全 文 ：183※生物工程 食品科学 2007, Vol. 28, No. 01
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收稿日期：2005-08-29
作者简介：郭晓娜(1978-)，女，博士研究生，研究方向为粮食、油脂及植物蛋白工程。
苦荞蛋白质的低消化性研究Ⅱ
—— 酶解产物的超微结构分析和分子量分布
郭晓娜，姚惠源，陈正行
(江南大学食品学院，食品科学与安全教育部重点实验室，江苏 无锡 214036)
摘 要：苦荞麦蛋白质氨基酸组成平衡，生物价高，并且具有独特的生理功能。体外消化实验表明其蛋白质的
消化率较低，通过扫描电镜对四种蛋白质组分酶解产物的超微结构进行观察发现，胃蛋白酶作用于四种组分的方式
是不同的，胃蛋白酶不仅可以作用与清蛋白和球蛋白的表面，而且随着水解进程的延长胃蛋白酶还可以作用与清蛋
白和球蛋白的内部结构，因此其体外消化率相对较高。而对于醇溶蛋白和谷蛋白，其高级结构相对较为稳定，胃
蛋白酶只能作用于其表面，很难作用其内部结构，所以这两种蛋白组分的体外消化率相对较低。此外还通过高效
液相对其酶解物的分子量分布进行研究，结果表明，清蛋白和球蛋白的酶解产物分子量相对较低，组分多，酶解
程度高。醇溶蛋白酶解物的组成较为简单，这可能是由于被胃蛋白酶作用的位点较少所造成的。而谷蛋白，其酶
解物的分子量分布广，高分子量的组分所占比例大，这表明其被酶解的程度相对较低。
关键词：苦荞麦；蛋白质；扫描电镜(SEM)；高效液相(HPLC)；体外消化
Study on Microstructure and Molecular Weight Distribution and Digestibility in vitro
of Tartary Buckwheat Protein Hydrolysates
GUO Xiao-na，YAO Hui-yuan，CHEN Zheng-xing
(Key Laboratory of Food Science and Safety, Ministry of Education, School of Food Science and Technology,
Southern Yangtze University, Wuxi 214036, China)
Abstract ：Tartary buckwheat protein consists of well-balanced amino acid with higher biological value, and it has some special
physiological properties. In vitro pepsin digestibility assay showed that its digestibility was rather low. Scanning electron
microscopy(SEM) was used to examine the microstructure of four protein fractions hydrolysates. The results showed that the
four protein fractions were digested by pepsin with different patterns. Albumin and globulin are more digestible, since they are
digested by being hydrolyzed from the outer surface to the inner part. Prolamin and glutelin were rather resistant to pepsin
digestion because of their complex structure. High performance liquid chromatography was used to determine the molecular weight
distribution of the four protein fractions hydrolysates. The results revealed that the hydrolysates of albumin and globulin are
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composed of low molecular weight fractions, and the zymolysis is better. But the hydrolysates molecular weights of prolamin
are rather variable because of its structure.
