应用BP神经网络优化南极磷虾酶解工艺

为探究南极磷虾酶解过程的影响参数,以水解度为考查指标,实施多因素作用下的酶解实验,建立了基于BP神经网络的南极磷虾酶解工艺模型。使用78个样本对该神经网络模型进行83次迭代后,得到了准确度最优的拟合模型(MSE达到最小值0.002 242,样本相关系数达到最大值0.956 9);使用9个样本对模型进行测试发现,9组数据的MSE=0.003 889,R=0.985 6,表明该工艺模型可以准确地描述和预测不同工艺参数下南极磷虾酶解反应的结果;使用神经网络模型求解水解度的极大值和最优工艺条件,在酶添加量为4.73%,p H 6.99,温度54.0℃,时间201.0 min时,水解度最大,该条件下实验实测值为41.20%,与预测值41.36%无显著差异,该模型工艺优化结果准确。与响应面相比,BP神经网络具有避免舍去高次交互项所引起的误差,拟合模型纠偏性强,拟合结果更加精准等方面的优势。     

南极磷虾酶解液特性分析

本文利用复合蛋白酶、碱性蛋白酶、风味蛋白酶及木瓜蛋白酶对南极磷虾蛋白进行水解,对所得4种南极磷虾酶解液(krill protein enzyme-hydrolysate,KPEH,分别标记为PKPEH、AKPEH、FKPEH、MKPEH)特性进行比较分析。4种KPEH中均鉴定出18种常见游离氨基酸(free amino acid,FAA),Leu、Arg、Val、Ala和Glu是优势氨基酸种类,疏水性氨基酸含量丰富。KPEH中18种常见FAA总含量(∑TFAA)为21.77~24.94 mg/mL,其中必需氨基酸(essential amino acid,EAA)8种,EAA含量(∑EAA)在∑TFAA的百分比(∑EAA/∑TFAA)为48.39%~49.74%,高于WHO/FAO标准(35.3%);支芳比(F值)为2.03~3.49。AKPEH中∑TFAA、∑EAA、∑EAA/∑TFAA均最高,其F值为3.28,营养价值最高,而MKPEH营养价值相对最低。4种KPEH中,鲜甜味氨基酸组分含量丰富,Glu对KPEH鲜味的贡献大于Asp,Ala和Gly对KPEH的甜味贡献高,而Arg、His对KPEH海鲜风味贡献较大。KPEH中肽的相对分子质量呈不连续分布,AKPEH中8肽以下的寡肽占比高于其余3种酶解液。以上结果表明,碱性蛋白酶对南极磷虾蛋白的酶解效率最高,AKPEH营养及风味最佳,生物学功能性高于其余3种酶解液,AKPEH可进一步开发为海鲜基料和寡肽的功能食品原料。     

南极磷虾ACE抑制肽的酶解制备工艺优化及其稳定性研究

优化建立南极磷虾蛋白源血管紧张素转化酶（Angiotensin-I converting enzyme,ACE）抑制肽的酶解制备工艺,并考察其稳定性。以脱脂南极磷虾粉为底物,以酶解产物的ACE抑制率为评价指标,从六种蛋白酶中筛选出制备南极磷虾ACE抑制肽的最佳蛋白酶为碱性蛋白酶;通过单因素实验和响应面试验优化确定最佳酶解工艺条件为：酶解时间3.4 h、料液比1:7(g/mL)、加酶量1.6%;在此条件下,酶解产物的ACE抑制率为74.37%±0.87%。该ACE抑制肽在温度20～100℃环境下具有良好的稳定性;在中性及弱碱性条件下较稳定,但在pH<7.0和pH>8.0条件下ACE抑制活性显著下降（P<0.05）;经体外模拟胃肠道消化后仍能保持原有活性的86.96%。研究将为南极磷虾蛋白类健康食品和食源性多肽类降压药物的开发提供支撑。     

