一種馬鈴薯天冬氨酸蛋白酶抑制劑的製備方法

2023-04-24 12:35:41

專利名稱：一種馬鈴薯天冬氨酸蛋白酶抑制劑的製備方法
一種馬鈴薯天冬氨酸蛋白酶抑制劑的製備方法技術領域一種馬鈴薯天冬氨酸蛋白酶抑制劑的製備方法，具體的說是利用馬鈴薯勻 漿得馬鈴薯汁，經高壓滅菌，高速離心，超濾濃縮，乙醇分級沉澱，獲得天冬 氨酸蛋白酶抑制劑製品，屬於植物提取生物活性產品技術領域。
技術背景蛋白酶抑制劑泛指對蛋白酶有抑制作用的一類物質，參與生物體內蛋白酶 解活動的控制，對維持正常的生命活動具有重要意義。它的來源十分廣泛，在 各種動植物的組織器官中都有存在。按其所抑制的目標蛋白酶活性中心的不同， 可分為以下幾種絲氨酸蛋白酶抑制劑；半胱氨酸蛋白酶抑制劑；天冬氨酸蛋 白酶抑制劑；金屬蛋白酶抑制劑等。目前國內外報導的蛋白酶抑制劑大多數都 是通過化學法合成的，這些蛋白酶抑制劑在應用中受到相當大的限制，因此從 天然產物中開發此類蛋白酶抑制劑日益受到人們的關注。蛋白酶抑制劑在食品、醫藥和農業等領域也有非常廣泛的應用前景。例如， 增強小麥麵筋性，提高啤酒泡沬穩定性，治療胰腺炎和多功能衰竭、休克、心 髒外科手術中失血、中風、老年痴呆症等。其中，最令人矚目的是在HIV和腫瘤 治療中的應用，蛋白酶抑制劑還可抑制昆蟲腸道內蛋白水解酶的活性，在植物 防禦昆蟲和病原體侵染時起著重要作用。天冬氨酸蛋白酶的活性中心一般是由兩個天冬氨酸殘基所組成，目前主 要包括胃蛋白酶、血管緊張肽原酶、蛋白酶A、組織蛋白酶D、天冬氨酸膜內 裂解蛋白酶等。天冬氨酸蛋白酶是導致愛滋病、惡性腫瘤、高血壓等世界上幾 種難治疾病的發病因素之一，深入了解天冬氨酸蛋白酶抑制劑，對治療這些頑 固性疾病將有一定的幫助。天冬氨酸蛋白酶抑制劑在食品保健及醫藥行業中應用非常廣泛，如抑制 腫瘤細胞增殖、增強免疫力和抗癌等，對胃潰瘍、降血壓、愛滋病、中風、 老年痴呆症等的治療具有明顯的療效。而化學法合成天冬氨酸蛋白酶抑制劑 往往因其藥理毒性和安全性得不到保證(如HIVPI沙奎那韋可導致脂代謝紊 亂綜合症)，所以在食品及醫藥行業中的應用受到很大的限制。將從馬鈴薯中提取的天冬氨酸蛋白酶抑制劑加入到小麥麵粉中，對小麥蛋 白酶活性有抑制作用，這樣既可滿足小麥蛋白質含量保持較高的水平，又可保 證小麥有較好的麵團流變性和良好的發酵耐力；蛋白酶A是一種天冬氨酸蛋白 酶，可導致啤酒泡沫穩定性降低，加入天冬氨酸蛋白酶抑制劑，可抑制蛋白酶A活性提高啤酒泡沫穩定性；胃潰瘍發病由多因素所致，目前認為，胃潰瘍的發 生機制多與攻擊因子和防禦因子的失衡有關，或"攻擊因子"[胃酸、胃蛋白酶、 幽門螺桿菌等]過強，或"防禦因子"(胃黏膜、胃黏液、碳酸氫鹽等)減弱而形 成，有報導認為馬鈴薯中優質纖維素對胃黏膜具有一定的保護作用，本課題組 研究發現其中天冬氨酸蛋白酶抑制劑對胃蛋白酶具較強抑制作用，從而可減弱 "攻擊因子"的作用，揭示從馬鈴薯中提取的天冬氨酸蛋白酶抑制劑有治療胃漬瘍 的藥理活性。課題組進一步的特性研究發現該馬鈴薯天冬氨酸蛋白酶抑制劑 溫度和pH穩定性較好，直接從天然產物中提取使安全性有極大保證，可加 工成藥劑服用，在醫藥行業的應用潛力較大。馬鈴薯是僅次於小麥、玉米、水稻而居第四位的糧食作物，營養豐富，含 大量的蛋白質、糖類、維生素、優質纖維素等，素有"地下蘋果"和"第二麵包"之 稱，祖國醫學認為，土豆性平，有和胃、調中、健脾、益氣之功效。