算公式為：

式中：Ac為1.5 mL DPPH溶液加入1.5 mL蒸餾水在517 nm處吸光值；Ai為1 mL樣品液加入1.5 mL DPPH在517 nm處吸光值；Aj為1.5 mL樣品液加入1.5 mL 95%乙醇在517 nm處吸光值。

3 結(jié)果與討論

3.1 原材料中的蛋白質(zhì)含量測(cè)定

根據(jù)蛋白質(zhì)含量的測(cè)定方法操作。原材料經(jīng)試樣消解，最終測(cè)得原材料中的蛋白質(zhì)含量為13.04%。

3.2 黃酮化合物去除效果

正己烷萃取苦蕎麥蛋白復(fù)合物3次后，用Mg-HCl法檢測(cè)黃酮類化合物，結(jié)果顯示，反應(yīng)液不呈現(xiàn)粉紅色，說(shuō)明苦蕎麥蛋白中不含黃酮類化合物，或含量甚微不足以影響實(shí)驗(yàn)研究。

3.3 料液比、提取時(shí)間、提取溫度、pH值對(duì)苦蕎麥蛋白質(zhì)提取率的影響

表1中記錄的試驗(yàn)數(shù)據(jù)運(yùn)用響應(yīng)面進(jìn)行分析可知，在各因素所選的實(shí)驗(yàn)條件下，變量之間的相互關(guān)系可用以下統(tǒng)計(jì)學(xué)模型表示：

式中：Y為提取率，%；A為提取時(shí)間，h；B為提取溫度，℃；C為pH值；D為料液比，g/mL。

表2分析了該模型的可信度，包括失擬項(xiàng)、信噪比、殘差、P值、F值等。模型的P值是顯著的（P＜0.01），“失擬項(xiàng)”值是不顯著的（P＞0.05），F(xiàn) 值為 4.56，且Prob＞F值為0.38%，說(shuō)明該模型是顯著的，僅有0.38%的幾率模型會(huì)受到外界環(huán)境的干擾，這些指標(biāo)都指示提取率設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ途哂泻芎玫目尚哦取2為0.820 2，意味著模型優(yōu)化值與實(shí)驗(yàn)真實(shí)值之間具有很好的擬合度，可采納。

圖1（a-f）顯示了各因素之間的交互作用，單因素B，C，及交互項(xiàng)AB、AD、BD，B2是顯著的，對(duì)苦蕎麥蛋白質(zhì)提取率具有正增加效應(yīng)。其中溫度具有最顯著的影響效果，它的變化會(huì)比其他因素更強(qiáng)的影響蛋白質(zhì)提取率。因此我們將蛋白質(zhì)提取的最佳提取條件優(yōu)化為提取時(shí)間 50 min，料液比 1 ∶12（g/mL），提取溫度55℃，pH 10.0。在該條件下提取的BWEP中蛋白質(zhì)的含量為85%。

圖1 因素交互作用圖Fig.1 Impact factor intercrossing figure

3.4 水解度測(cè)定結(jié)果

圖2是以預(yù)測(cè)組分的標(biāo)準(zhǔn)品甘氨酸含量為橫坐標(biāo)，該物質(zhì)在570 nm處的吸光度為縱坐標(biāo)繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線，該曲線反映了了-NH2含量與吸光度值之間的關(guān)系，曲線R2為0.998 2，模型顯著，說(shuō)明兩者之間具有很好的線性擬合關(guān)系，可以用作水解液水解度的測(cè)定。

圖2 水解度標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.2 Standard curve of DH

圖3是通過標(biāo)準(zhǔn)曲線和數(shù)學(xué)表達(dá)式計(jì)算的不同時(shí)間段各酶解液的水解度，圖3顯示，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，-NH2不斷被酶水解下來(lái)，水解度不斷變大。但剛開始水解度增加的速度比較快，逐漸減慢，這是由于隨著時(shí)間的推移，底物逐漸完全與酶結(jié)合，達(dá)到飽和狀態(tài)而逐漸趨于平穩(wěn)。

圖3 不同時(shí)間段水解度測(cè)定Fig.3 DH of different time

3.5 不同水解度酶解液的抗氧化能力測(cè)定

3.5.1 總抗氧化能力測(cè)定

圖4是利用總抗氧化能力試劑盒計(jì)算的各不同水解時(shí)間段下酶解液的總抗氧化能力，結(jié)果顯示不同水解度的酶解液都具有抗氧化能力，但水解度與抗氧化能力不成正相關(guān)。在60 min和90 min時(shí)具有較高的總抗氧化能力。這可能是由于水解液中不同分子量組分的組成不同導(dǎo)致的，而在這兩個(gè)時(shí)間段的水解液中具有更多的抗氧化活性強(qiáng)的組成成分，我們將在后續(xù)研究中進(jìn)一步純化，分析抗氧化能力強(qiáng)的酶解液的組成成分，分子量大小等。