南极磷虾自溶酶解工艺的研究

对南极磷虾的自溶酶解工艺进行了研究。采用了单因素和正交实验L16(54)确定了南极磷虾的最佳自溶酶解条件。正交实验结果表明,自溶酶解时间是影响氨基酸态氮质量浓度与水解度得率的第一影响因素,pH值是次要因素,反应温度和钙离子浓度对水解影响较小,紫外线的照射时间对自溶酶解液的影响最小。当自溶时间为180min,温度为50℃,pH为7.0,紫外线照射时间为20min,Ca2+离子浓度为0.28mol/L时,自溶酶解液中氨基酸态氮的质量浓度最高,为0.875g/L,其自溶酶解液的水解度为36.18%。     

模糊数学优化南极磷虾酶解液美拉德反应的工艺条件

为了得到南极磷虾美拉德反应的最佳工艺条件,以感官评定为基础对南极磷虾美拉德反应产物的色泽、气味、滋味和组织形态进行权重分析,建立感官综合评分体系;采用正交实验结合模糊数学感官评价方法分析D-木糖添加量、初始p H、反应时间、反应温度、4个指标对南极磷虾酶解液美拉德反应感官评价的影响。正交实验结果表明,南极磷虾酶解液美拉德反应最佳工艺条件:D-木糖添加量40 g/L、初始p H8.5、反应时间90 min、反应温度105℃,食盐添加量20 g/L。在此条件下,南极磷虾美拉德反应产物的感官等级评定为优,其优秀峰值为0.462。将模糊数学应用于南极磷虾酶解液美拉德反应产物的感官评价,使结果更加客观准确,为南极磷虾深加工的应用与研究提供了参考数据。      

超声辅助酶法制备南极磷虾抗菌肽的工艺优化

采用超声辅助酶法制备南极磷虾抗菌肽,以抑菌圈直径为指标筛选蛋白酶,得到中性蛋白酶为最佳试验用酶。后续采用超声辅助中性蛋白酶酶解法制备南极磷虾抗菌肽,以抗菌肽得率及抑菌圈直径为指标,考察底物浓度、超声时间、超声功率、酶解温度、酶解时间和加酶量六个因素对抗菌肽得率的影响。从中选取影响抗菌肽得率的三个主要因素：底物浓度、酶时间、超声功率,以抗菌肽得率为响应值,采用响应面法进行工艺优化。结果表明：三个因素对得率的影响大小为底物浓度>超声功率>酶解时间,得到最佳制备条件为：底物浓度21%、酶解温度50℃、超声功率120W、超声时间25min、酶解时间4h、加酶量6000U/g,此条件下抗菌肽得率为51.24%,抑菌圈直径为20.8mm,均显著高于常规酶解法（P <0.05）,表明此优化工艺可行。为南极磷虾抗菌肽的潜在开发应用提供了思路和方法。     

南极磷虾酶解工艺优化及酶解产物对牡蛎肉的冷冻保护作用

为了开发安全高效的无磷抗冻剂,本研究以南极磷虾为原料制备酶解产物对其进行冷冻保护作用评价,为开发新型抗冻剂提供基础数据。以水解度为指标,对南极磷虾进行酶解,从4种蛋白酶中筛选得到碱性蛋白酶作为实验用酶,在单因素实验的基础上结合正交试验对酶解工艺进行了优化;并以解冻失水率、盐溶性蛋白含量、总巯基含量、Ca²⁺-ATPase酶活力为指标,考察了南极磷虾酶解产物对牡蛎肉的冷冻保护作用。结果表明,用碱性蛋白酶酶解南极磷虾的最佳条件为温度为55℃,酶解pH为8.5,加酶量2.6%,酶解时间为5 h;在此工艺参数下南极磷虾酶解产物相对分子质量主要分布在100~5500 Da,占总酶解产物的79.69%。南极磷虾酶解产物可以抑制牡蛎冻藏后失水,延缓盐溶性蛋白、Ca²⁺-ATPase酶活力、总巯基含量下降,其作用效果优于含磷抗冻剂。因此,南极磷虾酶解产物具有冷冻保护活性,可进一步对其进行分离鉴定研究。     

南极磷虾自溶工艺优化及其自溶产物鲜味评价研究

本研究以南极磷虾为原料,通过感官评定结合自溶产物得率对磷虾的自溶实验初步评定影响因素,利用正交实验优化并确定南极磷虾自溶工艺的最佳参数;并将优化后的南极磷虾自溶产物通过三级膜分离系统,得到不同分子量(＞10.0kDa,3.0～10.0kDa和＜3.0kDa)的组分,并对其鲜味物质进行评价研究.研究结果显示,南极磷虾最优...     

