油菜蜂花粉ACE抑制活性水解物的制備及分離

李天嬌，徐 響,2，孫麗萍,2,*，董 捷,2

(1.中國農業科學院蜜蜂研究所，北京 100093；2.國家農產品加工技術研發中心蜂產品分中心，北京 100093)

油菜蜂花粉ACE抑制活性水解物的制備及分離

李天嬌1，徐 響1,2，孫麗萍1,2,*，董 捷1,2

(1.中國農業科學院蜜蜂研究所，北京 100093；2.國家農產品加工技術研發中心蜂產品分中心，北京 100093)

采用4種蛋白酶水解油菜蜂花粉蛋白制備ACE抑制活性物質，高效液相色譜法測定油菜蜂花粉蛋白水解物對ACE的抑制率。結果表明：油菜蜂花粉蛋白酶水解物具有ACE抑制活性，水解物對ACE的抑制活性差異顯著(P＜0.05)，其中堿性蛋白酶＞中性蛋白酶＞木瓜蛋白酶＞酸性蛋白酶，堿性蛋白酶水解物的IC50為0.35mg/mL。4種蛋白酶水解物經Bio P-2凝膠分離后，ACE抑制活性較強的組分主要集中在保留時間70～120min，在此區間堿性蛋白酶水解物分離組分對ACE的抑制率達到90%以上，分子質量在376.4～1355D之間。

油菜蜂花粉蛋白；蛋白酶水解物；ACE抑制活性

Abstract：Four kinds of proteases were used for rape bee pollen protein enzymolysis to prepare ACE inhibitory activity hydrolysates. The ACE inhibitory activity (IC50) of enzymatic hydrolysates was determined by HPLC method. The results indicated that four hydrolysates prepared with different proteases had significantly different ACE inhibitory activities (P＜0.05). The strongest ACE inhibitory activity was observed in alkaline protease derived hydrolysate, with an IC50of 0.35 mg/mL, followed by neutral protease, papain and acid protease derived hydrolysates. Furthermore, four rape bee pollen protein hydrolysates were applied to a Bio P-2 gel column for fractionization. Fractions with a retention time ranging from 70 to 120 min presented stronger ACE inhibitory activity and statistical analysis showed that their ACE inhibition inhibitory ratios were significantly different (P＜0.05). All of the corresponding fractions separated from alkaline protease derived hydrolysate had more than 90%ACE inhibitory ratio, and their molecular weight distribution varied from 376.4 to 1355 D.

Key words：rape bee pollen protein；protease hydrolysates；ACE inhibitory activity

目前，全球高血壓患者已突破10億，我國高血壓患病人數近2億，且每年新增高血壓患者在1000萬人以上[1]。由于ACEⅠ(血管緊張素轉化酶抑制劑)適用于不同程度及年齡的高血壓病人，是常用的降壓藥物，但是會導致高鉀血癥、可逆性腎損害、咳嗽等副作用和停藥后血壓反跳性升高的藥物依賴作用[2]。來源于食物的ACE(血管緊張素轉化酶)抑制肽安全性高，除了可以克服藥物治療中出現的不良反應和依賴作用，還具有眾多的生理活性，如抗氧化、降膽固醇、抗疲勞、促進乙醇代謝等活性[3-5]。

蜂花粉是蜜蜂采集植物的精細胞加上自身腺體分泌物、唾液和蜂蜜混合而形成，蛋白質平均含量為20%，富含與降血壓作用相關的芳香族氨基酸和疏水性氨基酸[6]。本實驗采用蛋白酶水解蜂花粉蛋白質，制備具有ACE抑制活性的蛋白酶水解物，為蜂花粉功能食品開發利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

油菜蜂花粉蛋白 本實驗室自制。

血管緊張素轉化酶(ACE)、馬尿酸(hippuric acid)、馬尿酰組氨酰亮氨酸(HHL) Sigma公司；Bio P-2凝膠Bio-Rad公司；堿性蛋白酶、酸性蛋白酶、中性蛋白酶、木瓜蛋白酶 北京奧博星生物技術責任有限公司；其他試劑均為國產分析純。

SY-3003B發酵罐 上海世遠生物設備工程有限公司；LP731-8300全自動生物層析儀 Bio-Rad公司；GJ-18S立式冷凍干燥機 北京松源華興科技發展有限公司；Seven Easy型pH計 梅特勒-托利多儀器有限公司；HZS-H水浴振蕩器 哈爾濱市東明醫療儀器公司。

