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响应面法优化末水坛紫菜蛋白酶解工艺及其酶解液抗氧化活性研究

王小慧 戚勃 杨贤庆 杨少玲 马海霞 邓建朝

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响应面法优化末水坛紫菜蛋白酶解工艺及其酶解液抗氧化活性研究

    作者简介: 王小慧(1992— ),女,硕士研究生,从事水产品加工与质量安全研究。E-mail: 2289122030@qq.com;
    通讯作者: 杨贤庆, yxqgd@163.com
  • 中图分类号: S 985.4+2

Optimization of enzymatic hydrolysis of protein in abandoned Porphyra haitanensis by response surface methodology and study on antioxidant activity of its hydrolysate

    Corresponding author: Xianqing YANG, yxqgd@163.com ;
  • CLC number: S 985.4+2

  • 摘要: 为实现末水坛紫菜(Porphyra haitanensis)的高值化利用,研究了末水坛紫菜的蛋白酶解工艺及其酶解液的抗氧化活性。以酶解产物水解度和还原力为指标,分别采用单因素和响应面优化实验筛选出最适蛋白酶和最佳酶解工艺参数;通过测定酶解液还原力对1,1-二苯基-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-trinitrophenylhydrazine,DPPH)自由基、羟自由基(·OH)和超氧阴离子自由基(O2·)的清除作用,研究了最高水解度下的酶解液的抗氧化性活性。结果表明,中性蛋白酶是6种蛋白酶中的最适用酶;最佳酶解条件为:底物浓度35 g·L−1、加酶量31 200 U·g−1、温度45 ℃、pH 7.6、酶解时间5 h,在此条件下坛紫菜水解度达31.37%;酶解液还原力为2.2、对DPPH、·OH和O2·自由基清除率分别为56.26%、85.84%和72.73%。结果表明中性蛋白酶可以有效水解末水坛紫菜,水解后的酶解产物具有较好的抗氧化能力和应用前景。
  • 图 1  不同酶酶解时间对水解度的影响

    Figure 1.  Effect of enzymolysis time of different enzymes on hydrolysis degree

    图 2  不同酶酶解时间对还原力的影响

    Figure 2.  Effect of enzymolysis time of different enzymes on reducing power

    图 3  pH对水解度和还原力的影响

    Figure 3.  Effect of pH on hydrolysis degree and reducing power

    图 4  酶解温度对水解度和还原力的影响

    Figure 4.  Effect of hydrolysis temperature on hydrolysis degree and reducing power

    图 5  底物浓度对水解度和还原力的影响

    Figure 5.  Effect of substrate concentration on hydrolysis degree and reducing power

    图 6  酶解时间对水解度和还原力的影响

    Figure 6.  Effect of hydrolysis time on hydrolysis degree and reducing power

    图 7  加酶量对水解度和还原力的影响

    Figure 7.  Effect of enzyme dosage on hydrolysis degree and reducing power

    图 9  Y=(BC)的响应面与等高线固定因素A=0

    Figure 9.  Response surface and contour plots under Y=(B, C) fixed factor A=0

    图 10  Y=(AC)的响应面与等高线固定因素B=0

    Figure 10.  Response surface and contour plots under Y=(A, C) fixed factor B=0

    图 8  Y=(AB)的响应面与等高线固定因素C=0

    Figure 8.  Response surface and contour plots under Y=(A, B) fixed factor C=0

    表 1  不同蛋白酶的酶解条件

    Table 1.  Hydrolysis condition of different proteases

    蛋白酶种类
    kinds of protease
    酶活性/U·mg−1
    enzyme activity
    pH 温度/℃
    temperature
    中性蛋白酶
    neutral protease
    100 7 50
    胰蛋白酶 trypsin 250 8 50
    复合蛋白酶
    compound protease
    120 7 50
    木瓜蛋白酶 papain 6 000 7 50
    风味蛋白酶
    flavored proteinase
    40 7 50
    菠萝蛋白酶 bromelain 100 7 50
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    表 2  响应面实验因素水平表

    Table 2.  Factors and levels of response surface experiment

    水平
    level
    因素
    factor
    温度(A)/℃
    temperature
    pH(B) 加酶量(C)/U·g−1
    enzyme dosage
    −1 40 6 24 960
    0 45 7 28 800
    1 50 8 32 640
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    表 3  响应面实验设计及结果

