中央引导地方科技发展专项|黑龙江八一农垦大学郑喜群教授、齐齐哈尔大学刘晓兰教授：玉米蛋白源DPP-IV抑制肽的酶法制备及其性质研究

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本文获中央引导地方科技发展专项（ZY23QY06）；黑龙江省自然科学基金资助项目（YQ2020C036）；黑龙江八一农垦大学学成、引进人才科研启动计划项目（XYB201916）。

摘要：本文以玉米蛋白粉为原料制备对二肽基肽酶（Dipeptidyl peptidase-IV，DPP-IV）具有抑制作用的生物活性肽。采用酶法制备技术筛选出对DPP-IV抑制效果最佳的蛋白酶，通过单因素及响应面优化试验确定最佳酶解条件，并进一步对制得的抑制肽进行分子量分布、超滤分级及氨基酸组成等分析。结果表明：中性蛋白酶制备玉米蛋白源DPP-IV抑制肽的效果最佳，工艺优化得到的最佳酶解条件为底物浓度10%（w/v）、酶添加量640 U/g、酶解时间157 min、酶解温度45 ℃、酶解pH7.0。该条件下得到的抑制肽对DPP-IV的半抑制浓度（Half-inhibitory concentration，IC₅₀）值为0.53±0.06 mg/mL。超滤分级后小于1 kDa组分分子量占原抑制肽的58.9%，对DPP-IV的抑制活性高于原抑制肽，这与其氨基酸组成有关。酶促反应动力学分析结果表明制备的抑制肽对DPP-IV的抑制类型属于竞争性可逆抑制。本研究结果为玉米蛋白源DPP-IV抑制肽的开发利用提供了理论依据，为玉米蛋白的高值化利用提供新思路。

PART.01

结果

本章节重点研究了玉米蛋白源DPP-IV抑制肽的酶法制备工艺及其性质。首先比较了不同蛋白酶（碱性、中性、复合、木瓜、风味蛋白酶）对酶解产物可溶性蛋白含量、水解度及DPP-IV抑制率的影响，发现中性蛋白酶酶解产物的DPP-IV抑制率最高，因此选用中性蛋白酶进行后续实验。随后通过单因素实验优化了酶添加量、酶解时间、温度和pH，确定最佳条件为：酶添加量600 U/g、酶解时间150 min、温度45℃、pH 7.0。进一步通过响应面法优化得到更精确的工艺参数：酶添加量640 U/g、酶解时间157 min、温度45℃，验证实验显示DPP-IV抑制率达73.59%。对酶解产物进行分子量分布分析，发现抑制肽主要集中于小于1 kDa的小分子肽段，尤其是0.2–0.4 kDa组分，且该组分富含疏水氨基酸（如Leu、Phe）及Pro和Ala，可能与DPP-IV抑制活性相关。最后，抑制动力学研究表明玉米蛋白抑制肽对DPP-IV为可逆竞争性抑制。

图  1   不同蛋白酶酶解样品图

Figure  1.   Samples hydrolyzed by different proteases

图  2   不同蛋白酶对抑制肽可溶性蛋白含量、DPP-IV抑制率及水解度的影响

Figure  2.   Effects of different proteases on the content of soluble protein, DPP-IV inhibition rate and DH of inhibitory peptides

注：图中字母表示同组柱状图之间的差异显著性，不同组间的字母不通用。不同小写字母代表组间差异显著（P<0.05），图3~图6同。

图  3   酶添加量对玉米蛋白抑制肽可溶性蛋白含量、DPP-IV抑制率及水解度的影响

Figure  3.   Effects of enzyme dosage on the content of soluble protein, DPP-IV inhibition rate and DH of inhibitory peptides

图  4   酶解时间对玉米蛋白抑制肽可溶性蛋白含量、DPP-IV抑制率及水解度的影响

Figure  4.   Effects of enzymatic hydrolysis time on the content of soluble protein, DPP-IV inhibition rate and DH of inhibitory peptides

图  5   酶解温度对玉米蛋白抑制肽可溶性蛋白含量、DPP-IV抑制率及水解度的影响

Figure  5.   Effects of enzymatic hydrolysis temperature on the content of soluble protein, DPP-IV inhibition rate and DH of inhibitory peptides

图  6   酶解pH对玉米蛋白抑制肽可溶性蛋白含量、DPP-IV抑制率及水解度的影响

Figure  6.   Effects of enzymatic hydrolysis pH on the content of soluble protein, DPP-IV inhibition rate and DH of inhibitory peptides

