全 文 ：《食品工业》2014 年第35卷第 6 期 30
碱性蛋白酶水解欧李仁多肽的研究
李强1，袁颖2，王晓闻2
1. 山西省科学技术情报研究所（太原 030001）；2. 山西农业大学（太谷 030801）
摘 要 试验以欧李仁粕为原料, 从中提取蛋白质, 在此基础上, 选取碱性蛋白酶食品级蛋白酶, 对欧李仁蛋白质
进行单酶分步水解, 通过测定水解度的方法, 研究碱性蛋白酶对欧李仁多肽的水解效果, 并探讨水解时间、底物浓
度、pH、酶添加量对该碱性蛋白酶水解效果的影响。通过正交试验和极差分析确定了碱性蛋白酶水解欧李仁多肽
的最佳工艺条件为: 底物浓度3%, pH 10, 酶的添加量为1.5%, 水解时间为20 min。
关键词 欧李仁; 多肽; 碱性蛋白酶; 水解度
Hydrolysis of Cerasus humilis Kernel Polypeptide with Alcalase
Li Qiang1, Yuan Ying2, Wang Xiao-wen2
1. Institute of Science & Technology Information of Shanxi (Taiyuan 030001);
2. Shanxi Agricultural University (Taigu 030801)
Abstract Take Cerasus humilis Kernel as a raw material and extract protein from it. The single-enzyme hydrolysis assay was
applied for Cerasus humilis Kerne peptide preparation. The Alcalase was used in the study. Effect of Alcalase on the
hydrolysis of Cerasus humilis Kerne polypeptide was studied by determination of its degree of hydrolysis (DH). Parameters
infl uencing the Alcalase hydrolysis, including hydrolysis time, ratio of enzyme and substrate concentration, pH, substrate
concentration were also investigated. The optimum combination of parameters conditions through orthogonal experiment and
the range analysis were determined. The results were as follows: the reaction time was 20 min, substrate concentration
was 3%, pH was 10, and ratio of enzyme and substrate concentration was 1.5%.
Keywords Cerasus humilis Kernel; polypeptide; Alcalase; degree of hydrolysis
欧李又名钙果，鲜果果实中钙的含量可达70
mg/100 g。欧李主要分布在我国山西、辽宁、内蒙
古、河北等地，其茎、叶、果实、根皮具有较高的经
济和药用价值。欧李果肉中维生素，矿物质，蛋白质
等营养成分丰富，氨基酸种类齐全，必需氨基酸总质
量分数显著高于苹果，葡萄等水果。果仁中蛋白质含
量远高于杏仁、扁桃仁和核桃中的蛋白含量，欧李
果仁中饱和脂肪酸质量分数较低，欧李仁中含有50%
左右的油脂，油脂中的不饱和脂肪酸含量达90％，同
时含有维生素E、维生素A、角鳖烯、甾醇等生物活
性物质，因此欧李仁也是一种制取营养保健油的优质
原料。另外，欧李仁也是我国医书中记载的一种常用
药，用于津枯肠燥、食积气滞、腹胀便秘、水肿、脚
气、小便不利[4]。目前，对欧李的加工利用多集中在
对其果实的加工，比如欧李果醋，欧李果汁饮料等制
