木瓜蛋白酶对胰岛素提取后胰脏残渣的水解研究

乔德阳

（徐州工业职业技术学院，江苏 徐州 221140）

木瓜蛋白酶对胰岛素提取后胰脏残渣的水解研究

乔德阳

（徐州工业职业技术学院，江苏 徐州 221140）

地处江苏徐州的江苏万邦生化医药股份有限公司是亚洲最大的胰岛素原料药生产基地，从猪胰脏中提取胰岛素后的剩余残渣（以下简称“胰渣”）资源丰富，价格低廉，蛋白质含量高，极具开发价值。本文利用木瓜蛋白酶对胰渣进行水解研究，分析了胰渣基本成分，其中蛋白质含量极高，达50.49%；优选出最佳水解工艺条件，为提高胰渣资源的综合利用提供了基础数据。

胰岛素；胰渣；木瓜蛋白酶；水解

胰岛素是目前治疗糖尿病的最佳药物之一，其中以猪胰脏为原料提取胰岛素是获得胰岛素药物的主要途径之一。从猪胰脏中提取胰岛素后的剩余残渣，约占猪胰脏的78%。地处江苏徐州的江苏万邦生化医药股份有限公司是亚洲最大的胰岛素原料药生产基地，每年胰渣的产量约为300-400吨，常被丢弃或作为饲料蛋白添加剂。经过初步的检测胰渣蛋白质含量异常丰富，远远高于天然的动物组织中的蛋白质含量。提高胰渣综合利用价值的最好方法就是将胰渣蛋白质降解，对水解液中的多肽以及氨基酸的组成与含量进行测定，分离出具有一定抗氧化活性多肽[1]，并研究其在抗氧化等方面的特性[2]，制备成口服抗氧化活性多肽营养合剂。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

胰渣取自江苏万邦生化医药股份有限公司，分装于食品保鲜袋中冻藏备用；木瓜蛋白酶由国药集团化学试剂有限公司提供；其余试剂均为分析纯。

2300型kjelteeTM自动定氮仪器（丹麦foss分析仪器公司），721型分光光度计, HZ211-220电子分析天平, M302210pH计等。

1.2 工艺流程

1.2.1 原料预处理

冷冻预处理：将胰渣分装于食品保鲜袋中冷冻20h后解冻后烘干备用。

热处理：将胰渣于120℃高温高压处理20min后烘干备用。

1.2.2 酶解工艺流程[3]

胰渣95℃干燥→粉碎→胰渣和水以1:1混合→调pH→加木瓜蛋白酶恒温水解→酶灭活(90℃,10min) →高速离心(5000r/min) 30min得酶解液→测定游离氨基氮。

1.3 分析测定方法

1.3.1 胰渣基本成分分析方法

水分的测定：直接干燥法[4]；灰分的测定：灼烧法[4]；脂肪含量的测定：索氏抽提法[4]；氨基氮测定：甲醛电位滴定法[4]；蛋白质的测定：微量凯氏定氮法。

1.3.2 酶活力测定

福林酚法酶活力(OD)定义为：在45℃，pH7.0 的条件下,每分钟水解酪蛋白产生1μg 酪氨酸为一个酶活力单位。实测木瓜蛋白酶活力为3.66万u/mg。

1.3.3 蛋白质水解度(DH)测定

DH=酶解液中游离氨基氮P样品总氮量×100%；

2 结果与讨论

2.1 胰渣基本成分分析

由试验测得胰渣中粗脂肪质量含量为7.15%；水分含量为32.20%；蛋白质含量为50.49%；灰分含量为5.58%。由实验结果可见，该胰渣中的蛋白质含量高，作为蛋白质水解的原料较好。

2.2 样品预处理

当固液比为0.6时，酶解时间8h，酶解温度为55℃，酶量0.6%的条件下，分别选择新鲜、冷冻预处理、高温预处理的样品，测定水解液中的氨基氮，计算水解度，结果如图1所示。

图1 样品预处理与水解度的关系

由图1可见，随着样品的预处理方法的不同，冷冻预处理和高温预处理对胰渣有利于水解度的增加。冷冻预处理和高温预处理都对胰渣蛋白质的结构有一定的破坏作用，其中高温预处理效果更明显，这可能与高温处理导致蛋白质的变性更有利于胰渣蛋白质酶解，故本试验的后续酶解原料均选择高温预处理后的胰渣。

