蛋白质酶水解物的功能特性及其生物活性的研究进展

第2期（总第449期)
2018年2月
农产品加工
Farm Products Processing
No.2Feb.
文章编号：1671-9646 (2018) 02a-0042-05
蛋白质酶水解物的功能特性及其生物活性的研究进展
周
迎
春
姜
太
玲
李
月
仙
\
刘
倩
\
宋
记
明
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文
定
良
\
*刘
光
华
1
(1.云南省农业科学院热带亚热带经济作物研究所，云南保山678000; 2.保山全心农业科技有限公司，云南保山678000)
摘要：蛋白质的酶水解产物主要是氨基酸和多肽，其中多肽的含量最高。

多肽不仅具有与蛋白质相类似的功能特性，
而且还有蛋白质无可比拟的生物活性。

综述了蛋白质酶水解物所具有的溶解性、乳化性和起泡性等功能性质，以及所具
有的抗氧化、降血压、抗菌等生物活性，并为今后的研究进行了展望。

关键词：蛋白质酶水解物；功能特性；生物活性中图分类号：TS201 文献标志码： A d o i ： 10.16693/ki.1671-9646(X ).2018.02.012
Study on the Functional Properties and Biological Activities of
the Protein Enzyme Hydrolysates
ZHOU Yingchun 1-2, JIANG Tailing 1-2, UYuexian 1, UU Qian 1, SONG Jiming 1, WEN Dingliang 1, *UU Guanghua 1
(1. Tropical and Subtropical Cash Crops Research Institute ， YAAS ， Baoshan ， Yunnan 678000， China ;2. Baoshan Wholeheartedly Agricultural Science and Technology Co.， Ltd.， Baoshan ，Yunnan 678000，China)
Abstract ： The enzyme hydrolysates of the protein are mainly amino acids and polypeptides ， which the highest content is the polypeptide. The polypeptides not only have the similar functional properties to proteins ， but also have the biological activities that the protein is incomparable to them. This paper mainly reviewed the protein enzyme hydrolysates in solubility ， emulsifying properties ， foaming properties and antioxidant ， lowering blood pressure ， anti-bacterial and other biological activity ， and
prospects for future research.
Key words ： protein enzyme hydrolysates ; functional properties ; biological activities
蛋白质水解物（Protein hydrolysate )的生产方式 分为化学降解法和酶降解法[1]。

化学法是利用酸碱水 解蛋白质，至今已有100多年的历史，反应条件剧 烈，酸催化蛋白质水解时可破坏色氨酸，碱催化蛋 白质水解则使胱氨酸、半胱氨酸、精氨酸等受到破 坏，还能引起氨基酸的外消旋化[2]。

酶法水解与化学 法相比，具有效率高、条件温和等优点，水解过程 中氨基酸的结构和构型保持不变，仅使肽键断裂，也不会产生有毒有害的物质M 。

蛋白质酶水解前后 的功能特性与生物活性显著不同，水解产物主要是 氨基酸和多肽，其中含量最多的是多肽，多肽不但 具有与蛋白质相类似的功能特性，还有蛋白质无可 比拟的生物活性。

1
蛋白质酶水解物的功能特性
随着肽键的断裂，蛋白质的水解物主要发生3种 变化：①带电基团增加亲水性和净电荷增加；②分 子结构变化导致蛋白质内部的疏水基团暴露；③抗
收稿日期：2017-11-15
基金项目：国家木薯产业体系保山综合试验站（CARS -12-YNLGH );云南省科协木薯科技专家服务站建设（201508) 作者简介：周迎春（1982—），女，本科，助理研究员，研究方向为食品加工。

*通讯作者：刘光华（970—），男，硕士，研究员，研究方向为热作种质资源的系统研究及开发。

原性降低。

这些变化在微观上导致蛋白质包括分子 大小、表面活性和疏水性、与碳水化合物相互作用 等物化性质发生变化，在宏观上能引起功能特性 (如溶解性、起泡性、乳化性等）的改变[5]。

功能特性是指蛋白质、肽在配置、加工、贮藏 和制取过程中的理化性质，包括溶解性、乳化性、 起泡性等，其功能特性的优劣取决于蛋白质、肽本 身的化学组成、构象、环境因素（如浓度、pH 值、 离子强度、脂类、碳水化合物、表面活性剂、风味 物质），以及加工处理的条件（如加热、pH 值调整、 离子强度）[M ]。

