基本信息
- 项目名称：
- 复合酶法水解豆粕制备ACE抑制肽
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 豆粕是产量巨大的豆油加工副产物，长期以来主要作为饲料，但这种方式对豆粕中的蛋白质利用率极低，不仅造成蛋白资源浪费，而且极易形成环境污染，因此寻求既能很好利用豆粕，避免环境污染，又能使豆粕实现增值的加工方式，近年来逐渐受到研究者的关注。课题组经过反复的实验研究，采用双酶组合的方式水解豆粕，并优化了关键酶碱性蛋白酶的酶解条件，获得了含有ACE抑制肽的水解产物。
- 详细介绍：
- 本课题实验以农产品加工副产物豆粕为原料，制备可用于保健食品制备的ACE抑制肽，一方面可为豆粕的高值化加工提供新思路，另一方面为高血压食疗提供新产品，因此课题的研究的工艺路线的完善在农副产品加工领域具有巨大的应用潜力。实验以豆粕为原料，采用酶解的方法进行ACE抑制肽的制备条件的摸索，首先以水解度为ACE抑制活性的间接指标，进行水解蛋白酶初步筛选，之后以单酶水解效果最佳的碱性蛋白酶为主，复合其它酶进行水解，以提高ACE抑制活性，结果发现碱性蛋白酶和胰蛋白酶复合酶解效果最好，先后添加时水解度为46.83%。在此基础上通过Box-Behnken实验设计对组合酶水解中的主要酶碱性蛋白酶的水解条件进行了优化，发现通过响应面分析法，优化碱性蛋白酶和胰蛋白酶组合分步水解中:第一步先加入碱性蛋白酶浓度为5100U/g，pH为9，水解时间为2h；第二步加入胰蛋白酶浓度为950U/g，pH为8，水解时间为2h； ACE抑制率达到72.21%。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 食源性ACE抑制肽效果温和，对正常血压无副作用，具有良好的应用前景。本实验以前期单因素实验结果为基础，对水解效果最好的碱性蛋白酶与较好的中性蛋白酶、胰蛋白酶、风味蛋白酶和复合蛋白酶分别组合，采用同时添加和先后添加两种酶的方法，以水解度为指标，筛选水解豆粕的最佳酶组合，采用响应面法对碱性蛋白酶的水解条件进行优化，以获得ACE抑制率较高的豆粕酶解产物。为豆粕的高附加值加工提供一定理论依据和技术支持。
科学性、先进性及独特之处
- 已有的研究表明，许多酶可以对豆粕进行水解，本实验选用水解豆粕较好的5种蛋白酶进行组合水解，发现碱性蛋白酶与胰蛋白酶组合时，水解豆粕的水解率远高于单酶水解，尤其是将两种酶先后加入效果更加。之后对组合酶中的关键酶-碱性蛋白酶的酶解条件进行了优化， ACE抑制率达到72.21%。该研究结果进一步证实了水解豆粕制备ACE抑制肽的可行性，这将有利于推动豆粕高值化加工产业的发展。
应用价值和现实意义
- 本实验是在前期大量单酶水解研究的基础上进行的，获得了组合酶水解优于单酶水解的结论，并提出了酶的最佳组合和最优水解条件。 豆粕是一种产量很大的豆油加工副产物，且实验在选择用酶时，我们以价廉的为主要原则，因此采用实验中提出的水解方法制备ACE抑制肽，成本低且水解过程无污染，因此项目的研究结果可为大量豆粕高值化加工提供有价值的思路和方法。
学术论文摘要
