南极磷虾内源酶对氟迁移的影响机理及控制

Antarctic krill are widely distributed in Central Antarctic waters, as an important part of the food chain, huge reserves of resources, has become the hot spots of the world competing to develop the human food resources. Antarctic krill in the fluorine content is much higher than the food safety limit, During the storage process, in the role of endogenous proteases, krill body produced autolysis. Fluoride in the crustaceans migrate irreversibly to the muscle, resulting in the high fluoride content in the muscle tissue, limiting the development and utilization of krill resources. The activity of enzymes in krill is very strong, even at the temperature of -20℃ storage conditions, fluorine can still migrate to the soft tissue. The action mode of fluorine combined with protein, carbohydrates in soft tissue and fluorine migration mechanism in the autolysis process from shell to soft tissue need to clarify. The project aims to study the composition of endogenous enzymes of Antarctic krill and to screen the key enzyme affecting the fluorine migration of krill, studying the morphological changes of the composition of fluorine after enzymatic hydrolysis, screening the impact factor of the fluorine migration, revealing the enzyme action in crustacean, exploratiing for fluoride ion channel migration, building various types of protease dissolution krill muscle fluorine migration dynamics model. Results are expected to provide a working basis for the follow-up study of Antarctic krill's food safety assessment and processing of fluorine in control technology.

南极磷虾资源蕴藏量巨大，营养丰富，是各国竞相研发的食品新资源热点。但磷虾在贮存加工过程中，易受体内酶作用发生“自溶”，甲壳中的氟迁移至肌肉中，致使肌肉中氟含量过高，限制了磷虾蛋白资源的开发利用。磷虾体内酶活性很强，即使在-20℃冻藏条件下，甲壳中的氟仍可继续迁移至肉中，氟在肌肉中与蛋白、碳水化合物等的结合作用方式及内源酶作用下氟的迁移机制亟待阐明。本项目拟研究南极磷虾中内源酶系的组成，筛选影响磷虾中氟迁移的关键酶，研究酶解前后甲壳、肌肉中氟的赋存形态变化，筛查酶作用下氟迁移的影响因素，揭示酶作用于甲壳的催化机制，探求氟迁移的离子通路，构建酶作用下氟迁移的动力学模型。预期研究结果将为南极磷虾的食用安全性评价提供新思路，为贮存加工中氟的控制技术提供理论依据。

南极磷虾资源蕴藏量巨大，营养丰富，是各国竞相研发的食品新资源热点。但磷虾在贮存加工过程中，易受体内酶作用发生“自溶”，甲壳中的氟迁移至肌肉中，致使肌肉中氟含量过高，限制了磷虾蛋白资源的开发利用。为突破这一技术瓶颈，首先根据国际酶学委员会推荐的酶分类法筛查南极磷虾中的酶系组成，结果检测到氧化还原酶类（酚氧化酶）；转移酶类（精氨酸激酶）；水解酶类（羧酸酯酶、胆碱酯酶、脂肪酶、碱性磷酸酶、胃蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、胰蛋白酶、羧肽酶A）等三类10余种酶，但并未检测到裂合酶类、异构酶类和合成酶类的酶活性。第二，筛选影响南极磷虾中氟迁移的关键酶。通过添加抑制剂抑制相应酶的活性，研究该酶活性抑制下磷虾壳中氟的迁移情况，以氟迁移量作为评价指标，筛选出影响虾壳中氟迁移的关键作用酶为水解酶类。其中，羧肽酶A、胰凝乳蛋白酶和胃蛋白酶是促进虾壳中氟迁移的关键酶。第三，南极磷虾中氟与蛋白质结合作用的初步研究结果显示，不同温度下，氟离子与蛋白的束缚位点不同，随着温度升高，束缚位点增多。第四，钝化除胰凝乳蛋白酶、羧肽酶A外各蛋白酶，研究不同冻存温度下，虾壳中各赋存形态氟含量的影响研究。结果显示，冻藏过程中各赋存形态氟呈前期稳定后期减少的趋势。解冻时间延长，虾壳中可交换态氟差异显著。第五，采用灰色关联度排序酶作用下氟迁移的影响因素。结果显示，虾壳中排序：元素>加工方式>pH值>解冻方式>冻藏温度，虾肉中排序：冻藏温度>解冻方式>加工方式>元素>pH值。第六，液体19FNMR、FT-IR和SEM-EDX表明，南极磷虾壳水溶态氟中，氟元素以F-、HF2-、AlF6-几种氟离子的形式存在，也可以HF和Mg-F键的形式存在。第七，乳酸钙脱氟反应研究发现，最佳浓度为0.1M，最佳料液比为1:15，pH范围（4-10）内脱氟率超过80%。相关研究结果将为南极磷虾的食用安全性评价提供新思路，为贮存加工中氟的控制技术提供理论依据。