Key words：tartary buckwheat；protein fractions；SEM；HPLC；in vitro pepsin digestibility
中图分类号：TS201.2 文献标识码：A 文章编号：1002-6630(2007)01-0183-04
荞麦属于蓼科( P o l y g o n a c e a e )，荞麦属
(Fagoprum)，是双子叶植物。中国是荞麦生产大国，荞
麦的分布极其广泛，其中甜荞主要分布在内蒙古、甘
肃、山西等省，苦荞主要分布在西南地区的云南、四
川、贵州等省。尤其是四川省的凉山州是中国苦荞麦
分布最集中，种植面积最大的产区。
近年来荞麦蛋白的生理功能逐渐引起许多学者的关
注，如：降低血液胆固醇[1-2]，阻止7,12-二甲苯蒽诱发
的乳腺癌[3]，抑制胆结石的形成[4]，抗衰老[5]等。日本
学者Kayashita等认为，荞麦蛋白质独特的生理功能与
其低消化性有关。前一篇文章中主要通过体外实验，用
胃蛋白酶进行酶解，研究了热处理、二硫键及芦丁对
其蛋白质组份体外消化率的影响，研究发现，四种组
分的消化率有着明显不同，与清蛋白和球蛋白相比，醇
溶蛋白和谷蛋白的消化率较低，这可能与它们本身的结
构有关，因此，本文主要通过扫描电镜对蛋白质组分
酶解物的超微结构进行初步研究，并采用高效液相对酶
解物的分子量分布进行分析测定。
1 材料与方法
1.1材料
1.1.1原料
苦荞粉 四川省凉山州小杂粮粉厂。
1.1.2试剂
胃蛋白酶 四川德阳生化制品厂；其余试剂均为国
产分析纯。
1.1.3主要仪器
ZOPR-52D冷冻离心机 日本东京日立Koki有限公
司；恒温水浴锅 江苏省医疗机械厂；PHS-3C精密
pH计 上海雷磁仪器厂；DSHZ-300恒温振荡器 江苏
太仓市实验设备厂；SX-40扫描电子显微镜 日本日立
公司。
1.2方法
1.2.1扫描电镜样品的制备
按照前一篇文章中的方法，采用胃蛋白酶将四种蛋
白组分样品分别酶解30min和2h，反应结束后，调节
溶液pH至8.0，终止反应，离心(800×g，5min)，沉
淀物立即用2.5%(V/V)的戊二醛于4℃固定1h，用磷酸
缓冲液(pH7.2)漂洗；再用1%(V/V)锇酸固定1h，用磷
酸缓冲液(pH7.2)漂洗；然后经50%、70%、90%、100%
(V/V)乙醇逐级脱水，用醋酸异戊酯置换出乙醇后，采
用临界点干燥法进行干燥，经离子溅射喷金后，置于
扫描电子显微镜(SEM)下观察、拍照。
1.2.2酶解物的分子量分布
四种蛋白质组分酶解3h后，酶解液经灭酶，离
心，微孔过滤膜过滤后上TSKgel2000色谱柱，以细胞
色素C(MW12500)，抑肽酶(MW6500)，杆菌酶
( M W 1 4 5 0 )，乙氨酸－乙氨酸－酪氨酸－精氨酸
(MW451)，乙氨酸－乙氨酸－乙氨酸(MW189)为标准
品，测定酶解物的分子量分布。
高效液相色谱仪：Waters 600(配2487紫外检测器
和M32工作站)；色谱柱TSKgel2000 SWXL 300mm×
7.8mm；流动相乙腈/水/三氟乙酸，45/55/0.1(V/V)；
检测UV220nm；流速0.5ml/min；柱温30℃。
2 结果与分析
2.1扫描电镜分析
苦荞清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白酶解物
的扫描电镜图(SEM)见图1～4。经过胃蛋白酶30min水
解，清蛋白可以明显的看出水解过的蛋白质基质，蛋
白质颗粒与颗粒之间没有明显的界限，视野中的蛋白质
颗粒看上去较为平坦(图1A)；球蛋白有一些水解过的蛋
白质碎片出现，蛋白质颗粒形状不太规则，有部分凹
陷出现(图2A)；醇溶蛋白的蛋白质颗粒比较完整，颗
粒呈不规则球形，颗粒与颗粒之间有一定的界限，水
解程度较小(图3A)；谷蛋白的颗粒形状与醇溶蛋白有些
相似，呈不规则球形，颗粒表面有凹陷出现，但十分
的浅。经过胃蛋白酶水解2h，四种蛋白组分的电镜图
都发生了明显变化，清蛋白整个图片如蜂窝状，这说
明胃蛋白酶作用于清蛋白时，并不只是在蛋白质表面进
行，还作用于蛋白质内部，所以经过2 h水解，蛋白
质变得如空穴一般(图1B)；球蛋白被水解的只剩蛋白质
碎片，推测胃蛋白酶的作用方式很可能是从蛋白质表面
开始，由外到里，逐步进行，这与胃蛋白酶作用于高
粱蛋白的方式十分相似[6](图2B)；醇溶蛋白经过2h水
解，已经没有明显的蛋白质颗粒出现，蛋白质基质表