圖4 總抗氧化能力Fig.4 Total antioxidant

3.5.2 超氧陰離子自由基清除能力

圖5（a）是采用鄰苯三酚法測(cè)得的不同水解度條件下各酶解液的超氧陰離子清除能力，結(jié)果顯示不同酶解液均具有很高的超氧陰離子清除能力，可以進(jìn)一步分離純化篩選作為天然抗氧化劑，應(yīng)用于易產(chǎn)生超氧陰離子的食品中。

3.5.3 羥自由基清除率

圖5 自由基清除率Fig.5 Free radical scavenging rate

圖5（c）是不同水解度條件下各酶解液的·OH清除能力，結(jié)果顯示各酶解液幾乎不具·OH清除能力，這可能與測(cè)試用酶解液的濃度有關(guān)，也可能苦蕎蛋白酶解液幾乎不具有針對(duì)羥自由基的清除能力，有待于后續(xù)研究。

3.5.4 DPPH自由基清除能力

圖5（b）是不同水解度條件下各酶解液的DPPH·清除能力，結(jié)果顯示不同水解度的酶解液均具有DPPH自由基清除能力，但120 min時(shí)，酶解液具有很高的清除活性，這與水解液中的生物活性成分有關(guān)，具有很多的能與自由基配對(duì)的單電子，從而表現(xiàn)出很高的生物活性。

4 結(jié)論

苦蕎麥原料中的蛋白質(zhì)含量為13.04%，通過堿提酸沉法提取的蛋白質(zhì)粗提物中的蛋白質(zhì)含量為85%。響應(yīng)面軟件優(yōu)化的提取蛋白質(zhì)的最大提取工藝為：提取時(shí)間50 min，提取溫度55℃，pH為10.0，料液比為1∶12（g/mL）?？嗍w麥生物活性肽具有很強(qiáng)的總抗氧化能力和很好的超氧陰離子、DPPH自由基清除能力。我們將在后續(xù)研究中對(duì)抗氧化能力強(qiáng)的水解液進(jìn)行分離純化獲得一定分子量大小的高活性生物活性肽，或針對(duì)某一自由基清除能力高的酶解液分離純化應(yīng)用于天然抗氧化劑，并繼續(xù)探討苦蕎麥生物活性肽的其他功能，如降血壓、抗疲勞、降血脂等。

[1]張超.苦蕎麥蛋白質(zhì)抗疲勞功能的研究[D].無(wú)錫：江南大學(xué),2004：1-2

[2]崔霞,武云娜,李欣.苦蕎麥活性肽的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].農(nóng)業(yè)技術(shù)與裝備,2012(9)：71-72

[3]中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部.GB5009.5-2010食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社2010：1-3

[4]王孝平,刑樹禮.考馬斯亮藍(lán)法測(cè)蛋白質(zhì)含量的研究[J].天津化工,2009,23(3)：40-41

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[7]徐英操,張春紅.蛋白質(zhì)水解度測(cè)定方法綜述[J].食品研究與開發(fā),2007,28(7)：173-175

[8]李志英,張海榮,梁慧艷.5種葡萄酒清除羥自由基的比較[J].釀酒科技,2006(4)：26-28

[9]Se-Kwon K,W Isuru,Y P Eun,et al.Proteins and Peptides as Antioxidants[M]//Bioactive Food Proteins and Peptides.Boca Raton：CRC Press Inc,2011：97-116

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Antioxidant Activity of Fagopyrum tataricum Enzymolysis Product

CHEN Hua，ZHAN Hai-yue*，WANG Peng
（College of Chemistry and Life Science，Changchun University of Technology，Changchun 130012，Jilin，China）

Fagopyrum tataricum was used as raw material，then using alkali extraction and acid precipitation method to extract protein complex，using the single factor experiment and response surface software to optimize the best protein extraction technology，the optimization results was extracting time 50 min，olid-liquid ratio 1∶12（g/mL），extraction temperature 55℃，pH 10.0.Removed the flavonoids and lipids in tartary buckwheat protein by n-hexane.Then，hydrolyzed tartary buckwheat protein into polypeptide solution by alkaline protease.So we can research on the total antioxidant capacity，superoxide anion radical，hydroxyl free radical and DPPH radical scavenging activity of enzymatic hydrolysate with different degree of hydrolysis.The result showed that the enzymatic hydrolysates above，all had antioxidant ability.But they had the different radical scavenging activity，the best was followed by DPPH·and nearly had no·OH scavenging activity.

Fagopyrum tataricum protein；response surface analysis；enzymolysis product；antioxidant activity

2017-05-30

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.14.004

陳花（1989—），女（漢），研究生，碩士，研究方向：天然產(chǎn)物提取。

*通信作者