- 不同的蛋白酶对蛋白质水解有各自的特异性和专一性。中性蛋白酶、碱性蛋白酶属内切酶，其中中性蛋白酶的作用位点为疏水性氨基酸(亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸)，碱性蛋白酶除疏水性氨基酸外，还能水解色氨酸和丙氨酸形成的肽键，同时具有酯酶的活力，胰蛋白酶能把多肽链中赖氨酸和精氨酸残基中的羧基侧切断，复合蛋白酶为含有外切酶和内切酶的混合酶。单一酶解产物的酶切位点固定且有限，所得水解产物的ACE抑制率未达到预期目标，因此使用两种酶进行组合，增加酶切位点，能更有效地将大豆蛋白水解为小分子的肽段，进而增加其水解度，以期获得高ACE抑制率的水解产物。因此在单酶水解研究的基础上，本实验将碱性蛋白酶分别与中性蛋白酶、复合蛋白酶、胰蛋白酶和风味蛋白酶组合，采用同步法和分步法两种方式进行水解豆粕实验结果表明，碱性蛋白酶和胰蛋白酶组合酶解豆粕液，所得水解度值较高，且当两种酶分步加入进行水解时，水解度最高，达到46.83%。
获奖情况
- 校级第十一届“挑战杯”课外学术科技作品竞赛三等奖
鉴定结果
- 校级第十一届“挑战杯”课外学术科技作品竞赛三等奖
参考文献
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同类课题研究水平概述
- 通过文献了解到黄惠华等研究了木瓜蛋白酶对大豆蛋白的水解作用，还探讨了大豆蛋白采用木瓜蛋白酶水解后对其溶解性、乳化性、粘度、起泡性的影响，针对大豆肽的苦味，研究了活性炭吸附、柠檬酸掩盖等方法对大豆肽苦味的影响，分析了大豆蛋白的酶水解机理。Wendee Chiang等采用酶膜反应器连续生产大豆肽，由于及时分离了酶解生成的多肽，消除了产物反馈干扰，提高了酶解效率。并且采用氧化稳定指数检测了大豆分离蛋白及其水解物的抗氧化活性，结果显示大豆分离蛋白酶水解后抗氧化性提高。酶法水解大豆蛋白的研究，最初是始于利用酶部分降解蛋白质，增加其分子内或分子间交联或连接特殊功能基团，改变蛋白质的功能性质，以获得良好加工特性的研究。到了80年代，随着酶制剂工业和食品工业的迅猛发展，人们逐渐发现，利用酶法改性，不仅反应条件温和，安全可靠，产品色浅，而且水解产物在营养、风味、工艺等方面均优于酸、碱水解法，因而人们的注意力集中在蛋白水解产物多肽上。美国、日本对于大豆蛋白的酶解工艺和酶解过程的感官特性、功能特性及营养价值改善的研究取得较大进展之后，许多发展中国家也相继展开了对功能性大豆多肽的研究，我国在这方面也进行了广泛的研究。 降血压肽，通常由蛋白酶在温和条件下水解蛋白质而获得，食用安全性高，其突出优点是只对高血压患者起到降压作用，对血压正常者无降压作用，因而不会有降压过度现象发生。除降压功能，ACEIP还具有免疫促进，抗凝血，易消化吸收和抗肿瘤等功能。而化学合成的降压药物，如赖诺普利（Lisinopril），培哚普利（Perindopril），虽然治疗高血压的效果非常明显，但是长期服用易引起皮疹、蛋白尿等不良反应，于是人们便把目光转向了天然降血压物质。源于食品蛋白质的降压肽具有独特的优点，已成为目前研究的热点。 本实验采取响应面法得到的最佳条件进行三次平行实验，测得碱性蛋白酶水解豆粕产物的ACE抑制率平均值为72.21%，与理论预测值基本吻合。经过正交试验和响应面分析优化了碱性蛋白酶水解豆粕的条件，获得了较高ACE抑制率的产物，但仍比直接酶解大豆蛋白得到的ACE抑制肽的抑制率略低，这可能是由于豆粕细胞壁的未被充分破坏，致使蛋白酶切位点未充分暴露，蛋白酶与豆粕中蛋白无法充分接触，影响了水解产物的ACE抑制率。
