全 文 ：299
马 勇，王国洋，张丽娜
(渤海大学化学化工与食品安全学院，辽宁锦州 121000)
摘 要:采用水提法从瓠瓜中提取胰蛋白酶抑制剂，以瓠瓜提取液对胰蛋白酶的抑制率为指标，研究了提取温度、液料
比、提取时间、pH四个主要影响因素，优化选出最佳提取方案。从瓠瓜中提取胰蛋白酶抑制剂的最佳条件为:温度
70℃、pH = 8、液料比 4∶1(mL/g)、提取时间 1h。
关键词:瓠瓜，胰蛋白酶抑制剂，提取
Extraction of trypsin inhibitor in gourd
MA Yong，WANG Guo－yang，ZHANG Li－na
(College of Biotech and Food Science，Bohai University，Jinzhou 121000，China)
Abstract:The trypsin inhibitor in gourd was obtained by a water－ extracting method.The extraction temperature，
liquid /material ratio，extraction time and pH value were considered as four important factors to determine the
optimal extraction factors，with the inhibition of gourd extracts on trypsin as the reference.The optimal extraction
conditions were proved to be with liquid /material ratio(mL/g)4∶1，extraction time 1 hour at 70℃ and pH = 8.
Key words:gourd;trypsin inhibitor;extraction
中图分类号:TS201.2 + 5 文献标识码:B 文 章 编 号:1002－0306(2011)11－0299－03
收稿日期:2010－12－06
作者简介:马勇(1960－) ，男，博士，教授，研究方向:食品检验与食品
开发。
胰蛋白酶抑制剂(trypsin inhibitor，TI)是一种重
要的生化药物和生化试剂，广泛存在于动、植物和微
生物中，泛指具有胰蛋白酶抑制作用的多肽或蛋白
质，能与相应的蛋白水解酶形成一定的动态平衡，调
节生物体内许多重要的生命活动［1－2］。根据其来源
不同可分为多种，如从牛肺或牛胰中提取的抑肽酶
(aprotinin)、从人尿中提取的人尿胰蛋白酶抑制剂
(urinary trypsin inhibitor，UTI)、从大豆中提取的大豆
胰蛋白酶抑制剂(soybean trypsin inhibitor，SBTI)等。
食物中的植物胰蛋白酶抑制剂如果没有被除去或抑
制，它在体内能与小肠液中胰蛋白酶、糜蛋白酶结合，
生成无活性复合物，消耗和降解胰蛋白酶，导致肠道对
蛋白质消化、吸收及利用能力下降，导致胰腺肿大和体
内氨基酸代谢失调等疾病。但也有报导大豆中微量胰
蛋白酶抑制剂对于糖尿病治疗、调节胰岛素失调有一
定效果［3－4］。瓠瓜为葫芦科葫芦属植物瓠瓜的果实，具
有清热利水、止渴、解毒功效，适应于治疗水肿腹胀、烦
热口渴、肺炎、肠炎、糖尿病等症。瓠瓜含有蛋白质及
多种微量元素，有助于增强机体免疫功能。同时，瓠瓜
中含有丰富的维生素 C，能促进抗体的合成，提高机体
抗病毒能力。瓠瓜中存在胰蛋白酶抑制剂，对胰蛋白
酶有抑制作用，从而具有降血糖的效果。本实验通过
单因素实验和正交实验确定胰蛋白酶抑制剂活性成分
的最佳提取条件。对瓠瓜蛋白酶抑制剂的深入研究和
应用具有推动作用。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