面凸凹不平(图3B)；谷蛋白水解过的基质表面相对较为
平坦，凹陷较浅，胃蛋白酶很难深入内部进行，这可
能与蛋白质内部结构有关，二硫键的破坏可以部分提高
其消化率也说明其蛋白质结构较为稳定，难以被胃蛋白
酶作用(图4B)。
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图1 清蛋白扫描电镜图
Fig.1 Scanning electron microscopy micrographs of albumin
A B
A：30min水解；B：2h水解。
图2 球蛋白扫描电镜图
Fig.2 Scanning electron microscopy micrographs of globulin
A：30min水解；B：2h水解。
A B
图3 醇溶蛋白扫描电镜图
Fig.3 Scanning electron microscopy micrographs of prolamin
A：30min水解；B：2h水解。
A B
图4 谷蛋白扫描电镜图
Fig.4 Scanning electron microscopy micrographs of glutelin
A：30min水解；B：2h水解。
A B
2.2分子量分布
苦荞四种蛋白组分经胃蛋白酶水解3h后，酶解产
物的分子量分布如图5～8所示。图5为清蛋白酶解物的
分子量分布图谱，从图中可以看出，清蛋白酶解物的
组分较为复杂，一共有13种不同分子量的肽构成，分
子量分布在5350Da以下，分子量为5350Da左右的组分
占11.68%，分子量为1276、 22和202Da的组分分别占
13.25%、17.86%和17.23%。球蛋白酶解物一共有9种
组分构成(图6)，分子量约为9951Da的组分占12.73%，
分子量为6716Da左右的组分最多，占36.4%。另外分
子量为620和203Da的组分所占比例也较大，分别为
14.69%和15.31%。醇溶蛋白酶解物的组成相对来说，较
为简单(图7)，主要由6种组成比例接近的组分构成，这
可能与其较难被胃蛋白酶水解有关，作用位点太少，产
生的碎片较少。谷蛋白酶解物的分子量分布图谱如图8
所示，所得组分的分子量偏大，主要分布在10900～
2785Da之间，其中10903Da的组分占16.24%，6707Da
的组分最多，占27.03%。这表明谷蛋白经胃蛋白酶消
化后，所产生的低分子量碎片少，主要还是一些高分
子量的碎片，因此其消化率较低。
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3 结 论
苦荞麦蛋白质氨基酸组成均衡，并且具有较高的生
物价，开发利用前景好。通过扫描电镜对其四种蛋白
质组分酶解产物的超微结构进行观察发现，胃蛋白酶作
用于四种组分的方式是不同的，胃蛋白酶不仅可以作用
与清蛋白和球蛋白的表面，而且随着水解进程的延长胃
蛋白酶还可以作用与清蛋白和球蛋白的内部结构，因此
其体外消化率相对较高。而对于醇溶蛋白和谷蛋白，其
高级结构相对较为稳定，胃蛋白酶只能作用于其表面，
很难作用其内部结构，所以这两种蛋白组分的体外消化
率相对较低。此外还通过高效液相对其酶解物的分子量
分布进行研究，结果表明，清蛋白和球蛋白酶解物的
分子量相对较低，组分多，被酶解的程度高。醇溶蛋
白酶解物的组成较为简单，这可能由于被胃蛋白酶作用
的位点较少所造成的。而谷蛋白，其酶解物的分子量
分布广，高分子量的组分所占比例大，这表明其被酶
解的程度相对较低。
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金针菇和日本冬菇可抗癌
新加坡国立大学医学院研究人员发现，金针菇含有一种蛋白，可以预防哮喘、鼻炎、湿疹等过敏症，也可
以提高免疫力，甚至可以抗病毒感染和癌症。
国立大学儿科系蔡考圆教授透露，过敏症是一种由Th2细胞激素引发的免疫系统失调疾病。抗体本来应该对抗
侵袭身体的外来物质，但当免疫系统失调时，患者所产生的抗体不去对抗“外敌”，反而去“打”自己身体里
的细胞组织。
金针菇的茎含有一种大量的蛋白，可以刺激身体产生更多Th1细胞激素，来抑制Th2细胞激素所引发的疾病。
她说：“我们体内其实含有许多对抗疾病的机制，但当一些部分失调时，我们就得借助外在因素来把它调整回来，
金针菇的蛋白扮演的就是这一角色。”此外，蔡教授还发现，这种蛋白也可以刺激子宫颈癌病人体内的天然抗癌
机制，靠病人自己的免疫能力来对抗癌细胞。
信 息