雙酶水解魚鱗蛋白制備ACE抑制肽的工藝優化研究

苑園園 劉 暢 王燚欣 宋曉鑫

（衡水學院生命科學學院 河北 衡水 053000）

現代醫學研究表明，血管緊張素轉化酶(An-giotensin I-converting enzyme，ACE)是導致高血壓的主要因素之一[1]。ACE是人體組織和體液中發現的一種含鋅的二肽羧基肽酶，能夠對血壓起到一定的調控作用，血管緊張素Ⅰ可以在人體內經過ACE的催化作用轉化為可以使血管收縮并使血壓升高的血管緊張素Ⅱ[2]。

我國水資源豐富，在魚類產品生產加工過程中產生了很多下腳料，其中15%左右都是魚鱗[3]，據不完全統計，我國每年廢棄的魚鱗達30萬t，魚鱗中蛋白質的含量高達50%~70%[4，5]，是非常好的生物資源。

目前制備ACE抑制肽多為單一蛋白酶水解，很少模擬胃腸道系統的酶解過程，而經其他酶水解得到的ACE抑制肽在人體消化吸收過程中，由于胃蛋白酶和胰蛋白酶的作用，其氨基酸序列有可能會發生變化，進而導致ACE抑制能力的變化[6]。因此本試驗選取的雙酶模擬胃腸道消化系統對魚鱗的酶解作用，可能將制備出更高活性的ACE抑制肽[7]。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 材料。新鮮豬肺：衡水市萬德福超市；新鮮鯉魚魚鱗：衡水市桃城區人民橋水產開發市場。

1.1.2 主要試劑。鹽酸(36.0%~38.0%)：煙臺遠東精細化工有限公司；四硼酸鈉：天津市河東區紅巖試劑廠；乙酸乙酯(AR)：天津市大茂化學試劑廠；硼酸(AR)：天津市紅巖化學試劑廠；胰蛋白酶：河南萬邦實業有限公司；胃蛋白酶：河南萬邦實業有限公司；馬尿酰組氨酰亮氨酸：上海麥克林生化科技有限公司；甘氨酸：天津市大茂化學試劑廠。

1.2 儀器與設備。ST3100型pH計：奧豪斯儀器(常州)有限公司；BGZ-30型電熱鼓風干燥箱：上海博訊實業有限公司醫療設備廠；DS-1型高速組織搗碎機：上海標本模型廠；Alpha 1-4/2-4 LD Plus德國Christ真空冷凍干燥機：北京五洲東方科技發展有限公司廣州分公司；A11型研磨機：艾卡(廣州)儀器設備有限公司；UV-5500型紫外可見分光光度計：上海元析儀器有限公司；TGL-16M型離心機：湖南湘儀實驗室儀器開發有限公司。

1.3 方法

1.3.1 ACE粗酶的制備。新鮮的豬肺冷藏10 h左右，將黏膜、脂肪和氣管切除，將切好的豬肺放入高速組織搗碎機中，之后間歇性勻漿5min，保證比例，每5g的豬肺加入6 ml的硼酸緩沖溶液(pH值8.3，0.1 mol/L)，4℃，8 000 r/min離心15 min，收集上清液冷凍干燥備用[8]。

1.3.2 脫鈣魚鱗粉的制備。收集新鮮的鯉魚魚鱗，用清水洗凈，去除非魚鱗物質，洗凈后50℃烘干2 h；將烘干后的魚鱗用10%(w/v)NaCl溶液5℃浸泡24 h，換液1次[9]，50℃烘干2 h；干燥后的魚鱗用0.4 mol/L的HCl溶液以料液比為1∶15(w/v)浸泡90 min進行脫鈣[10]，用清水洗凈后再次放入烘箱50℃烘干2 h，放入研磨機打碎得到魚鱗粉冷藏備用。

1.3.3 魚鱗酶解物的制備。取適量脫鈣魚鱗粉溶于酶的緩沖液中，調節整體的pH值在酶的最適范圍內，加酶進行酶解，當酶解反應完成后應立即沸水浴15 min，保證酶徹底失活，待整個反應體系冷卻后離心15 min(10℃，4 000 r/min)，取上清液[11]。

1.3.4 ACE抑制率測定。本次試驗采用紫外分光光度法[12]測定ACE抑制率，取酶解物上清液作為ACE抑制肽，將馬尿酰組氨酰亮氨酸(hippuryl-histidyl-leucine，HHL)溶于0.1 mol/L(pH值8.3，含Na-Cl)的硼酸鹽緩沖液配成濃度為12.5 mmol/L的底物，先取50μL底物于1.5 ml離心管中，再加入20μLACE抑制肽，兩者混勻后放入水浴鍋37℃保持5 min，接著再取40μLACE溶液于離心管中，放入水浴鍋37℃保持30 min，最后加入200μLHCl(1 mol/L)終止整個反應，離心管中加入1 ml預冷過的乙酸乙酯，混合后放入離心機4 000 r/min離心15 min，吸取上層澄清液體750νL到試管中，烘箱內120℃烘干15 min，使溶劑全部揮發，冷卻后向試管中加入3 ml的蒸餾水以溶解試管中的馬尿酸，混勻1 min后用紫外可見分光光度計在波長為228 nm下測定溶液的吸光值，計算公式：ACE抑制率(%)=×100%；式中：A為加入ACE抑制劑的吸光度；B為ACE與HHL反應的吸光度；C為空白反應的吸光度。