南极磷虾肽制备工艺优化及抗氧化测定

目的:优化南极磷虾肽的提取工艺。方法:选取料液比、加酶量、温度、pH以及时间5因素,在单因素实验的基础上采用L9(34)正交实验,计算各组酶解液的水解度。结果:正交分析软件得到木瓜蛋白酶对磷虾最佳的酶解条件为:料液比1:2,加酶量3000U/g,酶解温度55℃,酶解pH7.0,酶解时间3h,验证实验测得最优条件下水解度达24.73%。结论:酶解液经浓缩、喷雾干燥后,得到淡黄色具虾香味的粉末,得率6.48%,多肽含量达87.32%,通过与维生素E的比较,表明其在抗氧化方面具有良好的清除自由基的能力,说明该方法制备得到的南极磷虾肽在实际生产中有较为广阔的应用前景。      

南极磷虾肽制备工艺优化及抗氧化测定

目的:优化南极磷虾肽的提取工艺。方法:选取料液比、加酶量、温度、pH以及时间5因素,在单因素实验的基础上采用L9(34)正交实验,计算各组酶解液的水解度。结果:正交分析软件得到木瓜蛋白酶对磷虾最佳的酶解条件为:料液比1:2,加酶量3000U/g,酶解温度55℃,酶解pH7.0,酶解时间3h,验证实验测得最优条件下水解度达24.73%。结论:酶解液经浓缩、喷雾干燥后,得到淡黄色具虾香味的粉末,得率6.48%,多肽含量达87.32%,通过与维生素E的比较,表明其在抗氧化方面具有良好的清除自由基的能力,说明该方法制备得到的南极磷虾肽在实际生产中有较为广阔的应用前景。     

南极磷虾酶解工艺优化及模型建立

以短肽得率(trichloroacetic acid-nitrogen soluble index,TCA-NSI)和水解度(degree of hydrolysis, DH)为指标,从7种常用酶中选出Alcalase酶作为酶解南极磷虾的最适酶。对Alcalase酶水解南极磷虾的酶用量、底物浓度、pH值、温度和时间5个因素进行单因素试验和正交旋转组合试验,建立TCA-NSI和DH与各因素的回归模型;在此基础上,结合实际生产确定Alcalase酶水解南极磷虾的最适工艺为温度50.7℃、pH8.01、加酶量3010U/g、时间239min,此时TCA-NSI值为73.02%,DH值为42.33%,短肽平均肽链长(peptide chain long,PCL)为2.36,平均相对分子质量为277.9。     

捕捞月份对南极磷虾营养成分的影响

为了研究南极磷虾营养成分随月份的变化,以2016年3~8月份在南极48.1区捕捞的南极磷虾为材料,测定其水分、蛋白质、脂肪和灰分等基本营养成分含量,利用氨基酸分析仪测定其氨基酸种类和含量,并对其进行评分,利用气相色谱仪测定其脂肪酸含量,系统地分析评价了南极磷虾的营养价值,为南极磷虾的加工与利用提供参考。结果表明:南极磷虾蛋白质含量范围为13.07%~15.15%,脂肪含量范围为1.13%~4.36%,两者随着月份有相同的变化趋势,并在4月份达到最高。氨基酸分析结果表明,其总氨基酸含量(T)范围为99.83~151.33 mg/g,必需氨基酸含量(E)范围为41.63~64.66 mg/g,六个月份中E/T和E/N值(N表示非必需氨基酸总量)均高于FAO/WHO提出的理想蛋白质条件,但4~6月份T和E值为最高。各月份南极磷虾必需氨基酸指数(EAAI)均接近1,比例均衡,其中缬氨酸为限制性氨基酸。南极磷虾中共检出29种脂肪酸,不饱和脂肪酸有19种,占脂肪酸总量的60%以上,以C16:1、C18:1n9c、EPA和DHA为主,饱和脂肪酸总量(SFA)从3~8月份呈逐渐增加的趋势,增幅为2.34%;ω-3/ω-6值在2.96~4.37,比例合适。综合分析,4~6月份的南极磷虾营养价值更高,可选择此阶段对南极磷虾进行捕捞。     