馬鈴薯塊 莖中含有多種蛋白類蛋白酶抑制劑，含量佔所含可溶性蛋白的50%以上。因此， 從馬鈴薯中提取天冬氨酸蛋白酶抑制劑具有取材易，成本低，雜質相對較少， 應用廣泛，不影響食品的安全性、感官及口味等眾多優點。目前，馬鈴薯除食 用外多用於澱粉生產，其生產中產生的蛋白液一般當作廢水排放，汙染性很大。 因此，原料可選擇採用馬鈴薯澱粉加工廢水，對增加蛋白質資源、避免環境汙 染等具有潛在的經濟和社會效益。發明內容本發明目的是提供一種馬鈴薯天冬氨酸蛋白酶抑制劑的製備方法，採用馬 鈴薯勻漿得馬鈴薯汁，高壓滅菌，高速離心，超濾濃縮得粗抑制劑，對胃蛋白酶比抑制活性約為3.98 5.19 U/mg，蛋白質與糖的濃度比約為1.23 1.47，收 率約為81.9% 86.1%;再經乙醇分級沉澱，得天冬氨酸蛋白酶抑制劑製品，對 胃蛋白酶比抑制活性為7.69 10.9U/mg，蛋白質與糖的濃度比約為2.12 2.41， 整個工藝流程收率約為52.2% 58.3%，最適溫度4(TC左右，溫度穩定範圍0 IOO'C， pH穩定範圍3.0 7.5。本發明的技術方案 一種馬鈴薯天冬氨酸蛋白酶抑制劑的製備方法，採用 馬鈴薯去皮、切塊、勻漿，高速離心，上清液高壓滅菌，再高速離心，超濾濃 縮，乙醇分級沉澱，沉澱復溶後離心去不溶物，再經真空冷凍千燥得天冬氨酸 蛋白酶抑制劑乾粉。工藝為-A馬鈴薯汁製備(1) 馬鈴薯市售；(2) 勻漿馬鈴薯洗淨去皮切塊後，按0.5gNa2SO3/kg馬鈴薯加入Na2SO3 以阻止多酚氧化，勻漿，勻漿後以8000r/mim離心30min，取上清；(3) 高壓滅菌將上清液於12rC滅菌20min，冷卻，4°C、 14000r/mim離心20min，收集上清液，為處理後的馬鈴薯汁； B馬鈴薯汁超濾濃縮(1) 超濾膜處理截留分子量為10KDa的巻式超濾膜組件先用蒸餾水洗滌 30min,循環閥打開，再用pHll左右的NaOH溶液循環清洗30min，蒸餾水洗至中 性；(2) 超濾條件處理後的馬鈴薯汁用所述處理後的截留分子量為lOKDa 的超濾膜組件進行濃縮，濃縮倍數3 5，壓力0.075MPa、室溫超濾10min，收 集截留液；C乙醇分級沉澱(1) 將步驟B所收集截留液，加入-2(TC乙醇，使乙醇終濃度為20%進行 醇沉，4°C、以10000r/min離心10min後，棄沉澱，取上清液；(2) 取上清液加入-2(TC乙醇，使乙醇終濃度為60%進行醇沉，4'C、以 10000r/min離心10min後，取沉澱，棄上清；(3) 沉澱加少量pH6.8的磷酸緩衝液溶解，4°C、以10000r/min離心10min 後，棄沉澱，取上清，即為天冬氨酸蛋白酶抑制劑液。(4) 乾燥成粉採用真空冷凍乾燥或噴霧乾燥的方法將天冬氨酸蛋白酶抑 製劑液乾燥成粉，即為天冬氨酸蛋白酶抑制劑粉體。天冬氨酸蛋白酶抑制劑對胃蛋白酶抑制作用分析用上述(4)中得到的抑 製劑凍乾粉配成lmg/mL的溶液，測其對胃蛋白酶有較強的抑制活性，比抑制 活性約為9.61U/mg。酶活測定方法採用常規蛋白酶活力測定法。酶活定義4CTC時，每分鐘分解血紅蛋白產lpmol酪氨酸所需酶量即為一 個酶活單位，單位用U表示。抑制單位定義依上述方法測定酶活，按抑制率=[(抑制前酶活-抑制後酶活)/抑制前酶活]xlOOy。