马铃薯制备淀粉过程产生的大量废液中存在含量较高的蛋白质,这些蛋白质通常经过酸热处理进行回收变成不可逆的沉淀,丧失了功能性,被用于饲料等低值产品,不利于蛋白资源的合理利用。马铃薯中含有多种蛋白酶抑制剂（Potato protease inhibitors,PPIs）,占总蛋白的50%以上,从废液中提取具有取材易、成本低、安全性高、应用广泛等优点。一些研究表明PPIs可以调节生物体内的蛋白酶解活动,具有降血糖、抑制某些肿瘤生长,降低毒副作用、保护肝脏和维持健康免疫系统等功能,对维持正常的生命活动具有重要意义。因此,如何高效、便捷地利用工业淀粉废液提取PPIs并全方面开发其功能性,以及在食品领域的更多应用潜能,对解决马铃薯废液高值化、产业化利用及开发新型功能食品因子具有重要的推动作用。本文建立一种简便、量产的PPIs制备方法,研究其体外抗氧化能力以及在不同加工条件下的变化,并从细胞层面深入研究其抗氧化和抗肿瘤作用,为高值化利用马铃薯蛋白资源提供理论依据。主要研究结果如下:1、本文采用不同顺序组合的盐析法和等电点沉淀法结合制备PPIs,以提取率为参数进行比较,筛选最适组合顺序、（NH₄）₂SO₄饱和度、等电点分离pH值以及加热温度和时间并测定其理化性质。根据参数比较结果,确定提取顺序为先盐析法后等电点沉淀法,最佳工艺条件为:40%饱和度（NH₄）₂SO₄盐析沉淀全蛋白,pH 3.0分离可溶性PPIs,80℃水浴加热10 min去除其他蛋白。由该最优制备工艺所得PPIs在pH为2-10的范围内,具有稳定的溶解性,适宜的乳化性能和起泡性能,同时其氨基酸组成比例相对均衡且含量丰富,并且具有与自由基相互作用的潜在能力。2、通过5种体外测定体系评价PPIs体外抗氧化能力及加工对其稳定性的影响。结果表明:PPIs对ABTS自由基的清除能力最佳,其余依次为对油脂过氧化的抑制作用、对DPPH自由基清除能力、还原力和对羟自由基清除能力。其中值得注意的是,PPIs对油脂过氧化抑制能力的IC₅₀值小于Ve,显示出明显的优势。温度对PPIs在不同体系下抗氧化能力的影响不同,长时间的高温会使PPIs抗氧化活性丧失较快。试验所选浓度条件下的PPIs,其还原力、对DPPH和羟自由基清除能力本身水平较低,随温度变化的趋势比较平缓;而PPIs对ABTS自由基和脂质过氧化抑制率分别在温度小于50℃和25℃时,保持较好的稳定性。不同pH处理后的PPIs,其不同评价体系下的抗氧化能力所处的稳定范围具有差异性。PPIs对羟自由基的清除能力受pH影响不明显;对油脂过氧的抑制能力在pH为2-8的范围内具有较好的稳定性;对ABTS自由基的清除能力在pH为6-11范围内可以稳定在较高的水平;而还原力随着pH的升高呈现先缓慢下降后逐步上升的趋势;对DPPH自由基的清除能力则随pH的增加而缓慢下降。总体而言,PPIs在较广的pH范围内其抗氧化能力具有一定的稳定性。然而在一定时间内,超高压处理对PPIs抗氧化性的影响不显著。3、在细胞水平进一步研究了PPIs的抗氧化活性。首先通过PSC和CAA的评价方法发现PPIs在细胞内具有显著的（p<0.05）抗氧化作用。进一步研究采用H₂O₂诱导构建HepG2和HUVEC细胞氧化损伤模型。通过比较细胞存活率和ROS结果可知PPIs对细胞氧化损伤具有显著（p<0.05）的抑制作用。倒置显微镜观察受损细胞状态时,发现PPIs能够明显减少受损细胞数目,维持细胞原有状态,防止细胞缩小。同时,有关细胞氧化损伤指标表明,PPIs可以显著提高损伤细胞内SOD和NO水平,降低MDA和LDH水平。4.在细胞水平探讨了PPIs的抗肿瘤作用。PPIs对慢性粒细胞白血病K562细胞株(IC₅₀为178.21 mg/mL)、人胃癌MKN45细胞株(IC₅₀为186.60 mg/mL)及人胃肠道间质瘤GIST882细胞株(IC₅₀为10.53 mg/mL)的体外增殖均具有显著的抑制作用,其中对GIST882细胞靶向性最强。通过绘制量效曲线说明在作用的48h内,PPIs对GIST882细胞增殖的抑制率与其浓度具有依赖性。同时流式细胞仪检测细胞周期和细胞凋亡的结果表明PPIs可以将GIST882细胞阻滞在G₂/M期并提高细胞凋亡率,从而达到抑制肿瘤细胞体外增殖的目的。荧光倒置显微镜观察经AO-EB双染色后的GIST882细胞时,发现其密度和数量随着PPIs浓度的增加而减少,并出现凋亡小体。此外,体外划痕实验证明了PPIs可以抑制GIST882细胞的迁移能力,防止肿瘤细胞的转移和侵袭。综上所述,PPIs具有良好的体外抗氧化能力,在不同加工条件下有比较好的耐受性。同时,细胞水平实验表明,PPIs不具有毒性,既可以有效的保护细胞免受H₂O₂的氧化损伤,又可以抑制肿瘤细胞的生长,具有作为功能食品因子应用的潜能。