火麻仁黃嘌呤氧化酶抑制肽的酶解制備工藝研究

魏連會，董 艷，姬妍茹，石 杰，李國巍，張正海，楊慶麗，高 媛，潘 靜

（黑龍江省科學院大慶分院，黑龍江 大慶 163319）

火麻（Cannabis sativaL.） 俗稱為大麻，在我國又稱為火麻，是大麻科大麻屬一年生草本植物，火麻屬低毒大麻，因其四氫大麻酚含量低于0.3%，已不具備毒品利用價值。火麻全身都是寶，火麻的皮、桿、根、籽和葉都可開發利用，產業涉及紡織、食品、制藥、能源和建材等領域[1]。目前，許多發達國家都在大力開發利用火麻，尤其是以火麻籽功能食品的研究備受關注。火麻籽礦物質含量豐富，含有蛋白質（20%～25%）、膳食纖維（10%～15%）、脂類（25%～35%）、碳水化合物（20%～30%），是自古以來人們重要的營養源[2]。火麻籽蛋白作為一種新型蛋白資源，具有很高的開發研究價值。

人體嘌呤代謝異常會引發高尿酸血癥，最后發展為痛風，痛風患者的數量逐年上升[3-4]。同時體內嘌呤代謝紊亂會使尿酸水平升高，引發高尿酸血癥[5-7]。現有的化學藥物對身體造成了極大傷害，尋求食源性黃嘌呤氧化酶抑制劑具有重要意義[8-10]。火麻仁蛋白營養價值高，開發利用率低，因此對其進行火麻仁降尿酸肽研究探討，有利于增加產品的附加值，帶動產業發展及其種植結構調整[11-12]。因此，以火麻蛋白為原料，研究火麻仁黃嘌呤氧化酶抑制肽的酶解制備工藝，以延長火麻產業鏈條。

1 材料與方法

1.1 材料試劑

火麻仁蛋白粉，黑龍江省科學院大慶分院自制；木瓜蛋白酶、中性蛋白酶、堿性蛋白酶、風味蛋白酶，夏盛酶生物技術有限公司提供；黃嘌呤、黃嘌呤氧化酶，Sigma 公司提供。

1.2 儀器設備

FA1104N 型電子天平，上海民橋精密科學儀器有限公司產品；HH-1 型數顯恒溫水浴鍋，金壇市盛藍儀器制造有限公司產品；DHG-9070A 型鼓風干燥箱，上海飛躍實驗儀器有限公司產品；MS300 型加熱式恒溫電動磁力攪拌器，上海般特公司產品；BCD-215TBDZ 型冰箱，青島海爾股份有限公司產品；Epoch 型酶標儀，美國BioTek 公司產品。

1.3 試驗方法

1.3.1 火麻仁蛋白酶解產物的制備

基本工藝：火麻仁蛋白粉→加水調整料液比→調pH 值和溫度→加蛋白酶酶解→滅酶（5 min） →離心（轉速5 000 r/min，時間20 min） →上清液→真空低溫冷凍干燥→火麻仁肽粉。

1.3.2 酶解用蛋白酶的篩選

料液比1∶5，酶解時間4 h，設定酶最適pH值，溫度（T），對火麻仁蛋白進行酶解。設定酶用量5 000 U/g，確定火麻蛋白XOD 抑制肽最佳酶種類。

蛋白酶最適條件見表1。

表1 蛋白酶最適條件

1.3.3 單因素試驗

為了能得到火麻仁肽以XOD 抑制活性指標，進一步考查酶解溫度（T）、蛋白酶用量和酶解時間這3 個因素的影響。

1.3.4 正交試驗工藝優化

根據單因素試驗結果設計正交優化試驗，確定酶解制備火麻仁蛋白XOD 抑制肽的最佳工藝。

酶解條件因素與水平設計見表2。

表2 酶解條件因素與水平設計

1.3.5 水解度測定

采用福林酚比色法，按照公式計算：

式中：N0——不同濃度火麻蛋白溶液氮含量，mg/mL；

N1——蛋白酶水解前可溶性氮含量，mg/mL；

N2——蛋白酶水解后可溶性氮含量，mg/mL。

1.3.6 火麻仁肽XOD 抑制活性測定

參考鄒琳等人[13]的文獻進行火麻仁黃嘌呤氧化酶抑制肽活性測定研究。

2 結果與分析

2.1 酶解用蛋白酶的篩選結果

采用不同蛋白酶酶解火麻仁蛋白，中性蛋白酶的XOD 抑制活性、水解度均最高，分別達到73.34%和19.5%。試驗的中性蛋白酶主要含有內肽酶活性，含有少量的氨肽酶和羧肽酶活性。內肽酶的作用點位于蛋白質的內部，遠離其N 端和C 端。這些酶共同作用于蛋白質分子中的肽鍵，將蛋白質水解成低聚肽及氨基酸。因此，選用中性蛋白酶進行下一步優化制備工藝。