品[5-8]。市场上还有糖水欧李罐头、欧李果脯、欧李蜜
饯等欧李的一系列深加工产品。有以欧李仁为原料制
取营养保健油[9]以及对其欧李仁中的蛋白特性进行的
基础研究[10]。另外，还有一些对欧李的活性成分提取
的研究，如欧李多酚，欧李红色素等[11-12]。
生物体内存在多种具有生物活性的多肽物质，它
们的结构和功能各异，而人体摄入的蛋白质经酶水解
后，主要是以肽的形式被消化吸收。近年来，已有科
研人员对多肽的性质、制备、分离纯化、鉴定、功能
活性及应用已进行了研究报道，但仍处于初级阶段。
1 多肽的功能特性
蛋白质具有分子量大、结构复杂等特点，不易被
人体消化吸收，已严重影响了其生理功能和营养价值
的发挥。而多肽具有结构简单、分子量小等优点，它
是由2～16个氨基酸通过肽键连接在一起的一类化合
物，故可被机体很好的利用。因此，多肽在生物体内
的生理活性和功能已越来越多受到科研人员的重视。
另外，多肽是涉及生物体内各种细胞功能的生物活性
物质。已有研究表明，几乎所有细胞都受到多肽的调
节，如：细胞分化、细胞免疫、神经激素递质的调
节、植物神经系统调节、心血管功能改善和抗衰老、
免疫性调节等均与活性多肽有关，这为开发多肽药物
和肽类功能性保健食品提供了重要依据。目前国内已
知的多肽生物活性主要有：
降低胆固醇和血脂：多肽能有效刺激甲状腺激素
分泌增加，促进胆固醇的胆汁酸化，增加粪便中胆固
醇的排泄，从而起到降低血液中胆固醇的作用。许多
动物和临床试验也表明：在大豆多肽中如果分子相对
质量大于5 000 Da的部分降低胆固醇效果明显，并且只
针对胆固醇值高的人群，而对于正常人则没有影响。
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抑菌作用：抗菌肽是近年来才发现的一种生物活
性肽，如酪蛋白酶解产物中存在着具有抗菌活性的活
性肽。胡志和等[15]研究发现，酪蛋白胰蛋白酶水解物
具有抑制大肠杆菌生长的作用。霍健聪等[16]以带鱼及
下脚料为原料，利用风味酶和动物复合蛋白酶双酶法
制备水解液，采用氯化亚铁螯合，制备多肽亚铁螯合
物，并研究亚铁鳌合物的抑菌活性，通过亚铁螯合修
饰获得具有抑菌效果的防腐剂。
抗氧化作用：近年来研究发现大豆蛋白酶解物
即大豆生物活性肽具有较强的抗氧化活性。荣建华
等[17]研究发现：大豆分离蛋白经中性蛋白酶酶解后的
产物具有显著的抗氧化活性，在质量浓度为0.1 mg/
mL～250 mg/mL的范围内对羟基有明显的清除作用。
张学忠等[18]利用一种底物专一性不太强的工业用蛋白
酶，在一定条件下酶解脱脂豆粕，获得了分子量分布
在100 Da～1 300 Da的抗氧化肽；沈蓓英[19]利用酸性蛋
白酶在特定的条件下水解大豆分离蛋白，得到了分子
量约700 Da的抗氧化肽；刘大川[20]利用碱性蛋白酶作
用于大豆分离蛋白，得到了分子量在2 000 Da以下的
抗氧化肽。Hang Guo等[21]酶解蜂王浆蛋白获得12个活
性肽片段，这些片段均表现出清除羟自由基的能力。
促进矿物质吸收作用：如从牛奶中提取的酪蛋白
磷酸肽（CPP），也称促钙吸收肽，添加到儿童、妇
女和老年人食品中，可有效促进钙的吸收。许多动物
体内试验也表明，CPP可提高钙、铁、锌等矿物质的
溶解以增加其在肠腔中的浓度，并充当矿物质元素在
体内运输的载体，促进这些矿物质的吸收利用。
2 多肽的制备
国内外多肽制备的方法主要有：化学水解法、发
酵法、蛋白酶水解法、分离提取法等。化学水解主要
是酸解和碱解，但酸解法水解度不易控制，容易使
氨基酸遭到破坏；碱解法能使L-氨基酸形成D-氨基
酸，可能存在营养和毒理方面有害的效应，对于生产
食品多肽不足取。所以这2种方法都很少被使用。发
酵法是利用微生物发酵中产生的蛋白酶降解蛋白，可
达较高的水解率，该技术的要求相对较高，对菌种的
依赖性较大，其本质也是酶解。酶法水解能在一定条
件下产生特定的肽，并易于控制水解进程，具有较高
的专一性，一般不会导致营养物质的损失，也不会产
生毒理学上的问题，而且酶作用具有特异性，可在温
和的条件下进行，因而能很好的满足多肽的生产需
求。故现在国内外活性多肽的制备主要是采用蛋白酶