計算抑制率，規定對蛋白酶A抑制率達10%的抑制劑 活性為一個抑制單位，單位用IU表示。本發明的有益效果本發明原料馬鈴薯汁可考慮用馬鈴薯加工廢液代替，這樣既可消除馬鈴薯加工廠對周邊環境的汙染，又可防止資源浪費，變廢為寶。 本發明所製備的抑制劑對天冬氨酸蛋白酶有很高的抑制活性，直接從馬鈴薯中 提取具有取材易，成本低，雜質相對較少，應用廣泛，不影響食品的安全性、 感官及口味等眾多優點，採用超濾與乙醇分級沉澱組合提取天冬氨酸蛋白酶抑 製劑不僅簡便、易操作、成本低、而且易於規模化放大和工業化生產，在醫藥、 食品添加劑及病蟲害防治等領域有很好的應用前景。


圖1一種馬鈴薯天冬氨酸蛋白酶抑制劑的製備工藝示意圖。
具體實施方式
實施例l:將682.7g馬鈴薯洗淨、去皮、切塊後，按0.5gNa2SCVkg馬鈴薯 加入0.341gNa2SO3以阻止多酚氧化，勻漿後以8000 r/min、 4。C離心30min，得 上清510mL,將上清液於121。C高壓滅菌20min，冷卻至室溫後，14000r/min、 4°C 離心20mim，棄去沉澱，將收集到的432mL上清液用lOKDa超濾膜濃縮，在壓 力0.075MPa、室溫下超濾10min，得濃縮液112mL，對胃蛋白酶抑制率約為5.19 U/mg,蛋白質與糖的濃度比約為1.47，收率約為86.1%;濃縮液中加入28mL -20。C乙醇，10000r/min、 4。C離心10min後，取上清液再加入160.5mL -20°。乙 醇，10000r/min、 4'C離心10min後，取沉澱；沉澱加40mL pH6.8的磷酸緩衝 液溶解，以10000r/min、 4'C離心10min後，得到上清約39mL，即為天冬氨酸 蛋白酶抑制劑液，冷凍乾燥後得0.102g抑制劑乾粉，對胃蛋白酶比抑制活性為 10.9IU/mg,蛋白質與糖的濃度比約為2.12，收率約為58.3%。實施例2:將887.6g馬鈴薯洗淨、去皮、切塊後，按0.5gNa2SCVkg馬鈴薯 加入0.443gNa2SO3以阻止多酚氧化，勻漿後以8000 r/min、 4'C離心30min，得 上清562mL，將上清液於121'C高壓滅菌20min，冷卻至室溫後，14000r/min、 4°C 離心20mim，棄去沉澱，將收集到的480mL上清液用lOKDa超濾膜濃縮，在壓 力0.075MPa、室溫下超濾10min，得濃縮液95mL，對胃蛋白酶抑制率約為4.65 U/mg，蛋白質與糖的濃度比約為1.23，收率約為84.6%;濃縮液中加入23.75mL -20。C乙醇，10000r/min、 4。C離心10min後，取上清液再加入142.5mL -20。C乙 醇，10000r/min、 4'C離心10min後，取沉澱；沉澱加40mL pH 6.8的磷酸緩衝 液溶解，以10000r/min、 4。C離心10min後，得到上清約40mL，即為天冬氨酸 蛋白酶抑制劑液，冷凍乾燥後得0.11g抑制劑乾粉，對胃蛋白酶比抑制活性約為 9.61U/mg，蛋白質與糖的濃度比約為2.41,收率約為56.7%。實施例3:將507.3g馬鈴薯洗淨、去皮、切塊後，按0.5gNa2S(Vkg馬鈴薯 加入0.254gNa2SO3以阻止多酚氧化，勻漿後以8000 r/min、 4°。離心301^!1，得 上清321mL，將上清液於121。