1.1溶解性
无论水解度有多大，蛋白质水解物溶解度在等 电点附近有显著增加，这是因为蛋白质在水解酶的 作用下，打破了蛋白质中特定的肽键，蛋白质水解 产生的肽具有更小的分子，相比天然的蛋白质少了 二级结构，亲水性氨基和羧基增加的缘故[4,8]。

黄建韶等人[9]利用木瓜蛋白酶对大豆分离蛋白
2018年第2期周迎春，等：蛋白质酶水解物的功能特性及其生物活性的研究进展• 43 •
(spi)进行酶法改性试验。

结果显示，酶水解能显著 提高SPI的溶解性。

当酶解条件为pH值7.0,温度 55 °C，底物质量分数3%，酶浓度12 000 U/g，酶解 时间3 h时，SPI的水解度超过25%，即使在SPI的等电点处，其酶解液仍然具有较好的溶解性。

孔祥 珍等人[10]用Alcalase酶解面筋蛋白，酶解物的溶解性 在pH值2~11时有较高的溶解性（>60%)，与原始 蛋白质相比，蛋白质酶解物的溶解性显著提高。

Mune M M A等人[11]用胃蛋白酶水解豇豆蛋白浓缩 物，蛋白质的溶解性在等电点和中性pH值处有所增 加。

Zhao Q等人[12]利用复合蛋白酶水解米渣蛋白，在很宽的pH值范围内，溶解性都超过80%。

1.2乳化性
蛋白质水解物的乳化性受水解度的影响很大，可通过控制水解度而使乳化性提高。

有研究表明，轻度酶水解时，蛋白质内部的疏水基团暴露，有利 于胶束形成，并使大量肽分子进入油水界面，降低 了界面张力，使乳化性提高；进一步水解时，亲水 性明显增强，疏水性下降，乳化性降低[13]。

据报道，大豆分离蛋白经胰蛋白酶水解后乳化 性提高较为明显，最佳可达74.69%，通过酸与胃蛋 白酶的共同处理，乳化性也得到显著提高^151。

胰蛋 白酶水解大麻分离蛋白，则导致了水解物乳化活性 指数的降低[16]。

侯瑶[17]利用中性蛋白酶和胰蛋白酶限 制性水解大豆浓缩蛋白，其乳化活性和乳化稳定性 均有显著提高。

Demirhan E等人[18味用碱性蛋白酶酶 解芝麻饼粕蛋白，随着水解度的增加，水解物的乳 化稳定性降低，乳化活性则增加。

1.3起泡性
发泡力（FP)和泡沫稳定性（FS)是评价发泡 性质的2个常用指标，发泡能力良好的多肽，其泡 沫稳定性较差；而发泡能力较差的多肽，其泡沫的 稳定性却较好。

有研究表明，蛋白质经酶解后，许多疏水基被 暴露出来，使酶解溶液疏水性增加，表面张力减弱，发泡力会增强[13]，而水解度的高低也影响水解物的起 泡性。

大豆分离蛋白经胰蛋白酶水解后，起泡性在 水解度6.38%时最高，达到350 mL;经木瓜蛋白酶 水解后，起泡性和泡沫稳定性均在水解度5.23%时最 好，分别为475 m L和42.55%;经米曲蛋白酶水解 后，起泡性在水解度8%时达到最高点，泡沫体积为 495 mL[14]。

芝麻饼粕经碱性蛋白酶水解，随着水解度 的增加，发泡稳定性降低，发泡活性增加1]。

2蛋白质酶水解物的生物活性
蛋白质的酶水解产物中含量大量具有生理活性 的多肽，包括抗氧化活性肽、抑制血管收缩素转化 酶（a c e)活性的多肽类（即降血压多肽类）、抗菌活性肽、免疫调节肽、促进矿物质吸收的多肽等。

