核桃多肽制備技術(shù)及生理活性研究進(jìn)展

李昌文，張麗華，縱偉

鄭州輕工業(yè)大學(xué)食品與生物工程學(xué)院（鄭州 450002）

我國核桃資源豐富，在許多地方都有種植，分布廣、產(chǎn)量大。核桃主要用于干食和加工核桃油，其中核桃蛋白粕是核桃油生產(chǎn)和加工的副產(chǎn)物，其多被丟棄和用作飼料。核桃蛋白粕是一種優(yōu)質(zhì)的蛋白原料，充分利用核桃蛋白粕制備核桃多肽不僅可以變廢為寶，還可以提高經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。近年來，國內(nèi)外許多學(xué)者對核桃多肽進(jìn)行了大量研究。綜述了對核桃多肽的制備工藝和生理活性功能研究，以期對核桃多肽的研究開發(fā)和利用提供參考。

1 核桃多肽制備工藝研究進(jìn)展

1.1 酶法制備核桃多肽工藝研究進(jìn)展

酶法工藝是制備核桃多肽最常用的方法，酶法制備核桃多肽有單一酶法和復(fù)合酶法。研究表明影響酶法制備核桃多肽的因素有蛋白酶的種類、酶的用量、酶的作用時間、酶的作用溫度、酶的作用pH、底物的濃度等。

酶法制備核桃多肽的工藝流程一般為：核桃蛋白粉末→加水、調(diào)pH→加酶酶解→滅酶→冷卻→離心、取上清液→蒸發(fā)濃縮→核桃多肽濃縮液→冷凍干燥→核桃多肽粉。

孔令明等[1]研究了不同蛋白酶制備的核桃多肽的抗氧化性，結(jié)果認(rèn)為堿性蛋白酶制備核桃多肽抗氧化活性最強，其優(yōu)化的最佳工藝條件為酶解溫度50 ℃、酶解時間2 h、酶解pH 8、底物濃度3%、堿性蛋白酶添加量3%。賈靖霖等[2]研究了單酶、復(fù)合酶制備核桃多肽工藝，研究表明利用單酶水解核桃蛋白時，水解度最大的是堿性蛋白酶；采用多酶水解工藝時建議采用依次加酶的方式。王端等[3]利用中性蛋白酶制備核桃多肽，其優(yōu)化的最佳工藝條件為底物濃度2.3%、酶解溫度51 ℃、酶解時間5.2 h、酶解pH 6.5，此時核桃多肽得率達(dá)到0.45 g/g。李麗等[4]研究核桃多肽制備技術(shù)時發(fā)現(xiàn)依次添加中性蛋白酶、堿性蛋白酶的添加工藝最好，此時核桃蛋白水解度在40%左右，核桃多肽產(chǎn)物對α-淀粉酶抑制率為85.9%。王紀(jì)輝等[5]以DPPH清除率為指標(biāo)研究了酶法制備核桃多肽的工藝，結(jié)果表明最優(yōu)工藝條件為酶解pH 6.8、酶解時間3 h、溫度38 ℃、中性蛋白酶添加量4%、底物核桃蛋白濃度2.4%，此工藝條件制備的核桃多肽對DPPH自由基清除率高達(dá)92.35%。安傳相等[6]研究了不同酶制備的核桃多肽抗氧化性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)使用堿性蛋白酶時核桃蛋白的水解度最高，最佳酶解條件為酶解pH 9.0、酶解溫度53 ℃、堿性蛋白酶量7 430 U/g底物、核桃蛋白濃度2.2%。陳樹俊等[7]研究了復(fù)合酶法制備核桃多肽工藝，得到的最佳制備工藝條件為酶解時間3.0 h、酶解pH 7.1、酶解溫度50 ℃，復(fù)合酶添加量8 000 U/g，此時水解度可達(dá)11.45%，產(chǎn)物核桃多肽質(zhì)量濃度為10.01 mg/mL。王紀(jì)輝等[8]研究了雙酶法制備核桃多肽的工藝，得到的最優(yōu)工藝條件為中性蛋白酶與木瓜蛋白酶質(zhì)量比2∶1、酶解溫度40 ℃、酶解pH 7.2、底物核桃蛋白粉質(zhì)量濃度40 g/L、酶解時間4 h、復(fù)合酶添加量5%，此時蛋白的水解度為26.72%。王攀等[9]以清除DPPH能力為指標(biāo)，研究得到復(fù)合酶制備核桃多肽最優(yōu)工藝條件：酶解時間1.5 h、酶解溫度45 ℃、底物濃度1 500 U/g、酶解pH 7.0、木瓜蛋白酶與堿性蛋白酶質(zhì)量比2∶1，此時核桃蛋白酶解物清除DPPH的清除率為78.7%。不同研究者得到酶法制備核桃多肽的工藝條件有差異，主要是所選用的試驗材料和試驗參數(shù)條件不一致引起的。