水解法。而酶解法中双酶或多酶协同水解的方式又多
被采用，因为用这种方式生产的水解液水解度大、苦
味低、多肽种类多。现在蛋白质的水解一般都用酶法
水解，酶的选择在多肽的生产中也很重要，它不仅影
响产品的得率、反应速度，而且直接影响产品的品质
和理化特性，现有的酶解工艺大多采用单酶水解，易
产生苦、涩等不良风味。因此通常采用复合酶水解，
如：端肽酶和内肽酶，碱性蛋白酶与风味酶的组合酶
等。在蛋白质的酶解过程中还要注意控制水解度，过
度水解会产生苦味肽，严重影响水解蛋白在食品中的
应用。
3 材料与方法
3.1 试验材料
欧李仁粕：山西农业大学果园提供，冷榨取油后
制得；蛋白酶：北京奥博星生物技术有限责任公司；
其他试剂均为分析纯。
3.2 主要仪器
电热恒温水浴锅：北京化玻联仪器有限公司；
78-1型磁力加热搅拌器：杭州仪表电机厂；LG-2.4A
低温高速离心机：北京医用离心机厂；pHS-3C型酸
度计：上海虹艺仪器仪表有限公司。
3.3 水解度的测定
甲醛滴定法[23]，甲醛可与游离氨基结合，形
成-NH-CH2OH，-N(CH2-OH)2等羟甲基衍生物，
使-NH3+上的H+游离出来，这样就可用碱滴定-NH3+释
放出的H+，测出氨基氮，从而计算游离氨基的含量。
取酶解液5 mL，加入60 mL蒸馏水于100 mL烧杯
中，开动磁力搅拌器，用0.1 mol/L标准溶液滴定至
pH为8.20时，停止搅拌，记录此时消耗氢氧化钠的体
积数V0。加入中性甲醛20 mL，用磁力搅拌器混合均
匀，继续滴定，记下加入甲醛后消耗的氢氧化钠溶液
体积V，同时做空白试验。水解度（DH）按式（1）
计算。
DH=[0.1×（V×V）]/（7.8×m×W） （1）
式中：m-5 mL酶解液中的底物的质量，g；W-底
物蛋白质的质量分数，%；0.1-氢氧化钠摩尔浓度，
mol/L；7.8-每克蛋白质中肽键的毫摩尔数，mmol/g。
3.4 欧李仁肽的制备
试验中的材料为欧李仁粕，在制取多肽前需要提
取欧李仁蛋白，本试验用碱提酸沉法[10]对材料进行蛋
白的提取。具体提取方法如下：
欧李仁粕粉碎后用5倍水分散，用1 mo l /L的
NaOH溶液调pH至9.5，搅拌30 min并保持其pH不
变，以4 000 r/min离心20 min，取上清液，用1 mol/L
盐酸调pH为4，沉淀出蛋白。室温下以4 000 r/min离心
20 min，沉淀用蒸馏水分散并调pH至7，冷冻干燥得
蛋白。对所得蛋白进行酶解，制备欧李仁多肽，具体
流程为：欧李仁蛋白溶液→预处理→调节pH→碱性蛋
白酶水解→灭酶→中性蛋白酶水解→灭酶→酸性蛋白
酶水解→灭酶→离心分离→欧李仁肽液→冷冻干燥→
多肽粉。
酶解液pH的调节：使用酸度计用1 mol/L的NaOH
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溶液和1 mol/L的盐酸溶液调节酶解液的酸碱度。
3.5 试验方法
试验采用单因素方法，根据正交试验和极差分析
法确定最佳酶解条件。
4 结果与分析
4.1 碱性蛋白酶水解过程中底物浓度对水解度的确定
按酶产品说明在碱性蛋白酶的最适温度50 ℃，
pH 9的条件下，分别配制5份底物浓度分别为1%，
3%，5%，7%，9%的欧李仁蛋白溶液，然后调节这5种
溶液的pH至9，并加入0.5%（基于底物蛋白质）碱性蛋
白酶，在50 ℃下各自水解20 min，测定水解度DH。
结果由图1可知，当底物浓度为5%时，欧李仁蛋
白经碱性蛋白酶水解20 min后的水解度最大。当底物
浓度增大时，其水解度下降，这是因为较高的底物浓
度通常产生一种相对较黏的浆液会限制酶的扩散，从
而影响酶的水解。故确定底物浓度为5%。
图1 底物浓度对Alcalase碱性蛋白酶水解效果的影响
4.2 碱性蛋白酶水解过程中酶添加量对水解度的影响
分别配制底物浓度为5%的欧李仁蛋白溶液5份，
调节pH至9，分别加入0.5%，1%，1.5%，2.0%，
2.5%（基于底物蛋白质）的碱性蛋白酶，在50 ℃条
件下水解20 min，测定水解度，水解过程不控制水解
液pH。
结果由图2知，随酶添加量的增多，其水解度
呈上升趋势，当酶的添加量增到1.5%时水解度达到
37%，之后当再增加酶量时其水解度没有明显变化，