胰蛋白酶 北京奥博星生物技术责任有限公司;
BAPNA sigma;二甲亚砜 国药集团化学试剂有限公
司;3－羟甲基－氨基甲烷、无水氯化钙、盐酸、三氯乙
酸、氢氧化钠 国产分析纯;新鲜瓠瓜 锦州闾山产。
UV－1900 双光束紫外分光光度计 北京普析通
用仪器有限责任公司;RE52－86A旋转蒸发器 上海
亚荣生化仪器厂;PB－10 酸度计 北京赛多利斯仪
器系统有限公司;HH－501 超级恒温水浴 金坛市科
析仪器有限公司;FA2004 电子分析天平 上海恒平
科学仪器有限公司;TD5A－WS 型离心机 长沙湘仪
离心机仪器有限公司。
1.2 实验方法
1.2.1 测定方法 以瓠瓜提取液对胰蛋白酶的抑制
率为指标，研究瓠瓜中胰蛋白酶抑制剂的最佳提取
条件。瓠瓜中胰蛋白酶抑制剂对胰蛋白酶的抑制率
测定［5］，采用 BAPNA 法。取 1mL 样品提取液，加
1mL 蒸馏水，加入 5mL BAPNA 溶液，于 37℃恒温
10min后，立即加入 1mL 30%三氯乙酸终止反应，在
410nm波长处测定吸光度［6］。从而计算出抑制率。
抑制率公式:
η(%)=
A0 －(Ai － Ab)
A0
× 100%
式中:η －样品提取液对胰蛋白酶的抑制率;
A0－胰蛋白酶溶液的吸光度;Ai－样品溶液的吸光度;
Ab－样品溶液对照空白的吸光度。
DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2011.11.017
300
1.2.2 提取工艺 瓠瓜经去皮捣碎后，得到瓠瓜样
品，取 20g处理后的瓠瓜样品，按一定的液料比，加入
蒸馏水，在一定的温度下提取一段时间后，对提取液
进行抽滤，减压浓缩到一定体积(≤50℃) ，3500r /
min离心 15min，定容至刻度，即得样品待测液，按
1.2.1 的方法进行测定。
2 结果与讨论
2.1 单因素实验
2.1.1 温度对抑制率的影响 取 20g 样品加 150mL
蒸馏水，调节 pH = 7，分别在 50、60、70、80、90、100℃
水浴中提取 1h，抽滤，减压浓缩(≤50℃)到 20mL，离
心，测定抑制率。
图 1 温度对抑制率的影响
由图 1 结果可以看出，随着温度的升高，抑制率
有增大的趋势，当温度达到 70℃时抑制率最大;之
后，温度继续升高，抑制率则有所下降。这可能是由
于温度过高影响了瓠瓜胰蛋白酶抑制剂的活性。因
此，提取温度在 70℃左右为宜。
2.1.2 pH对抑制率的影响 取 20g 样品加 150mL
蒸馏水，分别调 pH为 3、5、7、9 和 11，在 70℃水浴中
提取 1h，抽滤，减压浓缩(≤50℃)到 20mL，离心，测
定抑制率。
图 2 pH对抑制率的影响
由图 2 结果可以看出，在 pH小于 7 时，随 pH的
增大抑制率逐渐增大;在 pH达到 7 后随 pH的增大，
抑制率开始降低。说明在中性条件下瓠瓜胰蛋白酶
抑制剂抑制效果最好。
2.1.3 液料比对抑制率的影响 取 20g 样品分别加
40、80、120、160、200mL 蒸馏水，调节 pH = 7，在 70℃
水浴中提取 1h，抽滤，减压浓缩(≤50℃)到 20mL，离
心，测定抑制率。
由图 3 结果可以看出，随着液料比的增大，抑制
率增大，在液料比达到 6∶1 后，抑制率不再增大。说
明瓠瓜胰蛋白酶抑制剂已经充分溶解到水溶液中。
2.1.4 提取时间对抑制率的影响 取 20g 样品加
120mL蒸馏水，调节 pH =7，在 70℃水浴中分别提取
0.5、1、2、3、4h，抽滤，减压浓缩(≤50℃)到 20mL，离
心，测定抑制率。
图 3 液料比对抑制率的影响
图 4 提取时间对抑制率的影响
由图 4 结果可以看出，随着提取时间的延长，抑
制率不断增大，提取 1h 后抑制率变化幅度减小，提
取 2h后抑制率不再增大。说明 2h 可以将瓠瓜胰蛋
