对食品工业过剩产品进行生物加工，以获取富含生物活性肽的新型食品成分

《Future Generation Computer Systems》：Bioprocessing of food industry surplus to obtain novel food ingredients enriched in bioactive peptides

啤酒糟、废弃面包等食品工业副产品经酶解处理后可释放富含抗氧化和ACE抑制功能的生物活性肽，并成功应用于功能性脆麦片开发。研究证实Alcalase?和Neutrase?等复合酶处理显著提升肽含量（最高达22倍），且热稳定性好，烘焙后仍保留生物活性。方法包括UHPLC/HR-MS结合计算工具鉴定肽序列，感官评价显示酶解组接受度更高。

　　这项研究探讨了食品工业废弃物中蛋白质的生物活性肽的提取与利用，以开发具有健康益处的功能性食品。食品加工过程中产生的大量富含蛋白质的副产品，如啤酒糟、浪费的面包、大豆渣、葡萄渣和葡萄酒渣，不仅是环境和经济上的负担，同时也蕴含着巨大的资源潜力。通过酶促水解技术，这些副产品能够转化为具有抗氧化和降压作用的生物活性肽，为食品工业提供了一种可持续的解决方案。研究还进一步将这些经过酶处理的成分应用于新型功能性食品的开发，如“格兰诺拉”（Granola）棒，以验证其在实际食品中的应用潜力。

食品工业的副产品主要包括啤酒糟、浪费的面包、大豆渣、葡萄酒渣和葡萄渣。这些材料通常被当作废弃物处理，不仅造成了环境污染，还浪费了其中的营养成分。随着全球对可持续发展的关注日益增加，如何有效利用这些副产品成为了一个重要课题。酶促水解技术被认为是一种有效的手段，能够将这些副产品中的蛋白质分解为小分子肽，从而释放出具有生物活性的成分。这些肽不仅具有抗氧化作用，还能通过抑制血管紧张素转化酶（ACE）的活性来降低血压。此外，这些肽可能还具有抗菌特性，为食品工业提供了额外的用途。

在本研究中，研究人员使用了多种食品级的糖类酶和蛋白酶，包括Alcalase?、Neutrase?和Veron PS，对上述副产品进行了处理。结果显示，Alcalase?和Neutrase?在提高肽含量方面表现尤为突出，尤其是在啤酒糟、浪费的面包和大豆渣中，其提升幅度可达22倍。相比之下，Veron PS的效果较弱。这些酶促处理不仅提高了肽的含量，还显著增强了副产品的抗氧化能力，特别是在浪费的面包中，Alcalase?处理后的抗氧化活性提升了150%。此外，一些副产品在酶处理后表现出更强的抗高血压活性，显示出其在功能性食品中的应用前景。

为了进一步分析这些肽的生物活性，研究人员结合了超高效液相色谱-高分辨率质谱（UHPLC/HR-MS2）技术和计算机辅助预测工具。这些工具帮助识别了多个具有显著生物活性的肽序列，包括一些常见的短肽基序，如PPP、PLL、GLFL等。这些短肽基序在食品工业中具有较高的稳定性，能够抵抗胃肠道中的酶解作用，从而保持其生物活性。研究还发现，这些肽中富含疏水性氨基酸，如亮氨酸、苯丙氨酸、丙氨酸和甘氨酸，这可能增强了它们与脂质自由基的相互作用，从而提高抗氧化效果。

在功能性食品的开发方面，研究人员将具有最高生物活性的酶处理后副产品用于制作格兰诺拉棒。这种新型食品不仅保留了较高的纤维和蛋白质含量，还表现出良好的抗氧化和ACE抑制活性。通过比较酶处理前后样品的营养成分和功能特性，研究人员发现，酶处理后的格兰诺拉棒在水分含量和水分活度方面与未处理样品相似，但其抗氧化和降压活性显著提高。此外，感官分析显示，酶处理后的格兰诺拉棒更具有持久的风味和更浓郁的咸味，这可能与酶促水解过程中释放的肽有关。虽然两种格兰诺拉棒在感官评分上相似，但酶处理样品在某些方面表现出更好的口感和风味。

研究还指出，尽管计算机辅助分析在预测肽的生物活性方面具有较高的可靠性，但最终的生物活性仍需通过体内实验进行验证。因此，未来的研究方向可能包括在人体模型（如SHIME系统）中评估这些功能性食品对肠道微生物的影响，以及进一步优化酶促水解工艺，以提高肽的产率和生物活性。此外，由于食品工业副产品的可用性可能受到季节和地理位置的影响，研究还建议建立专门的供应链，以确保这些材料的持续供应和标准化处理。

通过这项研究，我们可以看到，食品工业废弃物的再利用不仅有助于减少环境污染，还能为功能性食品的开发提供新的原料来源。这种基于循环经济理念的生物技术应用，为食品工业的可持续发展提供了重要的理论支持和实践指导。同时，研究还强调了食品级酶在这一过程中的关键作用，它们不仅成本较低，而且能够有效提高副产品的生物活性，为食品工业的绿色转型提供了可行的路径。总之，这项研究为食品工业废弃物的资源化利用提供了一个成功的案例，展示了通过酶促水解技术将废弃物转化为高价值产品的方法。