    Table 3.  Experimental results of Box-Behnken design

    序号 No. 温度(A)
    temperature
    pH (B) 加酶量(C)
    enzyme dosage
    Y/%
    1 1 −1 0 23.43
    2 −1 0 −1 22.03
    3 0 −1 −1 22.57
    4 0 0 0 29.94
    5 0 0 0 30.33
    6 0 −1 1 25.51
    7 1 1 0 28.45
    8 0 1 −1 24.50
    9 0 1 1 29.99
    10 1 0 1 27.97
    11 0 0 0 29.53
    12 1 0 −1 23.80
    13 −1 0 1 27.31
    14 0 0 0 28.57
    15 0 0 0 29.41
    16 −1 −1 0 23.70
    17 −1 1 0 26.58
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    表 4  回归与方差分析结果

    Table 4.  Analysis of variance for fitted regression model

    方差来源
    source of variation
    平方和SS 自由度DF 均方MS F P
    prob>F
    显著性
    significance
    模型 model 129.33 9 14.37 44.69 <0.000 1 ***
    A 2.04 1 2.04 6.35 0.039 8 *
    B 25.60 1 25.60 79.63 <0.000 1 ***
    C 39.91 1 39.91 124.14 <0.000 1 ***
    AB 1.14 1 1.14 3.55 0.101 4
    AC 0.31 1 0.31 0.96 0.360 7
    BC 1.63 1 1.63 5.07 0.059 0
    A2 20.18 1 20.18 62.76 <0.000 1 ***
    B2 14.04 1 14.04 43.66 0.000 3 ***
    C2 18.34 1 18.34 57.05 0.000 1 ***
    残差 residual 2.25 7 0.32
    失拟项 lack of fit 0.50 3 0.17 0.38 0.772 3
    纯误差 pure error 1.75 4 0.44
    总和 sum 131.58 16
    R2 0.9829
    注:***. P<0.001;**.P<0.01;*.P<0.05
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    表 5  坛紫菜酶解前后抗氧化能力的比较

    Table 5.  Comparison of antioxidant activity of P. haitanensis before and after hydrolysis