白酶抑制剂基本提取完全。考虑到实验条件及成本
等问题，采取的提取时间为 1h。
2.2 正交实验
在单因素实验的基础上，选用 L9(3
3)正交实验
进行优化，以此确定瓠瓜胰蛋白酶抑制剂的最佳提
取条件，见表 2(正交因素水平见表 1)。
表 1 正交因素水平
水平
因素
A温度(℃) B pH C液料比(mL /g)
1 65 6 4∶1
2 70 7 5∶1
3 75 8 6∶1
表 2 正交实验方案及结果
实验号 A B C 抑制率(%)
1 1 1 1 59.85
2 1 2 2 64.59
3 1 3 3 70.63
4 2 1 3 58.48
5 2 2 1 64.12
6 2 3 2 74.04
7 3 1 2 52.53
8 3 2 3 68.28
9 3 3 1 74.58
K1 195.07 170.86 198.55
K2 196.64 196.99 191.16
K3 195.39 219.25 197.39
k1 65.023 56.953 66.183
k2 65.546 65.663 63.72
k3 65.13 73.083 65.796
R 0.523 16.13 2.46
分析结果表明:三种考察因素对胰蛋白酶抑制
剂抑制率的影响顺序为 B ＞ C ＞ A，即 pH对实验结果
影响最大，液料比的影响次之，提取温度的影响稍
小。由 K 值可以得出影 响 因 素 最 佳 组 合 为
(下转第 304 页)
304
另外，本研究所用的神经网络系统目前只能以
单一输出值(肽比例或感官值)为目标进行优化，虽
然以肽比例为目标输出值优化得到的工艺条件，与
以感官值时酶解液为目标输出值优化得到的工艺条
件有一定差异，但是验证实验结果均符合其相应目
标值的精确度要求(± 5%)。但是在实际应用中，我
们期望得到的牡蛎酶解液不仅有高比例的肽，还要
具有良好的鲜味感官值。因此在上述验证实验中，
除了验证神经网络拟定的相应目标值外，还对酶解
液的另一个指标(感官值或肽比例)进行了分析。分
析结果显示，以肽比例为目标输出值的优化工艺条
件获得的酶解液的感官值为 6.07 分，此结果表明，该
酶解液除了含高比例肽(78.35%)外，还具有良好的
鲜味。与正交优化工艺获得的酶解液相比(酶解液
的肽比例和感官值分别为 75.37%和 5.51 分，见表
2) ，神经网络优化工艺得到的酶解液中的肽比例和
感官值分别高出 4%和 10.2%。该结果表明，以肽比
例输出值为神经网络优化目标可以获得理想的呈味
肽牡蛎酶解液，因此该神经网络模型可以应用于牡
蛎呈味肽酶解工艺条件的优化。另一方面，以感官
值为目标输出值的优化工艺条件获得的酶解液虽然
有较高的感官值，但是其肽比例仅为 51.8%，与期望
值有较大差距。由此可见，以感官值输出值为神经
网络优化目标不易获得理想的优化工艺条件。从总
体上来看，虽然以肽比例为目标输出值可以有效地
优化出酶解工艺条件，但是从实际应用上来看，如果
能以肽比例和感官值这两个指标同时作为目标输出
值优化酶解工艺条件，那么所建立神经网络模型将
更为科学，更具广阔的实用性。
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12－13.
(上接第 300 页)
A2B3C1，即提取温度为 70℃，pH 为 8，液料体积比为
4∶1。当提取时间为 1h 时，A2 B3C1 组合的抑制率为
76.45%。
3 结论
3.1 从瓠瓜中提取胰蛋白酶抑制剂的最佳条件为:
温度为 70℃，pH为 8，液料比为 4∶1，提取时间 1h。
3.2 瓠瓜中的胰蛋白酶抑制剂比较耐高温，在 70℃
后抑制率开始下降，但仍具有较高的抑制率，在
100℃时仍有活性，具有较好的热稳定性［7－9］。
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