1.2 油菜蜂花粉蛋白酶水解物的制備

油菜蜂花粉蛋白質量濃度5g/100mL，4種蛋白酶用量均為1g/100mL，加入鹽酸或氫氧化鈉溶液穩定pH值，酸性蛋白酶穩定pH4.0，木瓜蛋白酶穩定pH6.01，中性蛋白酶穩定pH7.04，堿性蛋白酶穩定pH9.03，50℃、水解80min，然后經沸水浴滅酶，冷卻至室溫，5000r/min離心10min，上清液冷凍干燥，－20℃保藏。

1.3 油菜蜂花粉蛋白酶水解物中蛋白含量的測定

采用考馬斯亮藍法[7]測定油菜蜂花粉蛋白水解物的蛋白含量。

1.4 油菜蜂花粉蛋白酶水解物對ACE的抑制作用

HPLC法測定油菜蜂花粉蛋白酶水解物對ACE的抑制作用，參照文獻[8]略有修改，20μL HHL(2mg/mL)、20μL水解物、2.5μL 0.1U/mL ACE，37℃反應30min，加1mol/L HCl溶液 42.5μL，進樣70μL，228nm波長處檢測產物馬尿酸(HIP)峰面積，根據公式(1)計算抑制率。

式中：IP為蛋白酶水解物對ACE的抑制率；A1為不加蛋白酶水解物馬尿酸的峰面積；A0為加入蛋白酶水解物后馬尿酸的峰面積。

1.5 油菜蜂花粉蛋白酶水解物的分離

油菜蜂花粉蛋白酶水解物應用Bio P-2凝膠(1.5cm×30cm)層析分離，流速0.5mL/min，蛋白酶水解物10mg/mL，上樣量1mL，每10min收集一個組分，各分離組分冷凍干燥，按1.4節方法測定ACE抑制率。

1.6 油菜蜂花粉蛋白酶水解物分子質量范圍的測定

選用VB12(MW1355D)、氧化型谷胱甘肽(MW612.6D)，VB2(MW376.4D)作為標準物質，按上述層析分離條件進行層析，測定油菜蜂花粉蛋白酶水解物的分子質量分布范圍。

1.7 統計分析

2 結果與分析

2.1 油菜蜂花粉蛋白酶水解物的制備及其對ACE的抑制作用

表1 油菜蜂花粉蛋白酶水解物蛋白質含量和對ACE的抑制活性Table 1 Protein content and ACE inhibitory activity (IC50) of four rape bee pollen protein hydrolysates prepared with different proteases

IC50即為抑制率達到50%時所需的酶水解物質量濃度。IC50評價水解物對ACE抑制活性，IC50越小，說明ACE抑制活性越大。由表1可知，蜂花粉蛋白經過4種蛋白酶水解，水解物得率均在30%左右。堿性蛋白酶水解物ACE抑制活性最大，IC50為0.35mg/mL。而酸性蛋白酶、木瓜蛋白酶和中性蛋白酶水解物ACE抑制活性與堿性蛋白酶水解物ACE抑制活性差異顯著(P＜0.05)。堿性蛋白酶水解物的蛋白含量最低，只有56.97%，與其他蛋白酶水解物蛋白含量差異顯著(P＜0.05)。水解物的蛋白含量越低，說明水解作用越強，產生的肽越多。

油菜蜂花粉蛋白4種水解物的蛋白含量和ACE抑制活性均有顯著差異(P＜0.05)，這是由于蛋白酶的性質造成的，酸性蛋白酶的作用位點為苯丙氨酸、亮氨酸[9]；木瓜蛋白酶的作用位點為精氨酸、賴氨酸、苯丙氨酸[10]；中性蛋白酶的作用位點為精氨酸、賴氨酸、酪氨酸[11]；堿性蛋白酶的作用位點為丙氨酸、亮氨酸、纈氨酸、酪氨酸[12]。而且油菜蜂花粉中氨基酸含量豐富，其中丙氨酸1.737g/100g、纈氨酸1.289g/100g、亮氨酸1.696g/100g、酪氨酸0.882g/100g、苯丙氨酸1.023g/100g、賴氨酸1.776g/100g、精氨酸1.130g/100g[13]。由于蛋白酶作用位點不同和油菜蜂花粉中氨基酸豐富，不同蛋白酶水解蜂花粉蛋白得到的水解物中蛋白含量和種類不同。堿性蛋白酶水解物的蛋白含量最低，與其他蛋白酶水解物蛋白含量有顯著差異，可能是由于堿性蛋白酶作用位點寬泛，油菜蜂花粉蛋白更容易與堿性蛋白酶作用，生成了更多的活性肽所致。因此，堿性蛋白酶水解蛋白含量最低，ACE抑制活性更強。

