大米蛋白酶解產物的血管緊張素轉化酶抑制活性及其分子質量分布

楊 雪，李云亮，王禹程，黃姍芬，魏 康，馬海樂

（江蘇大學食品與生物工程學院，江蘇鎮江212013）

大米蛋白酶解產物的血管緊張素轉化酶抑制活性及其分子質量分布

楊 雪，李云亮，王禹程，黃姍芬，魏 康，馬海樂*

（江蘇大學食品與生物工程學院，江蘇鎮江212013）

本文采用堿性蛋白酶酶解大米蛋白，研究了不同時間酶解產物的血管緊張素轉化酶（ACE）抑制活性，大米蛋白水解度，酶解產物中蛋白質含量及多肽分子質量分布與酶解產物ACE抑制活性的關系。結果表明：大米蛋白的水解度在15 min內呈現線性增長，60 min后逐漸趨于平緩；75 min酶解產物的ACE抑制率最高（63.27%），但與60、90 min的ACE抑制率無顯著差異（P＞0.05）；酸溶蛋白和總蛋白含量隨著酶解時間的延長，均呈現上升的趨勢；多肽分子質量分布在200～1000 Da的比例最高。

大米蛋白；ACE抑制肽；蛋白質含量；分子質量分布

大米蛋白是工業生產淀粉或糖的副產物，氨基酸組成平衡且富含必需氨基酸。然而，其中幾乎不溶于水的高含量的谷蛋白限制了大米蛋白在食品工業中的應用。因此，造成了優質蛋白資源的浪費。研究表明，植物蛋白具有多種生物學活性，尤其是蛋白經過酶解以后 （Kuba等，2009）。因此，制備活性多肽是對大米蛋白合理利用的一個有效途徑。

高血壓是一種慢性的心血管疾病（Chen等，2013），能引起中風、慢性腎病、心臟衰竭和許多其他的并發癥，對于老年人更為嚴重（Bakris等，2009）。眾所周知，血管緊張素轉化酶（ACE）能將無活性的血管緊張素-I轉化為有活性的血管緊張素-Ⅱ，同時使緩激肽失活，從而達到升高血壓的目的。因此，血管緊張素轉化酶抑制劑能抑制ACE的活性，從而控制血壓 （Correa等，2014）。研究表明，從植物中提取的多肽具有高效的ACE抑制活性 （Ambigaipalan等，2015；Jia 等 ，2015；Qu等 ，2013；Jia等 ，2010；Vercruysse等，2009）。

堿性蛋白酶廣泛地應用于蛋白酶解（Zhong等，2007；Zhu等，2006），并且具有比風味蛋白酶，嗜熱菌蛋白酶，中性蛋白酶，胃蛋白酶，復合蛋白酶和胰蛋白酶更高的水解能力（Ambigaipalan等，2015；Ahn等，2012）。堿性蛋白酶可切割蛋白質或肽的共價連接，并通過水解分解成小分子肽，蛋白水解的程度可以反映其水解過程。隨著酶解時間的延長，酶解液中的多肽含量逐漸增多，其中二肽和三肽不僅能快速被人體吸收，并且有很高的降血壓活性。因此，本文研究了大米蛋白在不同時間酶解后的ACE抑制活性，以及酶解產物中酸溶蛋白的含量和分子質量分布的關系。

1 材料與設備

1.1 材料 大米蛋白 （蛋白質含量57.90%），由湖北京源山生物技術有限公司提供。血管緊張素轉化酶（ACE），實驗室自制。馬尿酰-組氨酰-亮氨酸（Hippuryl-His-Leu，HHL），購于Sigma公司。堿性蛋白酶，酶活2.280×105U/g，購于諾維信生物技術有限公司。其他化學試劑均為分析純。

1.2 主要儀器 WFJ 7200型可見分光光度計，北京普析儀器有限公司；PHS-3C精密pH計，上海精密科學儀器有限公司；LD5-2A離心機，北京醫用廠；Agilent 1100液相色譜，美國安捷倫公司。

2 試驗方法

2.1 大米蛋白酶解液的制備 稱取12 g大米蛋白放入燒杯中，加入400 mL蒸餾水，待溫度升高到50℃時，用1 mol/L NaOH調節pH至8.5，穩定10 min后，加入0.9 mL堿性蛋白酶開始酶解，在酶解過程中滴加NaOH維持pH穩定。分別在酶解30、45、60、75、90 min時取樣，沸水浴滅酶10 min，冷卻后于5000 r/min離心15 min，收集上清液待測。

2.2 大米蛋白水解度的測定 水解度的測定采用pH-Stat法Adler-Nissen（1989），計算公式如下：

式中：B為消耗氫氧化鈉的體積，mL；Nb為氫氧化鈉的濃度，mol/L；α在本試驗條件下為0.9617；htot為每克蛋白質的肽鍵，mmol/g，大米蛋白為8.40。

2.3 ACE抑制活性的測定 ACE抑制率的測定采用高效液相色譜法檢測（Jia等，2010）。計算公式為：

式中：Sb為空白試劑馬尿酸的峰面積，Si是待測樣品馬尿酸的峰面積。

2.4 酶解產物中總蛋白和TCA酸溶蛋白的測定總蛋白的測定采用福林酚法測定。測定TCA酸溶蛋白的樣品處理方法如下：20 mL酶解液加入10 mL 15%三氯乙酸，于25℃水浴條件下沉淀大分子蛋白30 min后，5000 r/min離心15 min，收集上清液測定酸溶蛋白含量。

2.5 酶解液中多肽的分子質量分布 酶解液中多肽的分子質量分布采用高效液相排阻色譜法，色譜柱：TSK gel G2000 SWXL 300 mm×7.8 mm，流速0.5 mL/min，進樣量30 μL，柱溫30℃。校準曲線根據平均洗脫體積和相應標準物質的分子質量繪制。標準物質分別為：牛血清白蛋白（66430 Da），細胞色素C（12500 Da），桿菌肽（1450 Da），色氨酸（204.23 Da）。