2.3 加酶量的初步确定

当采用高温预处理，固液比为0.6时，酶解时间8h，酶解温度为55℃的条件下，测定不同加酶量时，水解液中的氨基氮，计算水解度，结果如图2所示。

图2可见，随着加酶量的增大，反应体系水解度逐渐上升，而加酶量在0.6 %-1%之间时，水解度增加并不显著，综合考虑水解度和酶的用量，为了节约成本，故本试验加酶量取0.6%。

图2 加酶量与水解度的关系

2.4 酶解温度对水解度的影响

当采用高温预处理，固液比为0.6时， 加酶量0.6%，酶解时间为8h的条件下，测定不同酶解温度的水解液中的氨基氮，计算水解度，结果如图3所示。

图3 酶解温度对水解度的影响

由图3可见，当随着酶解温度的增加，反应体系水解度逐渐上升，而当酶解温度达到55-60℃时，水解度达到最大；同时随着酶解温度增加，酶解的水解度逐渐下降，故本试验选择最佳的酶解温度为55℃。

2.5 酶解时间对水解度的影响

当采用高温预处理，固液比为0.6时， 加酶量0.6%，酶解温度为55℃的条件下，测定不同酶解时间时水解液中的氨基氮，计算水解度，结果如图4所示。

图4 酶解时间对水解度的影响

由图4可见，随着酶解时间的增加，反应体系水解度逐渐上升，而当酶解时间达到8h以后，水解度增加并不明显；同时随着酶解时间的延长，木瓜蛋白酶的活性大大下降，且胰渣的酶解液有变质并产生异味的现象，故本试验选择最佳的酶解时间为8h。

2.6 固液比对水解度的影响

当采用高温预处理，加酶量0.6%，酶解时间8h，酶解温度为55℃的条件下，测定不同固液比水解液中的氨基氮，计算水解度，结果如图5所示。

图5 固液比对水解度的影响

由图5可见，随着固液比的增大，反应体系水解度逐渐下降，当固液比高于0.6以后，产品的水解度下降非常明显，这可能与胰渣蛋白质的浓度太高对木瓜蛋白酶有一定的吸附和抑制作用，降低了木瓜蛋白酶对胰渣蛋白质的水解作用，考虑到酶解效果，本试验加酶量取0.6%较为适宜。

3 结语

从猪胰脏中提取胰岛素后剩余的胰脏残渣资源丰富, 价格低廉, 蛋白含量高，极具开发价值。经过初步的样品分析，该残渣中粗脂肪质量含量为7.15%；水分含量为32.20%；蛋白质含量为50.49%；灰分含量为5.58%。采用木瓜蛋白酶，胰渣样品经过高温处理20min，固液比为0.6，加酶量为0.6%，酶解时间8h，酶解温度为55℃时，胰渣的水解度可以达到41.25%以上。该方法为提高胰岛素提取后胰脏残渣资源的综合利用提供了基础数据。

[1] Tsuge, N., Eikawa, Y., Nomura, Y., Yamamoto, M.,& Sugisawa, K. (1991). Antioxidative activity of peptides prepared by enzymatic hydrolysis of egg-white albumin.Nippon Nogei Kagaku Kaishi, 65, 1635-1641 (in Japanese).

[2] Kim, S. K., Kim, Y. T., Byun, H. G., Nam, K. S., Joo, D.S., & Shahidi, F.(2001). Isolation and characterization of antioxidative peptides from gelatin hydrolysate of Alaska pollack skin. Journal of Agriculture Food Chemistry, 49,1984-1989.

[3] 张芝芬，杨文鸽.木瓜蛋白酶对蚌肉蛋白质的水解［D］.无锡轻工大学学报.2002,21(3):299-301.

[4] 大连轻工业学院等八大院校.水分、灰分、脂肪、甲醛滴定法.食品分析［J］.北京:中国轻工业出版社.1994（6）：75-235.

Study on the Hydrolysis of Pancreatic Residue After Extraction of Insulin from the Pancreas by Trypsin

QIAO Deyang
(Xuzhou College of Industrial Technology, Xuzhou 221140 , China)

Xuzhou Jiangsu, Jiangsu, is located in the Asia's largest production base of raw material medicine, from the pig pancreas to extract the remaining residue (hereinafter referred to as "pancreatic residue") is rich in resources, low price, high protein content, great development value. In this paper,the research on the hydrolysis of pancreatic residue by using the papaya protease, the basic components of pancreatic residue, the protein content is high, and the optimum hydrolysis conditions are 50.49%.

Insulin; Pancreatic residue; Papaya protease; Hydrolysis

乔德阳（1963.9- ），男，南京工业大学制药与生命科学学院生物化工工学硕士，徐州工业职业技术学院，教授，生物技术类专业学科带头人，党校常务副校长、机关党总支书记。