C高壓滅菌20min，冷卻至室溫後，14000r/min、 4°C 離心20mim，棄去沉澱，將收集到的250mL上清液用lOKDa超濾膜濃縮，在壓 力0.075MPa、室溫下超濾10min，得濃縮液87mL，對胃蛋白酶比抑制活性約為 3.98U/mg，蛋白質與糖的濃度比約為1.36，收率約為81.9%;濃縮液中加入 21.75mL-20°。乙醇，10000r/min、 4。C離心10min後，取上清液再加入130.5mL -20。C乙醇，10000r/min、 4'C離心10min後，取沉澱；沉澱加40mL pH 6.8的磷 酸緩衝液溶解，以10000r/min、 4°。離心10min後，得到上清約40mL,即為天 冬氨酸蛋白酶抑制劑液，冷凍乾燥後得0.09g抑制劑乾粉，對胃蛋白酶比抑制活 性為7.69U/mg，蛋白質與糖的濃度比約為2.24,收率約為52.2%。
權利要求
1、一種馬鈴薯天冬氨酸蛋白酶抑制劑的製備方法，其特徵為採用馬鈴薯去皮、切塊、勻漿，高速離心，上清液高壓滅菌，再高速離心，超濾濃縮，乙醇分級沉澱，沉澱復溶後離心去不溶物，再經真空冷凍乾燥得天冬氨酸蛋白酶抑制劑乾粉；工藝為A馬鈴薯汁製備(1)馬鈴薯市售；(2)勻漿馬鈴薯洗淨去皮切塊後，按0.5g Na2SO3/kg馬鈴薯加入Na2SO3以阻止多酚氧化，勻漿，勻漿後以8000r/mim離心30min，取上清；(3)高壓滅菌將上清液於121℃滅菌20min，冷卻，4℃、14000r/mim離心20min，收集上清液，為處理後的馬鈴薯汁；B馬鈴薯汁超濾濃縮(1)超濾膜處理截留分子量為10KDa的卷式超濾膜組件先用蒸餾水洗滌30min，循環閥打開，再用pH 11的NaOH溶液循環清洗30min，蒸餾水洗至中性；(2)超濾條件處理後的馬鈴薯汁用所述處理後的截留分子量為10KDa的超濾膜組件進行濃縮，濃縮倍數3～5，壓力0.075MPa、室溫超濾10min，收集截留液；C乙醇分級沉澱(1)將步驟B所收集截留液，加入-20℃乙醇，使乙醇終濃度為20％進行醇沉，4℃、以10000r/min離心10min後，棄沉澱，取上清液；(2)取上清液加入-20℃乙醇，使乙醇終濃度為60％進行醇沉，4℃、以10000r/min離心10min後，取沉澱，棄上清；(3)沉澱加少量pH 6.8的磷酸緩衝液溶解，4℃、以10000r/min離心10min後，棄沉澱，取上清，即為天冬氨酸蛋白酶抑制劑液；(4)乾燥成粉採用真空冷凍乾燥或噴霧乾燥的方法將天冬氨酸蛋白酶抑制劑液乾燥成粉，即為天冬氨酸蛋白酶抑制劑粉體。
全文摘要
一種馬鈴薯天冬氨酸蛋白酶抑制劑的製備方法，屬於植物提取生物活性產品技術領域。本發明涉及採用直接將馬鈴薯去皮、切塊、勻漿，高速離心，上清液高壓滅菌，再高速離心，超濾濃縮，乙醇分級沉澱，沉澱復溶後離心去不溶物，再經真空冷凍乾燥得天冬氨酸蛋白酶抑制劑乾粉。本發明所製備的天冬氨酸蛋白酶抑制劑對胃蛋白酶有較高抑制活性，直接從馬鈴薯中提取不僅成本低、應用安全且不會產生色素方面的影響，在食品、醫藥和農業等領域有非常廣泛的應用前景。
文檔編號C07K1/36GK101597332SQ20091018212
公開日2009年12月9日 申請日期2009年7月14日 優先權日2009年7月14日
發明者瑩 孫, 田亞平 申請人:江南大學