2.1抗氧化活性
把具有抑制生物大分子过氧化或清除体内自由 基功效的生物活性肽称为抗氧化活性肽（简称抗氧 化肽）[19]。

无论是植物蛋白还是动物蛋白，有些蛋白 经酶水解后的产物都具有抗氧化活性。

采用碱性蛋白酶水解荞麦球蛋白，酶解液的分子 量在1 000 D以下时具有较强的抗氧化能力，清除超 氧阴离子自由基、羟自由基和DPPH自由基的IC0值 分别为0.75,0.897，0.38 mg/mL，用同样的蛋白酶 酶解荞麦清蛋白，酶解产物对超氧阴离子自由基清 除率达37.06%，21];蛋清蛋白用胃蛋白酶水解，其水 解物表现出抗氧化活性，当水解度为16.93%时，对 DPPH自由基清除活性为96.07%±3.84%，羟自由基 清除活性为36.82%±1.46%，超氧阴离子清除活性 为67.72%±2.51%[22-23];卵蛋黄蛋白用消化酶水解，其水解物也具有抗氧化活性[24]。

许多学者还用蛋白酶 水解植物物料（如大米、菜籽、麦胚、玉米、甘薯、棕榈仁饼、鹰嘴豆、黄菜豆、豌豆种子、核桃仁、脱脂后的核桃渣等）中的蛋白质，其水解产物表现 出一定的抗氧化活性[25-35];用蛋白酶水解动物物料 (如乳清、鳕鱼皮、带鱼皮、草鱼、罗非鱼、竹荚鱼 内脏、虾虎鱼肌肉、飞行鱿鱼肌肉等）中的蛋白质，其水解产物也都具有抗氧化活性[3M3]。

2.2降低細
天然蛋白水解得到的肽具有显著的降血压作用，因而被称为降血压肽，降血压肽主要是通过竞争性 抑制人体中的血管紧张素转化酶（a c e)的活性而 达到降低血压的作用。

赵元晖等人4先后用菠萝蛋白酶和Alcalase蛋白酶 水解海地瓜的体壁蛋白，水解产物中<2kDa的组分具 有很强的ACE抑制活性，其IC50值为0.615 mg/mL。

姚兴存等人[45]用木瓜蛋白酶酶解条斑紫菜，抑制降血 压的活性可达30%以上，ACE抑制肽的IC50值为 4.48 mg/mL;用碱性蛋白酶对鸡蛋蛋清进行水解，其 水解产物对ACE的抑制作用达78.9%，用木瓜蛋白 酶对其进行水解，产物可以抑制ACE的活性[23，又 蜥鱼肌肉蛋白经中性蛋白酶水解，其水解物中含有血 管紧张素转换酶抑制肽，也能起到降血压的作用[47]。

另外，用蛋白酶水解酪蛋白、杏仁、利马豆、贻贝、黄菜豆、核桃中的蛋白质，其水解产物都在一定程度 上能抑制ACE的活性，达到降血压的目的P2,35,48-'
2.3抑菌作用
抗菌肽（Antibacterial peptide)又叫抗生素肤(An­tibiotics peptide) 、抗微 生物肤（Antimicrobial pep- tide)，是由多种生物细胞特定的基因编码经外界条 件诱导而产生的一类具有广谱抗细菌、真菌、病毒、寄生虫、抑杀肿瘤细胞等活性作用的多肽。

农产品加工2018年第2期
酪蛋白经过用胃蛋白酶、胰蛋白酶、碱性蛋白 酶、中性蛋白酶水解，其水解产物对大肠杆菌都有 较强的抑菌活性[53-56];胃蛋白酶水解乳铁蛋白得到的 多肽对大肠杆菌具有较强的抑菌活性，抑菌率达到 98.8%[57]；革胡子鲶鱼骨蛋白经胃蛋白酶水解，获得 的水解物对大肠杆菌、藤黄微球菌及枯草芽孢杆菌 的抑菌率分别为71.40%，56.88%和64.54%[58]；麻疯 树粕蛋白通过蛋白酶（胃蛋白酶、胰蛋白酶、复合 蛋白酶、中性蛋白酶、风味蛋白酶、木瓜蛋白酶、碱性蛋白酶、酸性蛋白酶）水解，其产物也具有抗 菌活性[59]。

2.4促进免疫功能
蛋白质经蛋白酶水解后，能产生具有免疫活性 的多肽，从乳酪蛋白酶解产物中已分离鉴定出许多 免疫调节肽，如asl -酪蛋白源免疫调节肽、^ -酪蛋白源免疫调节肽、K-酪蛋白源免疫调节肽_。