南极磷虾粉制备过程中蒸煮条件的优化

目的:根据南极磷虾粉用途,确定南极磷虾粉制备过程中适宜的蒸煮条件。方法:本文采用不同蒸煮条件处理南极磷虾,采用单因素实验探究蒸煮温度、升温时间、保温时间对南极磷虾粉中蛋白质、脂肪含量影响,并利用正交试验进行优化。结果:提蛋白和提脂肪用的南极磷虾粉三个因素的主次顺序是蒸煮温度、保温时间、升温时间;提蛋白用的南极磷虾粉最佳蒸煮条件是:蒸煮温度为70 ℃,保温时间为4.0 min,升温时间为1.5 min,此条件下南极磷虾粉蛋白质含量为63.4%;提脂肪用的南极磷虾粉最佳蒸煮条件是:蒸煮温度为80 ℃,保温时间为5.0 min,升温时间为2.5 min,此条件下南极磷虾粉脂肪含量为23.4%。结论:根据南极磷虾粉原料用途,选择适宜的蒸煮条件,从加工源头把控南极磷虾粉品质,不仅可有效保证南极磷虾粉品质,还可降低生产成本,避免蒸煮过度。     

南极磷虾粗虾油提取工艺优化

研究南极磷虾粗虾油的有机溶剂提取工艺。探讨不同提取剂、提取剂混合比、提取时间、提取温度和料液比对南极磷虾粗虾油得率的影响。在单因素试验基础上,通过响应面分析确定最佳的提取工艺条件为:以正己烷+乙酸乙酯为提取剂,提取剂混合比71.3:28.7、料液比1:6.6,在57.8℃提取50min;此时粗虾油得率为14.76%。     

南极磷虾副产物酶解蛋白胨工艺优化及实际应用

本试验以南极磷虾副产物为原料,采用单因素和正交试验确定最佳的水解工艺,测定南极磷虾蛋白胨中的游离氨基酸,确定接种微生物的最适浓度以及培养效果的比较。结果表明,制备南极磷虾蛋白胨的最佳水解工艺条件为:温度60 ℃,pH5.0,加入碱性蛋白酶水解1.5 h后,再加入风味蛋白酶继续水解3.5 h,总加酶量1%,复合酶比1:1,该条件下水解率为28.38%。南极磷虾蛋白胨富含17种游离氨基酸,总游离氨基酸含量为(2968.83±35.1) mg/100 g。以南极磷虾蛋白胨溶液为培养基培养大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌的最适浓度分别为3.5、5.0、4.0、4.5 g/L。测得4种微生物在牛肉膏蛋白胨中的OD₆₀₀仅比在南极磷虾蛋白胨中大8%左右,说明南极磷虾蛋白胨可以替代牛肉膏蛋白胨作为微生物培养基的成分。     

复合酶法制备小麦面筋蛋白咸味酶解液的工艺优化

为优化小麦面筋蛋白咸味酶解液的制备工艺,并考察其咸度及分子量大小.基于单因素实验,采用Box-Behnken响应面法,以酶添加量、酶解pH、底物浓度以及酶解温度为考察因素,水解度为指标,优化小麦面筋蛋白咸味酶解液的制备工艺,并采用电子舌测定其咸度;高效液相色谱测定其分子量分布.结果表明:制备小麦面筋蛋白咸味酶解液的最优...     

