重組醬油曲霉堿性蛋白酶水解大豆分離蛋白制備抗氧化肽的研究

柯 野，劉園園，朱永麗，曾松榮，殷 爽，劉玉萍，何璐娜

（韶關學院英東生命科學學院，廣東韶關512005）

重組醬油曲霉堿性蛋白酶水解大豆分離蛋白制備抗氧化肽的研究

柯 野，劉園園，朱永麗，曾松榮，殷 爽，劉玉萍，何璐娜

（韶關學院英東生命科學學院，廣東韶關512005）

利用重組醬油曲霉堿性蛋白酶（rAp）對大豆分離蛋白進行水解，制備了抗氧化肽；進一步對抗氧化肽的抗氧化能力和苦味情況等方面進行了研究.結果表明：重組堿性蛋白酶對大豆分離蛋白具有較強的水解效果，當酶與底物比（E/S）為3 000U/g時，大豆分離蛋白的水解度達到17.09%；當E/S為5 000 U/g時，抗氧化肽對DPPH自由基的清除率高達83.38%，對亞油酸也具有較強的抗氧化性，并且該抗氧化肽的苦味不明顯.在同樣條件下，rAp對大豆分離蛋白的水解效率、抗氧化肽的活性和低苦味均優于商品化的堿性蛋白酶和木瓜蛋白酶.這些結果表明rAp具有較好的應用潛力，并且其抗氧化肽在化妝品、飼料和食品等行業中也具有較好的應用前景.

重組醬油曲霉蛋白酶；大豆分離蛋白；抗氧化肽

醬油曲霉(Aspergillus sojae)是傳統食品發酵工業的主要生產菌種之一，有著悠久的應用歷史［1］.主要是由于醬油曲霉向胞外分泌多種蛋白酶，這些蛋白酶具有對傳統發酵食品中植物蛋白的水解作用，該水解產物對傳統發酵食品的品質起到至關重要的作用［1-2］.在這些胞外蛋白酶中，以堿性蛋白酶為主［3］，但該蛋白酶在大豆分離蛋白對大豆分離蛋白的水解效果，水解產物中的抗氧化肽，以及抗氧化肽的苦味等方面的研究仍未見報道.

采用蛋白酶水解大豆蛋白制備大豆活性肽可以促進大豆蛋白的溶解，有利于人體對大豆蛋白的吸收、消化和利用.這些活性肽對人體還具有各種各樣的生理功能，如降血壓、血脂、膽固醇和抗氧化性等［4］.抗氧化肽能夠清除機體多余的自由基、以及維持機體內自由基平衡的作用，從而對增強機體免疫力、延緩機體衰老具有功效；因此，抗氧化肽在食品、化妝品和保健品等行業具有廣闊的應用前景［5］.

本研究以自制的重組醬油曲霉蛋白酶對大豆分離蛋白進行水解，以此制備抗氧化肽，并對該抗氧化肽的抗氧化性和苦味等方面進行研究，為該重組蛋白酶對大豆蛋白深加工方面的應用提供參考.

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1 .1 菌株

重組醬油曲霉堿性蛋白酶工程菌株為韶關學院英東生命科學學院實驗室構建保藏.

1.1 .2 主要試劑及材料

蛋白質Marker購于Fermentas公司；IMAC預裝柱（5 mL）購于美國Bio-Rad公司；木瓜蛋白酶、堿性蛋白酶、酪蛋白、苯硫脲（PTC）、大豆分離蛋白等購于上海生物工程有限公司，其他相關的化學試劑均為分析純.

1.1.3 主要培養基的配制

YPD培養基：1%酵母膏，2%蛋白胨，2%葡萄糖.

BMGY培養基：稱取10 g酵母提取物、20 g胰蛋白胨，量取100 mL 1M磷酸鉀緩沖液（pH=6.0）、10 mL甘油，補水至1 000 mL.

BMMY培養基：稱取10 g酵母提取物、20 g胰蛋白胨，量取100 mL 1M磷酸鉀緩沖液（pH=6.0）于1 000 mL容量瓶中，補水至1 000 mL.

上述各培養基分裝后，115℃，高壓蒸汽滅菌20 min，備用.