彭 汶铎等人[61]研究表明，木瓜蛋白酶水解鲍鱼所得的酶 解提取物可改善氢化可的松型免疫低下小鼠的体重、胸腺和脾质量，能提高胸腺和脾脏淋巴细胞增殖能 力；以羊骨粉为底物，用木瓜蛋白酶和胰蛋白酶制 备复合酶解物，适当剂量的羊骨酶解物能提高小鼠 的非特异性免疫、体液免疫和细胞免疫能力[62]。

2.5促进矿物质的吸收
以牛乳酪蛋白为原料，选用适当的蛋白酶将其 水解，从中分离纯化而得到的一类富含磷酸丝氨酸 的生物活性肽，被称之为酪蛋白磷酸肽（CPPs)。

CPPs可作为无机离子载体促进肠膜对铁、锌、砸的 吸收和利用，在动物小肠内能与钙结合，阻止磷酸 钙沉淀的形成，使肠内溶解钙的量大大增加，从而 促进钙的吸收和利用，CPPs是目前报道的唯一促进 钙吸收的活性肽[63-5]。

3结语
蛋白质作为一切生命物质的基础，其酶水解物 在实际生产中也发挥着重要作用。

它的功能特性可 用于食品行业中，酶水解物的溶解性、黏度的大小 可以决定饮料的感官品质；水解物的乳化性质、发 泡性质等在面团焙烤产品（面包、蛋糕等）中起到 了决定性的作用；酶水解物的功能特性在乳制品 (干酪、冰激凌）、肉制品、糖果制品等食品的生产 中也发挥了极其重要的作用。

另外，蛋白质酶水解 物所具有的生物活性可用于食品、医药等领域。

利用蛋白质水解物的抗氧化活性及抑菌作用，可开发 出天然抗氧化剂和防腐剂，应用于食品行业中能起 到防腐保鲜的作用；水解产物中含有的降血压多肽 类、抗菌活性肽、免疫调节肽等可以应用于医药卫 生中，制成降血压药、抗生素的替代品等。

蛋白质酶水解物的功能特性和生物活性，在食品和医药行业将会有很广阔的应用前景。

我国对于
蛋白质酶水解物的研究与开发相对于国外研究还存
在较大的差距，在今后的研究中，蛋白质酶水解物
仍将是一个值得关注、研究的问题，若能将其开发
出更多的产品，并应用到日常生产和生活中，将会
带来更好的社会及经济效益。

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离很明显，但是蜡质玉米改性质沙拉酱冻融4次之 后才出现一定的析油现象。

分析原因如下：在这样 的条件下，酱体中的水形成晶型结晶后体积增大从 而破坏了沙拉酱的乳化保护膜，导致析油破乳。

3.3.2耐高温检测
通过耐高温试验可知，随着温度升高，产品的黏 度降低，当温度达到64 °C时，有液滴出现，达到 65°C，产品出现明显的破乳现象[4]。

4结论
⑴山梨酸钾0.1g，白砂糖11 g，食盐l g，变 性淀粉2.5 g，味精0.2 g，鸡蛋黄10 g，黄原胶0.25 g，植物油40 g，芥末0.6g，白醋（10。

〇 6 g，水28.35 g
为最佳配方。

(2)在沙拉酱的制作过程中，交联羟丙基变性 淀粉HS-HP-310的应用于沙拉酱的效果最好。

沙拉 酱生产过程中，选用上述改性淀粉不仅可以使产品 组织状态细腻光滑、提高光泽度，而且可以改善其 乳化性，同时可以提高生产过程中的耐剪切性能，
177-179.
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使得产品在长期存放过程中稳定不易分层，增加酱
体外观的光泽、增加口感细腻度。

(3) 沙拉酱贮藏的最适宜温度为4~10°C。

与传 统沙拉酱贮藏时间相比，蜡质玉米羟丙基交联复合
改性淀粉质沙拉酱的稳定性更好，蜡质玉米改性性
淀粉质产品为乳白色，口感细腻且爽滑。

在生产过
程中，沙拉酱温度不能超过64 °C。

(4)由于沙拉酱中植物油、鸡蛋的用量较大，结合现代健康养生理念，食用过量会影响身体健康。

所以，现在加人复合改性淀粉的淀粉质沙拉酱将成
为未来沙拉酱的流行趋势。

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