因为酶量已经达到饱和，故确定碱性蛋白酶的最适添
加量为1.5%。
图2 碱性蛋白酶添加量对水解度的影响
4.3 碱性蛋白酶水解过程中pH的变化对水解度的影响
配制底物浓度5%，酶的添加量1.5%的欧李仁蛋
白溶液在50 ℃下，分别在pH 7.0，pH 8.0，pH 9.0，
pH 10的条件下水解20 min，测定水解液的水解度。
由图3可知在pH 9.0的条件下，欧李仁多肽的水解
度最高，可确定该酶在pH 9.0的条件下对欧李仁多肽
有较好的水解效果。
图3 pH对水解度的影响
4.4 碱性蛋白酶水解过程中水解时间对水解度的影响
配制底物浓度5%的欧李仁蛋白溶液，调节pH
为9，碱性蛋白酶添加量为试验确定的最适添加量
1.5%，在50 ℃条件下水解，每隔10 min记录水解过程
中的DH变化。
图4 碱性蛋白酶水解过程中水解度的变化
图5 碱性蛋白酶水解过程中pH的变化
从图4、图5可知，欧李仁蛋白在碱性蛋白酶作用
下，随时间的延长其水解度增加，尤其是在水解初
期，水解度的增加迅速，几乎是直线上升，水解20
min后水解度就达到37.3%，之后的反应较慢，水解度
几乎不再变化。原因跟水解过程中溶液的pH的变化分
不开，碱性蛋白酶的最佳pH作用范围是8~10，水解30
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min后，溶液的pH下降到了7.01，这样碱性蛋白酶的
活力就必然会降低，最终完全受抑制。所以试验确定
最佳酶解时间为20 min。
4.5 酶解条件的优化分析
为了确定多肽提取的最佳条件，根据温度，底物
浓度，pH，酶底比对水解度的影响以L9(34)正交表进
行设计，因素水平见表1。
通过正交试验的9个处理得到的最优工艺条件
即：从表2的数据分析表明，最佳因素水平组合为
B1A2D2C3。试验所选的4个因素对产品影响从大到小依
次是：B＞A＞D＞C，即底物浓度＞温度＞酶的添加
量＞pH。
表1 正交试验因素与水平表
水平 因素A 水解时间/min B 底物浓度/% C pH D 酶的添加量/%
1 10 3 8 1
2 20 5 9 1.5
3 30 7 10 2
表2 L9(34)正交试验结果
试验
号
因素 DH/
%A 水解时间/min B 底物浓度/% C pH D 酶的添加量/%
1 1(10) 1(3) 1(8) 1(1) 51.6
2 1 2(5) 2(9) 2(1.5) 33
3 1 3(7) 3(10) 3(2) 25.38
4 2(20) 1 2 3 59.92
5 2 2 3 1 37.16
6 2 3 1 2 30.89
7 3(30) 1 3 2 53.69
8 3 2 1 3 30.59
9 3 3 2 1 22.67
K1 109.98 165.21 113.08 111.43
K2 127.97 100.75 115.59 117.58
K3 106.95 78.94 116.23 115.89
K1 36.66 55.07 37.69 37.14
K2 42.66 33.58 38.53 39.19
K3 35.65 26.3 38.74 38.63
R极差 7.01 28.77 1.05 2.05
4.6 验证试验
试验结果表明，最优因素水平组合为A2B1C2D3，
与数据分析结果不符，选取理论中的最佳因素组合进
行试验，所得水解度为60.23%，故得出最优因素水平
组合为理论试验组合即A2B1C3D2。
5 结论
以水解度为指标，使用碱性蛋白酶水解欧李仁
多肽，根据单因素试验结果，做正交试验得出碱性
蛋白酶水解欧李仁多肽的最佳工艺条件：底物浓度
为3%，pH为10，酶的添加量为1.5%，水解时间为20
min。此条件下水解度可以达到60%左右。
欧李仁多肽水解后溶解性增加，更加利于吸收。
提高其利用率，试验对欧李仁多肽的进一步研究奠定
了基础。
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工艺技术
《食品工业》2014 年第35卷第 6 期 34
水力空化对羧甲基纤维素钠（CMC）溶液黏度的影响
刘惠贤，何仁*，黄永春，胡立平，聂强