    抗氧化指标
    antioxidant index
    酶解前
    before hydrolysis
    酶解后
    after hydrolysis
    还原力 reducing power 0.7±0.01 2.2±0.006
    DPPH·清除率/%
    scavenging activity
    11.64±0.02 56.26±0.01
    ·OH清除率/%
    scavenging activity
    63.47±0.05 85.84±0.02
    O2·清除率/%
    scavenging activity
    58.36±0.07 72.73±0.03
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  • [1] 李娟, 陈美珍, 张玉强, 等. 坛紫菜番石榴复合饮料的研制[J]. 食品研究与开发, 2014, 35(9): 54-58 doi: 10.3969/j.issn.1005-6521.2014.09.014
    [2] 王贤, 张希春, 陈昭华. 热水法和微波法提取末水坛紫菜多糖的研究[J]. 集美大学学报(自然科学版), 2014, 19(6): 409-415 doi: 10.3969/j.issn.1007-7405.2014.06.002
    [3] 陈美珍, 徐景燕, 潘群文, 等. 末水残次坛紫菜的营养成分及多糖组成分析[J]. 食品科学, 2011, 32(20): 230-234
    [4] 吴凤娜, 贾秀春, 李迎秋. 紫菜蛋白的研究进展[J]. 山东食品发酵, 2013(4): 44-47
    [5] 高丹丹, 祁高展, 郭鹏辉. 响应面法优化风味蛋白酶水解棉籽蛋白工艺[J]. 食品工业科技, 2014, 35(17): 222-226
    [6] 李媛媛, 孙方达, 刘骞, 等. 水解度对玉米蛋白水解物抗氧化性和乳化性影响的研究[J]. 食品工业, 2016, 37(8): 201-207
    [7] 谢飞, 曹纯洁, 陈美珍, 等. 响应面试验优化末水坛紫菜多糖除蛋白工艺及其抗氧化活性[J]. 食品科学, 2016, 37(22): 77-84 doi: 10.7506/spkx1002-6630-201622011
    [8] 朱晓连, 陈华, 蔡冰娜, 等. 具有结合胆酸盐作用卵形鲳鲹蛋白酶解物的制备和分子量分布研究[J]. 南方水产科学, 2017, 13(2): 101-108 doi: 10.3969/j.issn.2095-0780.2017.02.013
    [9] 张意静. 食品分析技术[M]. 北京: 中国轻工业出版社, 2001: 186-194.
    [10] 宁正祥. 食品成分分析手册[M]. 北京: 中国轻工业出版社, 1998: 120-121.
    [11] WU P P, MA G Z, LI N, et al. Investigation of in vitro and in vivo antioxidant activities of flavonoids rich extract from the berries of Rhodomyrtus tomentosa (Ait.) Hassk[J]. Food Chem, 2015, 173: 194-202 doi: 10.1016/j.foodchem.2014.10.023
    [12] NAJAFIAN L, BABJI A S. Production of bioactive peptides using enzymatic hydrolysis and identification antioxidative peptides from patin (Pangasius sutchi) sarcoplasmic protein hydolysate[J]. J Funct Foods, 2014, 9: 280-289 doi: 10.1016/j.jff.2014.05.003
    [13] ZHANG Y F, DUAN X, ZHUANG Y L. Purification and characterization of novel antioxidant peptides from enzymatic hydrolysates of tilapia (Oreochromis niloticus) skin gelatin[J]. Peptides, 2012, 38(1): 13-21 doi: 10.1016/j.peptides.2012.08.014
    [14] XIE Z J, HUANG J R, XU X M, et al. Antioxidant activity of peptides isolated from alfalfa leaf protein hydrolysate[J]. Food Chem, 2008, 111(2): 370-376 doi: 10.1016/j.foodchem.2008.03.078
    [15] 梁晓芳, 牟建楼, 严超, 等. 扇贝酶解条件的优化及其抗氧化性的研究[J]. 中国调味品, 2018, 43(1): 61-66 doi: 10.3969/j.issn.1000-9973.2018.01.013
    [16] KLOMPONG V, BENJAKUL S, KANTACHOTE D A, et al. Comparative study on antioxidative activity of yellow stripe trevally protein hydrolysate produced from Alcalase and Flavourzyme[J]. Int J Food Sci Technol, 2008, 43(6): 1019-1026 doi: 10.1111/ifs.2008.43.issue-6
    [17] 李银娟. 低苦味大豆抗氧化肽的制备及应用[D]. 广州: 华南理工大学, 2013.
    [18] 马涛, 张海欣, 马永庆, 等. 三文鱼小清蛋白定向酶解模型及致敏活性分析[J]. 食品工业, 2017, 38(2): 179-183
    [19] WANG B, LI L, CHI C F, et al. Purification and characterisation of a novel antioxidant peptide derived from blue mussel (Mytilus edulis) protein hydrolysate[J]. Food Chem, 2013, 138(2/3): 1713-1719
    [20] 张风, 夏旭, 周爱梅, 等. 虾头虾壳蛋白质酶解制备抗氧化肽的研究[J]. 南方水产科学, 2015, 11(6): 79-87 doi: 10.3969/j.issn.2095-0780.2015.06.011
    [21] ROSSINI K, NORENA C P, CLADERA-OLIVERA F, et al. Casein peptides with inhibitory activity on lipid oxidation in beef homogenates and mechanically deboned poultry meat[J]. LWT-Food Sci Technol, 2009, 42(4): 862-867 doi: 10.1016/j.lwt.2008.11.002
    [22] 周丽丽, 吴跃梅, 王素英. 响应面法优化酶解藻蓝蛋白制备抗肥胖肽[J]. 中国食品学报, 2017, 17(5): 99-107
    [23] 林伟锋. 可控酶解从海洋蛋白中制备生物活性肽的研究[D]. 广州: 华南理工大学, 2003.
    [24] 滕超, 王中月, 李秀婷, 等. 生产高纯度低聚木糖的酶筛选及其水解条件优化[J]. 中国食品学报, 2018, 18(6): 104-111
    [25] 张杨, 胡磊, 汪少芸, 等. 响应面优化酶解法制备蒲公英籽蛋白抗氧化肽工艺[J]. 食品工业科技, 2016, 37(5): 258-262
    [26] DONG S Y, ZENG M Y, WANG D F, et al. Antioxidant and biochemical properties of protein hydrolysates prepared from silver carp (Hypophthalmichthys molitrix)[J]. Food Chem, 2008, 107(4): 1485-1493 doi: 10.1016/j.foodchem.2007.10.011