1.2 試驗方法

1.2 .1 重組醬油曲霉堿性蛋白酶的制備

工程菌的活化：將保存于-20℃冰箱的菌種凍存管取出，取300 μL均勻菌液接種于盛有50 mL PDA培養基的150 mL三角瓶中，30℃，180 rpm，振蕩培養24 h.

工程菌的誘導：將活化菌株接種于裝有50 mL BMGY培養基的150 mL三角瓶中后，30℃，180 rpm，振蕩培養3 d.取發酵液2 000 rpm離心10 min，棄上清，將菌體沉淀轉接于裝有150 mL BMMY培養基的500 mL三角瓶中，30℃，180 rpm，振蕩培養7 d，期間每隔24 h加入培養基體積的1%甲醇對工程菌株誘導產生重組蛋白酶.

重組醬油曲霉堿性蛋白酶的收集與純化：誘導7 d后，4 000 rpm離心20 min，取上清棄沉淀；經80%硫酸銨鹽析、鎳柱親和層析、Sephadex G-75層析純化，通過SDS-PAGE鑒定.

1.2 .2 酶活測定

采用Folin-酚法測定酶活［6］：向實驗組1.5 mL離心管中加入100 μL酶液和100 μL底物（2%酪蛋白溶液），向對照組1.5 mL離心管中加入100 μL酶液和100 μLTCA.在40℃下水浴10 min，然后向實驗組中加入200μL TCA，向對照組中加入100 μL底物（2%酪蛋白溶液）.40℃水浴20 min，取出，12 000 rpm離心5 min，取上清300 μL于試管中，先后分別加入1.5 mL 0.4 M Na2CO3和300 μLFolin-酚，搖勻，40℃水浴20 min后，于波長660 nm處測其吸光值.酶活單位的定義：40℃反應溫度下，每分鐘水解酪蛋白后產生1μg酪氨酸即為1個酶活力單位.

1.2 .3 重組蛋白酶對大豆分離蛋白的水解

用0.05 M，pH=10的Gly-NaOH緩沖液配制濃度為5%大豆分離蛋白（SPI），在沸水浴中預處理10 min，冷卻后調pH為10，按酶/底物比分別為1 000 U/g、3 000 U/g、5 000 U/g、8 000 U/g分別加入重組醬油曲霉堿性蛋白酶、木瓜蛋白酶、堿性蛋白酶，在40℃水浴處理1 h，期間適當攪拌.

1.2 .4 大豆分離蛋白抗氧化肽的制備

按照1.2.2的水解產物通過等電點沉淀，離心、利用細菌過濾膜，利用10 kDa的超濾膜超濾，獲得的澄清黃色溶液即為大豆分離蛋白抗氧化肽溶液［7］.

1.2 .5 水解度（DH）的測定

采用甲醛滴定法：取5 mL的水解產物，加入60 mL的蒸餾水，用0.1 M NaOH的調節pH到8.2，加入20 mL已經中和的甲醛（pH=8.2），然后用0.1 M的NaOH標準溶液滴定到9.2，記錄消耗NaOH的體積V1，用緩沖液代替樣品，操作方法相同，測的空白體積為V0.

則樣品的水解度為：DH（%）=100(1 000×0.l×(V1-V0)/5.00/c-0.33)/7.8式中：c為樣品中原大豆分離蛋白的濃度，g/L；0.33為大豆分離蛋白中游離氨基酸的濃度，mmol/g；7.8為每克大豆分離蛋白的肽鍵當量數，mmol/g.

1.2.6 抗氧化肽對DPPH自由基清除能力的測定

利用DPPH無水乙醇在517 nm有紫色團的特征吸收峰，以分光光度計測定加入活性肽后，在517 nm處吸收值的下降表示其對DPPH自由基的清除能力［8-9］.在2 mL離心管中加入1 mL 2×10-4mol/L的DPPH無水乙醇溶液，再加入1 mL抗氧化活性肽的無水乙醇，混勻，在室溫下30 min后，517 nm處測得吸光值AI，同時測定1 mL 2×10-4mol/L的DPPH無水乙醇溶液與1 mL無水乙醇混合液的吸光值A0，以及1 mL抗氧化活性肽與2 mL無水乙醇混合液的吸光值AJ.DPPH自由基的清除率計算公式如下：