2.6 數據分析 試驗結果采用SPSS軟件對顯著性進行方差分析，試驗結果均以 “平均值±標準差”表示。所有圖表均由OriginPro8軟件繪制。

3 結果與討論

3.1 酶解產物ACE抑制活性 多肽具有多種生物學活性，尤其是ACE抑制活性（Bernardini等，2012）。不同酶解時間酶解產物的ACE抑制率結果見圖1，酶解30、45、60、75、90 min的ACE抑制率分別為 （60.34±0.42）%，（65.85±1.21）%，（71.58±1.10）%，（73.27±0.36）%和 （69.67± 0.41）%。后三者的ACE抑制活性沒有顯著差異（P＞0.05）。這與綿羊干酪乳清蛋白的結果不同（Correa等，2014）。其原因可能是，不同的原料其氨基酸組成不同，不同的酶解時間產生多肽的種類也不相同，酶解75 min的ACE抑制活性有降低的趨勢，原因可能是因為酶解時間過長，導致多肽過度酶解，形成大量氨基酸所致。

圖1 大米蛋白酶解產物的ACE抑制率

3.2 大米蛋白的水解度 不同時間大米蛋白的水解度結果見圖2，在酶解的前15 min，酶解曲線幾乎呈現線性增長，大米蛋白的水解度在酶解30～90 min內，從17.71%增加到23.23%，在酶解60 min以后趨于平緩。此結果與酶解產物ACE抑制率的結果相符。

圖2 大米蛋白水解度

3.3 酶解產物中總蛋白含量和TCA酸溶蛋白含量 酶解產物中總蛋白和TCA酸溶蛋白含量結果見圖3，酶解可以提高蛋白質含量和酸溶蛋白含量。TCA酸溶蛋白占總蛋白的比例分別為56.80%、57.95%、70.19%、82.00%和83.28%，由試驗結果可知，隨著酶解時間的增加，大分子蛋白含量逐漸降低。

圖3 酶解產物中總蛋白和TCA酸溶蛋白含量

水解產物的總蛋白質含量，是評價其生物活性的一個重要指標。TCA是一種蛋白質凝結劑，可以通過暴露蛋白的疏水性基團而沉淀大分子蛋白，但小分子的多肽則不會析出 （Jang等，2016；Sokolowski等，2003）。隨著酶解過程的進行，大分子蛋白之間的肽鍵逐漸斷裂。

3.4 酶解產物中多肽的分子質量分布 標準物質和酶解液多肽的分子質量色譜分別如圖4（1）和（2）所示，酶解產物的多肽分子質量分布的結果見表1。酶解30 min的酶解產物中，多肽分子質量大于1000 Da的比例最高（30.13%），并且與其他時間的酶解產物的多肽相比具有顯著差異（P＜0.05）。酶解60 min的酶解產物中，多肽分子質量介于200～1000 Da的比例最高，且與酶解75 min和90 min的多肽分子質量分布沒有顯著差異（P＜0.05）。同時，酶解30 min的多肽小于200 Da的比例最低（27.35%），隨后呈現逐漸增加的趨勢。隨著水解的進行，小分子肽或氨基酸的含量增加。

圖4 大米蛋白酶解產物多肽分子質量分布

表1 酶解產物中多肽的分子質量分布

大多數氨基酸的分子質量小于200 Da，而多數的生物活性肽的分子質量為200～1000 Da（Jin等，2016b）。分子質量分布的結果與ACE抑制活性的結果相一致，說明ACE抑制率的大小可能與200～1000 Da多肽分子質量的分布有關。

4 結論

本研究結果表明：（1）不同酶解時間產物ACE抑制活性不同，隨著酶解的進行，ACE抑制率先升高，然后趨于穩定；（2）大米蛋白水解度在前15 min呈現線性增加，60 min后逐漸平緩，與ACE抑制率的變化趨勢相同；（3）總蛋白質和TCA酸溶蛋白含量隨時間增加均顯著增加，并且TCA酸溶蛋白占總蛋白的含量不斷升高，相對應時間的ACE抑制率也顯著提高；（4）隨著酶解的進行，酶解產物中分子質量分布在200～1000 Da多肽含量不斷升高，然后趨于平穩，此結果與ACE抑制活性一致，說明ACE抑制活性與200～1000 Da多肽的分布呈正相關。

綜上所述，酶解產物ACE抑制活性與蛋白質水解度、總蛋白質和酸溶蛋白質含量、多肽分子質量分布均有一定的相關性。

The angiotensin-I-converting enzyme（ACE）inhibitory activity of hydrolysates from rice protein hydrolyzated by alcalase at different time was studied.And the degree of hydrolysis（DH），protein content，the relationship between molecular weight distribution of hydrolysates and ACE inhibitory activity were also discussed.The results showed that the DH of rice protein presented linear growth within 15 min and flatten gradually after 60 min.ACE inhibitory rate of hydrolysates for 75 min was the highest（63.27%）and had no significant difference compared to that of 60 min and 90 min （P>0.05）.TCA-soluble protein and total protein content showed an upward trend during enzymatic process.Molecular weight distribution presented the highest proportion between 200 and 1000 Da.

rice protein；ACE inhibitory peptide；protein content；molecular weight distribution

S816.11

A

1004-3314（2017）03-0023-04

10.15906/j.cnki.cn11-2975/s.20170307

基金課題：國家863計劃“高生物利用度蛋白制備關鍵技術研究與開發”（2013AA102203）；江蘇大學高級人才科研啟動基金（16JDG049）

*通訊作者