广西工学院，生物与化学工程系（柳州 545006）
摘 要 为了解水力空化作用对CMC溶液黏度的影响, 通过文丘里管装置产生的空化效应并作用在CMC溶液中,
从溶液质量分数、温度、空化的时间等因素来考察水力空化对CMC溶液黏度的影响。通过试验表明: 水利空化效
应使CMC溶液的黏度明显降低; 溶液黏度的下降程度随着浓度的增大、温度的降低、空化时间的延长而升高。
关键词 水力空化; 羧甲基纤维素钠 (CMC) 溶液; 黏度
Influence of Hydrodynamic Cavitation on the Viscosity of CMC Solution
Liu Hui-xian, He Ren*, Huang Yong-chun, Hu Li-ping, Nie Qiang
Department of Biological and Chemical Engineering, Guangxi University of Technology (Liuzhou 545006)
Abstract In order to understand the infl uence of hydrodynamic cavitation on the viscosity of CMC solution, hydrodynamic
cavitation generated with the venturi tube were applied to CMC solution, and the effects were investigated of raw CMC
solution concentration, temperature, time of cavitation. It was showed that signifi cantly reduced the viscosity of CMC solution
by hydrodynamic cavitation, the extent of decline of viscosity of the solution increases as the concentration increases, the
temperature decreases, and the extension of time cavitation.
Keywords hydrodynamic cavitation; CMC solution; viscosity
目前，科研工作者对CMC的研究大多数趋向于它
的制备与应用。例如，吴爱耐等[1]对羧甲基纤维素钠
的最佳工艺制备的条件进行研究。刘祥[2]对高黏度的
羧甲基纤维素钠的研制进行了研究。徐季亮[3]在方便
面中添加羧甲基纤维素钠作为优良的改良剂。姚晶[4]等
人在酸性乳饮料中添加羧甲基纤维素钠来研究其稳定
性。王华等[5]研究了羧甲基纤维素钠对葡萄酒酒石的
稳定性的研究。赵勇等[6]研究超声空化对醇法大豆浓
缩蛋白功能特性的影响。
以上这些研究都是对CMC在食品中的应用。然
而，在CMC的改性方面的研究几乎没有报道。水力空
化是空化的一种，是微观、瞬时、随机、多相的复杂
过程 。近些年来水力空化的研究也日益受到重视。水
力空化和超声空化的强化过程的原理是相同的，不同
之处是在形成空泡的手段上。水力空化是液体通过限
流区域时，液体内局部压强降至饱和蒸汽压以下，液
体内会产生大量的气泡，这些气泡在随着液体流动过
程中，遇到压力增大时会急剧溃灭，瞬间产生高温、
高压及高时速的微射流[7]，从而产生多种极其复杂的
物理、化学效应。研究表明，水力空化对过程的强化
效果不比超声空化差，而水力空化的能量利用率明显
高于超声空化，更具工业化的优势[8-9]。
为了了解水力空化对CMC溶液流体性质的影响，
试验将研究通过文丘里管产生的空化效应对CMC溶液
黏度的影响和变化趋势，为以后在水力空化对溶液的
改性方面提供基础与参考依据。
1 材料与方法
1.1 主要设备与材料
1.1.1 仪器与设备
托盘天平：美国双杰集团有限公司；旋转黏度计
（NDJ-5S）：上海越平科学仪器有限责任公司；恒
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