1.4 胃蛋白酶提取條件的單因素試驗及正交試驗優化1.4.1單因素試驗。稱取5份脫鈣后的魚鱗粉，料液比分別為1∶10(g/ml)、1∶15(g/ml)、1∶20(g/ml)、1∶25(g/ml)、1∶30(g/ml)，利用胃蛋白酶緩沖液調節pH值為2.0，溫度控制在37℃，分別調節胃蛋白酶的添加量在2%、4%、6%、8%、10%的條件下，酶解1 h、2 h、3 h、4 h、5 h，以ACE抑制率為評價指標，考察酶解時料液比、胃蛋白酶的添加量、酶解時間對魚鱗ACE抑制率的影響。

1.4.2 正交試驗優化。根據單因素試驗結果，設計L9(34)的正交試驗，見表1。

表1 胃蛋白酶酶解脫鈣魚鱗粉正交試驗因素水平表

1.4.3 胰蛋白酶提取條件的單因素試驗優化。利用胰蛋白酶緩沖液將胃蛋白酶酶解液pH值調節為8.0，溫度控制在40℃，分別調節胰蛋白酶的添加量在2%、4%、6%、8%、10%的條件下，酶解1 h、2 h、3 h、4 h、5 h，以ACE抑制率為評價指標，考察酶解時料液比、胰蛋白酶的添加量、酶解時間對魚鱗ACE抑制率的影響。

2 結果與分析

2.1 胃蛋白酶酶解的單因素試驗結果分析

2.1.1 酶的添加量對酶解產物ACE抑制率的影響。如圖1，當胃蛋白酶添加量增高，ACE抑制率升高，酶的添加量達到6%時，ACE抑制率最高，酶的添加量繼續增加，抑制率反而降低。當酶過少時，酶與底物結合的幾率很小，抑制率較低，加酶量到達一定程度時，酶與反應體系中的底物全部結合，抑制率達到最大值，但加酶量過多時就會影響底物與之結合，從而導致抑制率降低。因此，酶的添加量為6%時，魚鱗蛋白的酶解產物ACE抑制率最高，為57.6%。

圖1 不同胃蛋白酶的添加量下酶解產物的抑制率

2.1.2 料液比對酶解產物ACE抑制率的影響。如圖2，料液比增大的同時ACE抑制率也增大，當增加到1∶40時達到最大，隨后抑制率降低。當料液比高時，酶解體系比較濃稠，ACE抑制率降低[13]。因此，當料液比為1∶40時，魚鱗蛋白的酶解產物ACE抑制率最高，為67.18%。

圖2 不同料液比下酶解產物的抑制率

2.1.3 酶解時間對酶解產物ACE抑制率的影響。如圖3，酶解開始時，ACE抑制肽逐漸釋放其活性，ACE抑制率隨酶解時間的增加而升高，酶解時間為2 h時ACE抑制率最高，時間持續過長則會適得其反，ACE抑制肽會被酶解喪失活性，ACE抑制率降低[14，15]。因此，當水解時間為2 h時，魚鱗蛋白的酶解產物ACE抑制率最高，為79.7%。

圖3 不同酶解時間下酶解產物的抑制率

2.2 胃蛋白酶酶解魚鱗蛋白正交實驗優化。由表2可知，料液比、酶的添加量、酶解時間這3個因素對ACE抑制率都會產生影響，在9個試驗結果中，以試驗2、試驗8、試驗9的結果最好，ACE抑制率基本達到70%以上，最佳方案為A1B3C2，即料液比1∶50，酶的添加量4%，酶解時間2 h，該組合并未出現在正交表中，所以進行驗證試驗，在此條件下，經3次平行試驗后測得ACE抑制率為84.89%。通過比較R值可以看出，酶解時間對ACE抑制率的影響最顯著。由表3的F值大小可看出，這3個因素的影響主次順序為：C＞B＞A。

表2 胃蛋白酶酶解脫鈣魚鱗粉正交試驗結果數據

表3 胃蛋白酶酶解脫鈣魚鱗粉正交試驗結果方差分析

2.3 胰蛋白酶酶解的單因素試驗結果分析

2.3.1 酶的添加量對酶解產物ACE抑制率的影響。如圖4，酶的添加量較少時，酶與底物結合機會較少，形成的產物較少；ACE抑制率隨著加酶量的增加而升高，酶的添加量增加到一定程度而底物不變時，酶可以與底物完全結合，酶的添加量達到6%時，ACE抑制率最大；再增加胰蛋白酶的添加量時，可能會因為反應體系已飽和而降低酶與底物的結合率導致ACE抑制率逐漸降低。因此，當酶的添加量為6%時，魚鱗蛋白的酶解產物ACE抑制率最高，為92.13%。

圖4 不同酶的添加量下酶解產物的抑制率

2.3.2 酶解時間對酶解產物ACE抑制率的影響。如圖5，當酶解時間過長時，產生的活性產物可能會被酶解，導致抑制率下降。當酶解時間為2 h時魚鱗蛋白的酶解產物ACE抑制率最高，為93.37%。

圖5 不同酶解時間下酶解產物的抑制率

3 結論與討論

以脫鈣后的鯉魚魚鱗蛋白為原料，通過單因素試驗及正交試驗證明，以胃蛋白酶酶解脫鈣魚鱗粉制備ACE抑制肽，當酶的添加量8%、料液比1∶50(g/ml)、酶解時間2 h時，ACE抑制率為84.89%。以胰蛋白酶酶解脫鈣魚鱗粉制備ACE抑制肽，當酶的添加量為6%、酶解時間為2 h時，ACE的抑制率為93.37%。結果表明先用胃蛋白酶酶解，再用胰蛋白酶進行酶解，最終得到的ACE抑制肽不會受人體胃腸道的影響。