DPPH自由基的清除率（%）=[A0-(AI-AJ)]/A0×100%

1.2 .7 抗氧化肽的硫氰酸鐵測定法

向試管中加入1 mL抗氧化劑活性肽的無水乙醇溶液，然后加入1 mL 2.5%亞油酸無水乙醇溶液、2 mL 0.05 mol/L pH為7.0的磷酸緩沖液、1 mL蒸餾水，密封.空白對照以無水乙醇代替抗氧化活性肽，4℃保存.從0時刻開始計，每24 h檢測一次.檢測時，取出0.1 mL亞油酸乳化液于空試管中，加入9 mL無水乙醇、0.1 mL 30%硫氰酸氨溶液、0.1 mL 0.02 mol/L溶于3.5%鹽酸的氯化亞鐵溶液，迅速混勻，反應3 min后，于500 nm處檢測其吸光值.

1.2 .8 抗氧化肽的苦味評價

稱取PTC配成的濃度1/750 mol/L，編為1號液.并依次將1號溶液按倍比法稀釋.并編號為1～14號液，分別裝入消毒好的飲用杯中.將3種酶E/S為8 000 U/g制得的大豆多肽與不同濃度的PTC溶液進行感官苦味評定，從而確定大豆多肽的苦味值.苦味評定小組由實驗室9位有相關經驗的志愿者組成.進行感官評定之前，要對評定小組成員進行苦味評定培訓，使其適應苦味評定，品嘗結果的平均值為該樣品的最后苦味值.

2 結果與分析

2.1 重組醬油曲霉堿性蛋白酶的表達純化結果

對工程菌株誘導表達的重組蛋白酶的純化結果如圖1所示.由圖1可見，箭頭指向的蛋白條帶為重組堿性蛋白酶，這是由于該蛋白酶基因推測的蛋白理論大小約為35.0 kDa，電泳所得的蛋白條帶與理論推測一致.由圖1進一步表明本試驗獲得了電泳純的重組蛋白酶.

2.2 重組堿性蛋白酶對大豆分離蛋白的水解結果

重組醬油曲霉堿性蛋白酶、木瓜蛋白酶和堿性蛋白酶對大豆分離蛋白的水解結果如圖2所示：在E/S為1 000 U/g、3 000 U/g、5 000 U/g、8 000 U/g 的條件下，木瓜蛋白酶對大豆分離蛋白的水解度分別為1.64%、4.06%、6.21%、8.71%；重組醬油曲霉堿性蛋白酶對大豆分離蛋白的水解度分別為7.83%、17.09%、19.53%、19.43%；堿性蛋白酶對大豆分離蛋白的水解度分別為11.88%、12.23%、12.78%、14.78%.木瓜蛋白酶、堿性蛋白酶隨著E/S的增加對大豆蛋白的水解度持續升高；而重組醬油曲霉堿性蛋白酶E/S達到5 000 U/g時對大豆分離蛋白的水解度趨于穩定.總體而言，在E/S相同的情況下，重組醬油曲霉堿性蛋白酶的對豆分離蛋白的水解效率和水解程度均明顯高于商品化的木瓜蛋白酶和堿性蛋白酶.

圖1 重組堿性蛋白酶的純化電泳圖

圖2 重組醬油曲霉蛋白酶、木瓜蛋白酶和堿性蛋白酶對大豆分離蛋白的水解效果

2.3 抗氧化肽的抗氧化性分析

2.3 .1 抗氧化肽對DPPH自由基清除率

重組醬油曲霉堿性蛋白酶與2種商品化蛋白酶制備的抗氧化肽對DPPH自由的基清除率結果見表1.

由表1可知，隨著E/S的比例增加，制備的抗氧化肽對DPPH自由基的清除效果越強，當E/S為5 000 U/g時，重組醬油曲霉堿性蛋白酶制備的抗氧化肽的清除率已經達到了83.38%，明顯高于兩種商品化的蛋白酶.對于兩種商品化的蛋白酶而言，只有當E/S為8 000 U/g時，對DPPH自由的清除率才為80%左右，都低于重組蛋白酶.

2.3 .2 抗氧化肽的硫氰酸鐵測定結果

抗氧化肽的硫氰酸鐵測定結果見圖3.由圖3可知，隨著亞油酸放置的時間越長，被氧化的程度加深；經過72 h后，重組堿性蛋白酶對亞油酸的抗氧化性都明顯高于兩種商品化酶的抗氧化性強.但是3種蛋白酶制備的抗氧化肽與藥品抗壞血酸Vc相比，抗氧化性效果還是要弱些.