1.2 輔助酶法技術(shù)制備核桃多肽工藝研究進(jìn)展

已有報道將微波技術(shù)和超聲波技術(shù)用于酶法制備核桃蛋白肽的研究，微波技術(shù)和超聲波技術(shù)用于酶法制備核桃蛋白肽具有減少反應(yīng)時間、水解度高、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點。張興燦等[10]利用微波技術(shù)水解核桃蛋白時發(fā)現(xiàn)微波技術(shù)能夠提高水解速度10～40倍。何爽等[11]研究了超聲提取核桃蛋白肽的工藝，研究得到最優(yōu)制備核桃蛋白肽的制備工藝為復(fù)合酶（0.5%的纖維素酶，0.1%的堿性蛋白酶）、超聲溫度55 ℃、超聲時間5 min、超聲功率360 W、pH 5.5、液料比7∶1（mL/g）、超聲和酶解時間一共2 h，此時核桃蛋白水解度為29.17%，而且核桃油的品質(zhì)變化不大。這些研究表明可以采取一些輔助技術(shù)用于酶法制備核桃多肽，以提高核桃多肽的生產(chǎn)效率。

1.3 發(fā)酵法制備核桃多肽工藝研究進(jìn)展

還有學(xué)者研究了發(fā)酵法制備核桃多肽。劉瀟等[12]研究采用固態(tài)發(fā)酵技術(shù)，比較了枯草芽孢桿菌和黑曲霉發(fā)酵制備核桃多肽工藝，結(jié)果發(fā)現(xiàn)枯草芽孢桿菌制備的核桃多肽產(chǎn)量高于黑曲霉，枯草芽孢桿菌固態(tài)發(fā)酵制備核桃多肽工藝條件為：核桃粕粉過40目、發(fā)酵時間3 d、發(fā)酵溫度28 ℃、料液比1∶1.25（g/mL）、接種量15%（發(fā)酵種子液），此條件下核桃多肽含量為243.97 mg/g。這種方法為核桃多肽的制備提供了一個新的途徑。

2 核桃多肽生理活性功能研究進(jìn)展

2.1 具有抗氧化、清除自由基的活性

許多學(xué)者采用不同的方法研究了核桃多肽的抗氧化、清除自由基的活性，這些研究表明核桃多肽具有抗氧化、清除自由基的活性。Chen等[13]研究了胃蛋白酶、中性蛋白酶、堿性蛋白酶制備核桃多肽的抗氧化性質(zhì)，研究發(fā)現(xiàn)胃蛋白酶酶解得到的核桃多肽抗氧化性最強，同時還發(fā)現(xiàn)核桃多肽還可以較好清除DPPH、·OH、螯合Fe2+、抑制脂質(zhì)過氧化等功效，其螯合Fe2+能力比谷胱甘肽還要高，其中抗氧化活性最高的核桃多肽的氨基酸順序為Ala-Asp-Ala-Phe（423.23 Da）。賈靖霖等[14]研究了復(fù)合酶制備核桃多肽的抗氧化活性，研究發(fā)現(xiàn)核桃多肽具有抗氧化性質(zhì)，對多種自由基都有較好的清除作用，認(rèn)為核桃多肽可以作為一種較好的天然抗氧化劑來開發(fā)。Gu等[15]研究了用胰酶制備的核桃多肽的抗氧化活性，認(rèn)為核桃多肽具有很好的抗氧化能力，對H2O2引起的PC12細(xì)胞損傷具有較強的保護(hù)作用。鄒娟[16]研究了核桃多肽對老年癡呆的實驗?zāi)Ｐ偷母深A(yù)作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)核桃多肽對H2O2及β-淀粉樣多肽引起的PC12細(xì)胞損傷具有較好的保護(hù)作用，原因可能與核桃多肽能夠提高PC12細(xì)胞抗氧化活性有關(guān)，其研究還發(fā)現(xiàn)核桃多肽具有較好改善記憶能力和抗老年癡呆活性。楊柳[17]研究也證實核桃多肽具有抗氧化活性、清除自由基能力、延緩老年癡呆癥的發(fā)展進(jìn)程等功能。林燕等[18]研究得到分子量越小的核桃蛋白肽其抗氧化性越強。李漢洋等[19]進(jìn)一步研究了核桃蛋白多肽的結(jié)構(gòu)、分子量與其抗氧化活性的關(guān)系，研究得到核桃肽分子量小于800 Da具有較好抗氧化活性，同時核桃多肽結(jié)構(gòu)中谷氨酸、天冬氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸組成含量均在6.48%以上。Feng等[20]研究還證實核桃多肽對SH-SY5Y細(xì)胞的氧化損傷具有很好的保護(hù)作用。核桃蛋白肽的抗氧化性質(zhì)主要與核桃蛋白的酶解工藝（蛋白酶的種類、酶的用量、酶的作用時間、酶的作用溫度、酶的作用pH、底物的濃度等）密切相關(guān)[21]。