响应面优化南极磷虾蛋白酶解工艺及蛋白肽组分分析

以南极磷虾蛋白酶解液中的氨基氮含量为指标,采用甲醛电位滴定法测定胰蛋白酶、木瓜蛋白酶、碱性蛋白酶、胃蛋白酶、风味蛋白酶、枯草杆菌蛋白酶6种生物酶在其最适酶解条件下对南极磷虾蛋白酶解效果,筛选出酶解南极磷虾蛋白最佳生物酶。在单因素试验基础上,以酶解液中氨基氮含量为响应值,选择酶解温度、时间、pH为自变量,通过三因素三水平Box-Bohnken响应面分析法对筛选出来的生物酶解工艺进行优化。在优化酶解工艺的基础上,利用SDS-PAGE凝胶电泳方法分析南极磷虾酶解蛋白肽及南极磷虾蛋白的分子量分布范围。结果表明:胰蛋白酶为酶解南极磷虾蛋白的理想蛋白酶;响应面分析法建立二次多项回归方程:Y=51.07-0.83A+1.72B-2.06C+0.25AC+1.15BC-3.06A2-2.77B2-3.69C2,模型p0.0001,而失拟项p0.05,表明模型极显著且比较稳定,通过模型分析得最佳条件:酶解温度44.48℃、酶解时间8.52 h、pH 7.88,考虑实际应用可行性,我们在酶解温度45.0℃、酶解时间8.5 h,pH 7.9条件下实验得到的氨基氮含量为50.96±1.07mg/g,与理论预测值51.57mg/g基本一致。通过电泳分析得到南极磷虾蛋白分子量范围在15 ku以上,主要集中分子量范围为15 ku～45 ku;胰蛋白酶解多肽分子量在25 ku以下,主要分子量分布在5 ku以下。     

Isolation and Identification of Antihypertensive Peptides from Antarctic Krill Tail Meat Hydrolysate

ABSTRACT:  Antarctic krill ( Euphausia superba ) obtained from the huge biomass in Antarctic waters is an important food product in Japan. Antarctic krill peptide powder (AKPP) prepared from the tail meat by enzymatic hydrolysis significantly decreased the systolic blood pressure in spontaneously hypertensive rats by a single oral administration (1, 10, or 100 mg). Presumably, the effect of AKPP was through inhibition of the conversion of angiotensin, which mediates blood pressure elevation, from its inactive propeptide to the mature angiotensin. Two potent angiotensin I-converting enzyme (ACE) inhibitory peptides were isolated from AKPP by high-performance liquid chromatography (HPLC) and identified as Val-Trp (IC₅₀= 2.75 μg/mL; 12.9 μM) and Leu-Lys-Tyr (IC₅₀= 4.26 μg/mL; 10.1 μM). Val-Trp and Leu-Lys-Tyr comprised 0.025%± 0.0023% (w/w) and 0.018%± 0.0023% (w/w) of AKPP, respectively, as measured by electrospray ionization mass spectrometry (ESI-MS). The contributions of Val-Trp and Leu-Lys-Tyr to the ACE inhibitor activity of AKPP were 17.7%± 1.60% and 8.04%± 1.03%, respectively, suggesting that these 2 peptides constitute a substantial portion of the overall ACE inhibitor potential of AKPP.     

复合蛋白酶水解螺旋藻制备多肽的工艺优化

螺旋藻富含优质蛋白质,为有效利用这一蛋白质资源,试验探究了复合蛋白酶水解螺旋藻制备多肽的工艺路线。通过单一酶解及复合酶解试验考察了不同蛋白酶对螺旋藻水解效果的差异,以及不同蛋白酶对螺旋藻水解作用的协同效果,由此筛选出适合螺旋藻水解的最佳蛋白酶为:由碱性蛋白酶、胰蛋白酶、木瓜蛋白酶按酶活比2∶1∶1的比例构成的复合蛋白酶。采用单因素及响应面试验对复合蛋白酶水解螺旋藻的工艺条件进行了优化,得到螺旋藻酶解的最适工艺条件为:螺旋藻浓度50 g/L,pH 9.0,加酶量6 000 U/g蛋白,温度52℃,酶解时间6.2 h。在优化的工艺条件下,水解螺旋藻的多肽得率可以达到(77.82±1.21)%。多肽的氨基酸组成分析结果显示,酶解制备得到的多肽基本上保持了原螺旋藻蛋白的氨基酸组成,氨基酸组成齐全,必需氨基酸占到氨基酸总量的43%以上,具有很高的营养价值。研究结果表明,复合蛋白酶水解螺旋藻制备多肽的工艺路线具有可行性。