表  4   Box-Behnken试验设计及结果

Table  4   Box-Behnken experimental design and results

表  5   回归模型方差分析

Table  5   Analysis of variance for the regression model

注：P<0.05表示差异显著，用*表示；P<0.01表示差异极显著，用**表示。

图  7   各因素交互作用对DPP-IV抑制率影响的响应面图

Figure  7.   Response surface plots of the effects of the interaction of various factors on the DPP-IV inhibition rate

图  8   标准蛋白分子量分布洗脱图

Figure  8.   Elution profile of the molecular weight distribution of standard proteins

图  9   玉米蛋白抑制肽分子量分布洗脱图

Figure  9.   Elution profile of molecular weight distribution of corn protein inhibitory peptides

表  6   小于1 kDa玉米蛋白抑制肽的相对分子质量分布

Table  6   Relative molecular mass distribution of corn protein inhibitory peptides less than 1 kDa

图  10   不同分子量组分的抑制肽对DPP-IV抑制率的影响

Figure  10.   Effects of inhibitory peptides in different molecular weight fractions on the DPP-IV inhibition rate

注：图中图标（a~c）不同表示各组间DPP-IV抑制率差异显著（P<0.05）。

表  7   玉米蛋白抑制肽及其超滤分级组分氨基酸组成（g/100 g）

Table  7   Amino acid composition of corn protein inhibitory peptides and their ultrafiltration fractionation components (g/100 g)

注：*代表必需氨基酸；不同字母表示同一指标差异显著（P<0.05）。

图  11   玉米蛋白抑制肽对DPP-IV的抑制动力学曲线

Figure  11.   Inhibition kinetic curves of corn protein inhibitory peptides on DPP-IV

图  11   不同浓度玉米蛋白抑制肽Lineweaver-Burk双倒数图

Figure  11.   Lineweaver-Burk double reciprocal plots of corn protein inhibitory peptides at different concentrations

本章节总结了以玉米蛋白粉为原料，通过中性蛋白酶酶解制备DPP-IV抑制肽的最佳工艺条件（底物浓度10%、酶添加量640 U/g、酶解时间157 min、温度45 ℃、pH 7.0），并指出酶解产物对DPP-IV的抑制IC值为0.53±0.06 mg/mL。研究还发现产物中分子量小于1 kDa的组分占58.9%，其独特氨基酸组成可能是高活性的原因，且抑制类型为竞争性-可逆抑制。该结果为玉米蛋白抑制肽的开发利用提供了理论依据和新的应用方向。

PART.03

思维导图

引用本文：陶莉，王俊彤，李冠龙，等. 玉米蛋白源DPP-IV抑制肽的酶法制备及其性质研究[J]. 食品工业科技，2026，47（1）：289−299. doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2025010123.

Citation：TAO Li, WANG Juntong, LI Guanlong, et al. Enzymatic Preparation and Characterization of DPP-IV Inhibitory Peptides Derived from Corn Protein[J]. Science and Technology of Food Industry, 2026, 47(1): 289−299. (in Chinese with English abstract). doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2025010123.

通信作者简介

郑喜群，男，1963年3月生，博导，省政府特贴专家，二级教授，黑龙江八一农垦大学原校长，教育部粮食副产物加工与利用工程技术中心主任。从事食品科学与工程专业教学科研工作、高教管理工作。主要社会兼职：教育部食品科学与工程类专业教学指导委员会委员，中国高等教育学会高等农林教育分会副理事长，中国农业工程学会农产品加工及贮藏工程分会副理事长，黑龙江省玉米深加工技术创新战略联盟理事长等。主持国家重点研发计划任务、国家自然科学基金、国家星火计划、中央引导地方科技发展专项、国家新农科项目、省百千万工程重大专项课题、省重点研发计划重大专项课题等30余项。获黑龙江省教学成果一等奖2项、黑龙江省科学技术二等奖4项、黑龙江省科学技术三等奖1项、中国食品科学技术学会技术发明一等奖1项、黑龙江省高校科学技术特等奖1项等。授权发明专利40项，发表学术论文300余篇，其中SCI 检索40余篇，成果转化5项。编著3部。

（以上信息来自于黑龙江八一农垦大学官网）

刘晓兰，女，1962年11月生，工学博士，教授，微生物遗传、农产品加工与贮藏工程学科硕士生导师，黑龙江省高校农产品加工重点实验室主任，学校A类学科带头人，齐齐哈尔市重点学科食品科学与工程学科带头人，齐齐哈尔大学首届教学名师，黑龙江省优秀教师，生物工程专业带头人，省级精品课“生化工程”负责人，黑龙江省发酵与食品工程实验教学示范中心主任。

（以上信息来自于网络）