蒸汽爆破技术调控虾蛋白水解物结构增强抗氧化活性的机制研究

《Innovative Food Science & Emerging Technologies》：Effects of steam explosion on the structure and antioxidant activity of shrimp protein hydrolysates

本文创新性地将蒸汽爆破（SE）技术应用于虾蛋白水解物（SPH）制备，通过机器学习优化工艺参数（SE压力0.82 MPa、时间68 s，酶添加量9%，酶解时间9 h），系统揭示了SE通过降低α-螺旋含量（0.35%）、增加无规卷曲（53.50%）和β-折叠（40.85%）重构蛋白二级结构，形成多孔表面形态，显著提升酶解效率（89.04%）和抗氧化活性。研究为物理改性制备生物活性肽提供了结构-功能关系新视角。

　　

亮点

材料

南美白对虾（Litopenaeus vannamei）购自德进水产品店（福建，中国）。去头去壳的虾肉于-80?°C冷冻保存。菠萝蛋白酶（1200?U/mg）购自上海源叶生物科技有限公司，木瓜蛋白酶（80?×?10⁴?U/mg）和中性蛋白酶（5?×?10⁴?U/mg）购自北京索莱宝科技有限公司。

蒸汽爆破联合多酶水解

将-80?°C冻存的虾肉解冻后，取100?g样品进行蒸汽爆破处理。通过单因素实验结合机器学习优化发现，在0.82?MPa爆破压力和68?s作用下，虾蛋白的天然结构被高效破坏，形成多孔形态，为酶解反应创造了绝佳条件。

单因素结果分析

研究采用单因素结合机器学习的方法，以水解度（DH）为指标优化SPH制备工艺。结果显明，蒸汽爆破阶段的处理压力和时间显著影响蛋白水解效率。在0.8?MPa爆破压力下，虾肉承受的机械力增强，底物结构变得疏松，扩大了酶与虾蛋白的作用面积（图1），从而大幅提升了酶解效率。这种物理变性与酶解的高效协同，为活性肽的定向制备提供了新思路。

结论

本研究验证了蒸汽爆破（SE）通过物理-化学协同效应显著改善虾蛋白/肽构效关系的假设。机器学习优化的工艺参数表明：SE（压力0.82?MPa，时间68?s）与酶解（酶添加量9%，时间9?h）组合可显著提升SPH的水解度。SE诱导的蛋白结构变化（无序结构增加、β-折叠提升）与表面形态改变，共同促进了小分子肽（<1?kDa）的生成和抗氧化活性位点的暴露，为生物活性肽的精准制备提供了理论依据。