Cheung等[14]認為ACE抑制肽的活性主要取決于C端氨基酸，C端氨基酸為芳香族氨基酸(酪氨酸、苯丙氨酸、色氨酸)時，其ACE抑制活性較高。另外，N端氨基酸為疏水性氨基酸(纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸)或堿性氨基酸的肽與ACE的親和力較大，ACE抑制活性較強。油菜蜂花粉蛋白堿性蛋白酶水解物可能富含與ACE抑制活性相關的芳香族氨基酸和疏水性氨基酸。

2.2 油菜蜂花粉蛋白水解物的分離及其對ACE的抑制作用

油菜蜂花粉蛋白水解物經過Bio P-2凝膠分離，測定質量濃度為0.5mg/mL分離組分的ACE抑制率，結果見圖1。

圖1 油菜蜂花粉蛋白水解物Bio P-2凝膠層析圖譜及分離組分對ACE的抑制率Fig.1 Bio P-2 gel filtration chromatographic fractionization of four rape bee pollen protein hydrolysates prepared with different proteases

如圖1所示，ACE抑制活性較強的組分主要集中在70～120min，其對應組分的分子質量在376.4～1355D之間。樣品質量濃度為0.5mg/mL時，4種水解物分離組分ACE抑制率存在顯著差異(P＜0.05)，堿性蛋白酶＞中性蛋白酶＞木瓜蛋白酶＞酸性蛋白酶，堿性蛋白酶水解物分離組分ACE抑制率最大，達到90%以上。酸性蛋白酶水解物80～100min組分ACE抑制率達到90%，其他組分ACE抑制率在40%左右。木瓜蛋白酶水解物40～70min和70～130min組分，ACE抑制率隨著肽的分子質量的減小而上升，ACE最大抑制率為80%。中性蛋白酶水解物組分對ACE最大抑制率僅為70%。堿性蛋白酶水解物ACE抑制肽主要分布在70～120min，ACE抑制率達到90%以上。

盡管肽的分子質量相同，其氨基酸序列不同，ACE抑制活性也會不同[15]。Tovar-Perez等[16]研究發現，堿性蛋白酶作用位點比較寬泛，生成大量C端為酪氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、脯氨酸的肽，這些C端氨基酸基團在競爭結合ACE活性位點時起著重要的作用。Matsui等[17]發現，大多數ACE抑制肽在二肽和十肽之間。劉佳[18]以大豆為原料，得到ACE抑制肽為二肽，氨基酸序列為Ser-Trp，IC50為41.1μmol/L。辛志宏等[19]得到小麥ACE抑制肽為三肽，氨基酸序列可能為Ala-Met-Tyr，IC50為5.46μmol/L。Ma等[20]分離蕎麥ACE抑制肽為三肽，氨基酸序列為Gly-Pro-Pro，IC50為6.25μg/mL。本實驗中，堿性蛋白酶水解物ACE抑制肽的分子質量在376.4～1355D之間，且具有較強的ACE抑制活性，其氨基酸組成和結構有待進一步深入研究。

3 結 論

本實驗應用蛋白酶水解油菜蜂花粉蛋白，制備出具有ACE抑制活性的蛋白質水解物，其中堿性蛋白酶水解物對ACE的抑制活性最高，IC50值達到0.35mg/mL，經過Bio P-2凝膠分離，保留時間在70～120min之間的組分(質量濃度0.5mg/mL)對ACE的平均抑制率高達90%以上，分子質量在376.4～1355D之間。由此可見，從油菜蜂花粉蛋白的堿性蛋白酶水解物中篩選ACE抑制劑，是開發油菜花粉功能食品的一條新途徑。

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Preparation and Separation of ACE Inhibitory Hydrolysates from Rape Bee Pollen

LI Tian-jiao1，XU Xiang1,2，SUN Li-ping1,2,*，DONG Jie1,2
(1. Bee Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100093, China；2. Branch Center of Bee Production, National R&D Center for Agro-Food Processing, Beijing 100093, China)

Q503；S896.4

A

1002-6630(2010)15-0163-04

2010-05-27

農業部公益性行業(農業)科研專項經費(nyhyzx07-041)；農業部現代農業蜂產業技術體系建設專項資金(NYCYTX-43)；中國農業科學院科研經費項目

李天嬌(1984—)，男，碩士研究生，研究方向為蜂產品化學。E-mail：litianjiao2008@yahoo.com.cn

*通信作者：孫麗萍(1963—)，女，研究員，碩士，研究方向為蜂產品功能因子的分離與純化。E-mail：caasun@126.com