    [27] 呂小京, 操德群, 徐年军. 海洋微藻微拟球藻抗氧化肽酶解法制备和响应面工艺优化[J]. 食品科学, 2018, 39(6): 183-188
    [28] DOBLADO-MALDONADO A F, JANSSEN F, COMAND S V, et al. A response surface analysis of the aqueous leaching of amylase from maize starch[J]. Food Hydrocolloid, 2017, 63: 265-272 doi: 10.1016/j.foodhyd.2016.09.006
    [29] LIN H M, DENG S G, HUANG S B. Antioxidant activities of ferrous-chelating peptides isolated from five types of low-value fish protein hydrolysates[J]. J Food Biochem, 2014, 38(6): 627-633 doi: 10.1111/jfbc.2014.38.issue-6
    [30] CHANG C Y, WU K C, CHIANG S H. Antioxidant properties and protein compositions of porcine haemoglobin hydrolysates[J]. Food Chem, 2007, 100(4): 1537-1543 doi: 10.1016/j.foodchem.2005.12.019
    [31] MACHU L, MISURCOVA L, AMBROZOVA J V, et al. Phenolic content and antioxidant capacity in algal food products[J]. Molecules (Basel, Switzerland), 2015, 20(1): 1118-1133 doi: 10.3390/molecules20011118
    [32] ZHAO Z Y, ZHANG Q, LI Y F, et al. Optimization of ultrasound extraction of Alisma orientalis polysaccharides by response surface methodology and their antioxidant activities[J]. Carbohyd Polym, 2015, 119: 101-109 doi: 10.1016/j.carbpol.2014.11.052
    [33] 陈利梅. 超声波辅助双水相提取条斑紫菜黄酮类物质及其抗氧化活性研究[J]. 食品科学, 2012, 33(4): 41-46 doi: 10.3969/j.issn.1671-1513.2012.04.009
    [34] 龚明, 黄宽, 叶丽芝, 等. 枳木具子解酒方护肝活性成分提取工艺优化及药效学研究[J]. 中国临床药理学与治疗学, 2016, 21(2): 125-129
    [35] 彭新颜, 孔保华, 熊幼翎. 由碱性蛋白酶制备的乳清蛋白水解物抗氧化活性的研究[J]. 中国乳品工业, 2008(4): 8-12, 47 doi: 10.3969/j.issn.1001-2230.2008.04.002
  • [1] 曹荣李冬燕刘淇赵玲殷邦忠 . 刺参肠、性腺酶解多肽体外抗氧化作用研究. 南方水产科学, doi: 10.3969/j.issn.2095-0780.2013.06.008
    [2] 马军侯萍陈燕黄娟华张洪业王珊宁黄海 . 几种海藻多糖抗氧化活性及体外抗脂质过氧化作用的研究. 南方水产科学, doi: 10.3969/j.issn.2095-0780.2017.06.012
    [3] 彭士明施兆鸿高权新尹飞孙鹏王建钢 . 增加饲料中Vc质量分数对银鲳血清溶菌酶活性及组织抗氧化能力的影响. 南方水产科学, doi: 10.3969/j.issn. 2095-0780.2013.04.003
    [4] 王芸李正段亚飞王珺黄忠林黑着 . 红景天提取物对凡纳滨对虾抗氧化系统及抗低盐度胁迫的影响. 南方水产科学, doi: 10.3969/j.issn.2095-0780.2018.01.002
    [5] 张风夏旭周爱梅刘欣曹庸 . 虾头虾壳蛋白质酶解制备抗氧化肽的研究. 南方水产科学, doi: 10.3969/j.issn.2095-0780.2015.06.011
    [6] 吴静胡晓杨贤庆李来好姚建玲吴燕燕林婉玲仇超颖黄卉马海霞 . 鸢乌贼酶解产物的抗氧化稳定性与功能特性. 南方水产科学, doi: 10.3969/j.issn.2095-0780.2016.05.013
    [7] 段亚飞董宏标王芸张真真李卓佳张家松 . 干露胁迫对日本囊对虾抗氧化酶活性的影响. 南方水产科学, doi: 10.3969/j.issn.2095-0780.2015.04.015
    [8] 曾少葵杨萍陈秀红 . 微生物发酵对罗非鱼下脚料蛋白酶解液脱腥去苦效果比较. 南方水产科学, doi: 10.3969/j.issn.1673-2227.2009.04.011
    [9] 曾少葵郑琪杨思新曾一鸣邓楚津苏嘉荣 . 混合乳酸菌发酵改善罗非鱼蛋白酶解液风味的研究. 南方水产科学, doi: 10.3969/j.issn.1673-2227.2010.03.005
    [10] 张林宝吴惠丰孙伟蔡文贵贾晓平 . 菲律宾蛤仔对镉、铜暴露的蓄积作用及其抗氧化酶系统的响应研究. 南方水产科学, doi: 10.3969/j.issn.2095-0780.2013.05.011
    [11] 仇超颖荣婧胡晓杨贤庆李来好黄卉 . 糖基化鸢乌贼肌原纤维蛋白体外消化产物抗氧化性研究. 南方水产科学, doi: 10.12131/20180074
    [12] 孙金辉范泽张美静程镇燕白东清乔秀亭 . 饲料蛋白水平对鲤幼鱼肝功能和抗氧化能力的影响. 南方水产科学, doi: 10.3969/j.issn.2095-0780.2017.03.015
    [13] 钱佳慧栗志民申玉春刘志刚张武财 . 温度和盐度对华贵栉孔扇贝抗氧化酶活性的联合效应研究. 南方水产科学, doi: 10.3969/j.issn.2095-0780.2015.06.007
    [14] 朱晓连陈华蔡冰娜万鹏孙恢礼陈得科潘剑宇 . 具有结合胆酸盐作用卵形鲳鲹蛋白酶解物的制备和分子量分布研究. 南方水产科学, doi: 10.3969/j.issn.2095-0780.2017.02.013
    [15] 戚常乐林黑着黄忠周传朋杨育凯虞为赵书燕 . 亚麻酸对卵形鲳鲹幼鱼生长性能、 消化酶活性及抗氧化能力的影响. 南方水产科学, doi: 10.3969/j.issn.2095-0780.2016.06.008
    [16] 苏慧区又君李加儿王永翠刘汝建曹守花 . 饥饿对卵形鲳鲹幼鱼不同组织抗氧化能力、Na+/K+-ATP酶活力和鱼体生化组成的影响. 南方水产科学, doi: 10.3969/j.issn.2095-0780.2012.06.005
    [17] 彭文姜敬哲王江勇丁雪娟 , . 理化因子对杂色鲍血蓝蛋白酚氧化酶活性影响的研究. 南方水产科学, doi: 10.3969/j.issn.1673-2227.2010.02.001
    [18] 徐梦婷傅明骏黄建华周发林邱丽华江世贵 . 斑节对虾低丰度蛋白双向电泳技术体系的优化. 南方水产科学, doi: 10.3969/j.issn.2095-0780.2014.01.006
    [19] 张晨捷张艳亮高权新彭士明施兆鸿 . 低盐胁迫对黄姑鱼幼鱼肝脏抗氧化功能的影响. 南方水产科学, doi: 10.3969/j.issn.2095-0780.2015.04.009
    [20] 张林宝孙伟黄南建张喆陈海刚马胜伟蔡文贵贾晓平 . 0#柴油水溶性成分对菲律宾蛤仔抗氧化防御系统的影响. 南方水产科学, doi: 10.3969/j.issn.2095-0780.2015.06.009
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-05-14
  • 录用日期:  2018-10-08
  • 网络出版日期:  2018-12-10