2.4 抗氧化肽的苦味評價結果

3種蛋白酶制備的抗氧化肽苦味評價結果為：重組醬油曲霉堿性蛋白酶、木瓜蛋白酶和堿性蛋白酶的苦味值分別為10.3、9.2、9.0和8.5，沒有加酶的大豆分離蛋白水解液的苦味值為10.3，這表明未加酶水解的水解產物沒有苦味，3種酶制備的抗氧化肽中，重組醬油曲霉蛋白酶的苦味最低.

表3 抗氧化肽對DPPH自由基清除率結果 %

圖3 抗氧化肽的硫氰酸鐵測定結果

3 結論與討論

本試驗對重組醬油曲霉堿性蛋白酶工程菌株進行了誘導表達，對發酵液通過鹽析、層析、透析和超濾濃縮等多種純化方法結合，獲得了電泳級純的重組醬油曲霉蛋白酶.本文的重組醬油曲霉蛋白酶對大豆分離蛋白的水解效果，以及制備的抗氧化肽的抗氧化能力及其低苦味等方面，均優于商品化的木瓜蛋白酶和堿性蛋白酶；這表明利用重組醬油曲霉蛋白酶具有較高的投入生產實踐的價值，并且該酶制備的抗氧化肽，比木瓜蛋白酶和堿性蛋白酶制備的抗氧化肽具有更強的抗氧化性，這表明該抗氧化性肽在食品、化妝品和保健品等行業具有一定的應用前景.

本研究相對于參考的幾篇文獻研究的內容更廣更細致些，在此研究中課題組還探究了實驗室所有的幾種酶水解大豆分離蛋白的抗氧化性的優化實驗，探究更好的酶解效益.當然本研究還存在一些不足，在此研究中對抗氧化肽活性分子量大小、氨基酸的組成、結構等方面研究較少.因此，在今后的研究中，需要進一步對重組醬油曲霉蛋白酶水解大豆分離蛋白制備抗氧化肽的分子量分布、組成與結構等方面進行深入研究.同時有待于對重組醬油曲霉蛋白酶工程菌株的高密度發酵培養的發酵工藝、發酵動力學以及最佳的補料方式等方面深入研究，以期提高重組蛋白酶的產量，為其開發利用和替代市場現有商業化蛋白酶提供參考.

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Study of Antioxidant Peptides from Soybean Protein Isolate Hydrolyzed by the Recombinant Aspergillus Sojae Alkaline Protease

KE Ye，LIU Yuan-yuan，ZHU Yong-li，ZENG Song-rong，YIN Shuang，LIU Yu-ping，HE Lu-na
（Yingdong College of Life Sciences，Shaoguan University，Shaoguan 512005，Guangdong，China）

Soybean Protein Isolate(SPI)was hydrolyzed by the recombinant Aspergillus sojae alkaline protease(rAp),and the antioxidant peptides was obtained.further,the antioxidant activity and bitterness of antioxidant peptides were evaluated.The results showed rAp had relative high efficiency in SPI hydrolysis,the hydrolysis degree was 17.09%，under the E/S ratio of 3 000 U/g.When the E/S ratio was 5 000 U/g,DPPH free radical scavenging activity of the antioxidant peptides was 83.38%,and it also had strong antioxidant properties of linoleic acid,and its bitterness was not obvious.Under the same conditions,the hydrolysis efficiency of rAp,the activity and low bitterness of antioxidant peptides were better than that of commercial proteases,such as alkaline protease and papain.All these results proved that the rAp had good application potentials,and antioxidant peptides had also good application prospects in cosmetics,feed and food industry.

recombinant aspergillus sojae alkaline protease(rAp)；soybean protein isolate(SPI)；antioxidant peptides

S565.1

A

1007-5348（2017）09-0051-05

2017-04-10

韶關學院大學生科技創新培育項目(pdjh2016b0452)；廣東省教育廳特色創新項目(2015KTSCX126).

柯野(1977-)，男，四川瀘縣人，韶關學院英東生命科學學院副教授，博士；研究方向：微生物學和生物工程.

（責任編輯：邵曉軍）