不同蛋白酶對XOD 抑制活性和水解度的影響見表3。

表3 不同蛋白酶對XOD 抑制活性和水解度的影響

2.2 中性蛋白酶的單因素試驗結果

研究中性蛋白酶用量、酶解溫度和酶解時間3 個因素對酶解制備火麻仁蛋白XOD 抑制肽的影響。

2.2.1 中性蛋白酶用量對酶解效果的影響

在料液比為1∶5，中性蛋白酶pH 值為6.5，酶解溫度50 ℃條件下酶解火麻仁蛋白4.0 h，考查中性蛋白酶用量分別為3 000，4 000，5 000，6 000，7 000 U/g 時對XOD 抑制活性。

中性蛋白酶用量對酶解效果的影響見圖1。

圖1 中性蛋白酶用量對酶解效果的影響

由圖1 可知，XOD 抑制活性隨著酶用量的增加而上升。當酶用量超過5 000 U/g 后，XOD 抑制活性變化不大，考慮節約成本，酶用量以5 000 U/g為最佳。

2.2.2 中性蛋白酶酶解溫度對酶解效果的影響

在料液比為1∶5，中性蛋白酶pH 值為6.5，蛋白酶用量5 000 U/g 條件下酶解火麻仁蛋白4.0 h，考查中性蛋白酶酶解溫度分別為40，45，50，55，60 ℃時對XOD 抑制活性。

中性蛋白酶酶解溫度對酶解效果的影響見圖2。

圖2 中性蛋白酶酶解溫度對酶解效果的影響

由圖2 可知，XOD 抑制活性隨著酶解溫度的遞增也逐漸增大。當酶解溫度大于50 ℃時，隨著酶解溫度的增加，XOD 抑制活性趨于平穩。因此，中性蛋白酶最佳酶解溫度為50 ℃。

2.2.3 中性蛋白酶酶解時間對酶解效果的影響

在料液比為1∶5，中性蛋白酶pH 值6.5，蛋白酶用量5 000 U/g，酶解溫度50 ℃條件下酶解火麻仁蛋白，考查中性蛋白酶酶解時間分別為2.0，3.0，4.0，5.0，6.0 h 時對XOD 抑制活性。

中性蛋白酶酶解時間對酶解效果的影響見圖3。

圖3 中性蛋白酶酶解時間對酶解效果的影響

由圖3 可知，XOD 抑制活性隨著酶解時間的延長也逐漸增大。當酶解時間大于4.0 h 時，XOD 抑制活性趨于平穩。因此，中性蛋白酶最佳酶解時間為4.0 h。

2.3 正交試驗結果

根據單因素試驗結果，料液比1∶5，pH 值6.5對中性蛋白酶酶解火麻蛋白的各影響因子進行正交試驗，確定火麻仁的最佳條件。

酶解條件正交試驗見表4。

表4 酶解條件正交試驗

由表4 可知，料水比1∶5，pH 值6.5 條件下最優水平組合為A3B2C3，即酶用量6 000 U/g，酶解溫度50 ℃，酶解時間5 h，酶解XOD 抑制活性最佳，通過極差分析，各因素影響的主次順序為A＞C＞B。通過對最優組合A3B2C3驗證試驗，在酶用量為6 000 U/g，酶解溫度50 ℃，酶解時間5 h，蛋白酶酶解火麻蛋白的XOD 抑制活性為78.98%。

3 結論

試驗確定了火麻仁蛋白黃嘌呤氧化酶抑制肽的最佳工藝為采用中性蛋白酶，在pH 值6.5，料液比1∶5，酶用量6 000 U/g，酶解溫度50 ℃，酶解時間5 h 條件下，XOD 抑制活性為78.98%，火麻仁蛋白是制備黃嘌呤氧化酶抑制肽的優質來源，火麻仁黃嘌呤氧化酶抑制肽的制備，增加了火麻蛋白的附加值，延伸了火麻產業鏈條。