响应面法优化末水坛紫菜蛋白酶解工艺及其酶解液抗氧化活性研究

    作者简介:王小慧(1992— ),女,硕士研究生,从事水产品加工与质量安全研究。E-mail: 2289122030@qq.com
    通讯作者: 杨贤庆, yxqgd@163.com
  • 1. 广东海洋大学食品科技学院,广东 湛江 524000
  • 2. 中国水产科学研究院南海水产研究所,国家水产品加工技术研发中心,农业农村部水产品加工重点实验室,广东 广州 510300

摘要: 为实现末水坛紫菜(Porphyra haitanensis)的高值化利用,研究了末水坛紫菜的蛋白酶解工艺及其酶解液的抗氧化活性。以酶解产物水解度和还原力为指标,分别采用单因素和响应面优化实验筛选出最适蛋白酶和最佳酶解工艺参数;通过测定酶解液还原力对1,1-二苯基-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-trinitrophenylhydrazine,DPPH)自由基、羟自由基(·OH)和超氧阴离子自由基(O2·)的清除作用,研究了最高水解度下的酶解液的抗氧化性活性。结果表明,中性蛋白酶是6种蛋白酶中的最适用酶;最佳酶解条件为:底物浓度35 g·L−1、加酶量31 200 U·g−1、温度45 ℃、pH 7.6、酶解时间5 h,在此条件下坛紫菜水解度达31.37%;酶解液还原力为2.2、对DPPH、·OH和O2·自由基清除率分别为56.26%、85.84%和72.73%。结果表明中性蛋白酶可以有效水解末水坛紫菜,水解后的酶解产物具有较好的抗氧化能力和应用前景。

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