2.2 具有降血壓的功能

許慧嬌[22]研究了不同酶制備的核桃多肽的降血壓能力，研究發(fā)現(xiàn)中性蛋白酶酶解5 h的核桃多肽降壓活性最高，核桃多肽的分子量越小，降壓活性越好。裴璞花等[23]通過堿性蛋白酶法研究得到的分子量小于3 kDa核桃降血肽的IC50值最低，為0.389 3 mg/mL。因此核桃多肽的降血壓性與所制備的工藝條件密切相關(guān)。

2.3 具有降血糖的能力

一些研究表明核桃多肽具有降糖作用。李麗[24]研究了核桃多肽的降糖活性，在研究核桃多糖體外降糖作用時發(fā)現(xiàn)核桃多肽能促進(jìn)酵母對葡萄糖的利用，小鼠進(jìn)食核桃多肽后可以有效控制Ⅱ型糖尿病小鼠的葡萄糖水平，血清中甘油三酯、總膽固醇水平也顯著降低，同時一些糖尿病并發(fā)癥也會減輕。李麗琪等[25]研究表明核桃多肽、分離純化后的HT-1、HT-2都具有較好的降糖活性，其中HT-2降糖作用機制是通過胰島素信號通路改善葡萄糖代謝。

2.4 具有抗疲勞的功能

有研究表明核桃多肽具有較好的抗疲勞功效，賈靖霖等[26]發(fā)現(xiàn)小鼠食用核桃多肽經(jīng)30 d喂養(yǎng)后，核桃多肽能顯著延長小鼠負(fù)重游泳力竭時間，顯著降低血清中乳酸和尿素氮含量，顯著升高組織中肌糖原和肝糖原的含量，這說明核桃多肽具有增強抗疲勞的性能。崔玲玉[27]研究也證實喂食核桃蛋白肽能夠降低血液中乳酸的濃度和肝糖原的消耗，核桃蛋白肽具有緩解小鼠體力疲勞、延長小鼠游泳時間的功能。這些研究表明核桃多肽可以用于抗疲勞產(chǎn)品的開發(fā)。

2.5 具有解酒功能

孫蒙蒙[28]利用超濾技術(shù)分離得到不同分子量的核桃多肽組分，研究發(fā)現(xiàn)核桃多肽能夠激活乙醇脫氫酶，其中分子量在5～10 kDa的核桃多肽對乙醇脫氫酶的激活作用最大，因此認(rèn)為核桃多肽具有解酒生物活性，可以用于醒酒解酒食品的開發(fā)。

2.6 具有提高學(xué)習(xí)和記憶的能力

Chen等[29]研究認(rèn)為核桃多肽還具有對D-半乳糖誘發(fā)的學(xué)習(xí)和記憶障礙具有改善作用，認(rèn)為核桃多肽可以用于一些改善記憶障礙的功能性食品中。

此外，還有一些研究報道核桃多肽具有較好的抑菌活性，對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌及枯草芽孢桿菌均有一定的抑制作用，核桃多肽的抑菌性能與核桃多肽的分子量有關(guān)，分子量越小，抑菌性能越強[30-31]。

3 結(jié)語與展望

核桃多肽具有許多重要的生理活性功能，是一種理想的天然食品保健成分，市場需求量大。但對核桃多肽的研究和應(yīng)用仍然處于起始階段。核桃多肽的生理活性功能與其氨基酸組成、排序、分子量等密切相關(guān)，因此需要精準(zhǔn)研究核桃多肽的制備、提取分離、純化工藝及核桃多肽的修飾技術(shù)，進(jìn)一步研究核桃多肽的生理活性功能、構(gòu)效關(guān)系、作用機制，開發(fā)研制優(yōu)質(zhì)的核桃多肽功能性食品及藥品等。