中国乳业 ›› 2026, Vol. 0 ›› Issue (7): 184-192.doi: 10.12377/1671-4393.26.07.23

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基于响应面法辅以支持向量机优化水解乳清蛋白粉中游离α-氨基氮测定参数的研究

张宵, 曹文燕*, 侯晓锋, 马建军, 包岗雪, 陈娟   

  1. 保定蒙牛饮料有限公司,河北省乳品智能化检测技术重点实验室,河北保定 072450
  • 发布日期:2026-08-19
  • 通讯作者: *曹文燕(1987-),女,山东济南人,本科,食品药品高级工程师,研究方向为食品质量与安全、食品检测和追溯系统。
  • 作者简介:张 宵(1988-),女,河北保定人,本科,中级工程师,研究方向为食品检验检测;侯晓锋(1987-),男,河北张家口人,本科,研究方向为食品质量与安全、食品检测和追溯系统;马建军(1984-),男,内蒙古呼和浩特人,本科,研究方向为行政管理;包岗雪(1984-),女,河北承德人,满族,本科,中级工程师,研究方向为食品检验检测;陈 娟(1987-),女,内蒙古呼和浩特人,本科,中级工程师,研究方向为食品质量与安全。
  • 基金资助:
    河北省乳品智能化检测技术重点实验室项目(SZQ2020018)

Optimization of Free α-amino Nitrogen Measurement in Hydrolyzed Whey Protein Powder Using Response Surface Methodology Coupled with Support Vector Machine

ZHANG Xiao, CAO WenYan*, HOU XiaoFeng, MA JianJun, BAO GangXue, CHEN Juan   

  1. Baoding Mengniu Beverage Co.,Ltd.,Hebei Province Key Laboratory of Intelligent Dairy Testing Technology,Baoding Hebei 072450
  • Published:2026-08-19

摘要: [目的] 建立茚三酮法测定水解乳清蛋白粉中游离α-氨基氮含量的流程,确定关键参数,提高含量检测值。[方法] 应用响应面分析法对含游离α-氨基氮含量检测过程的条件进行优化,考察4 种单因素包括缓冲液体积、缓冲液pH值、茚三酮体积和煮沸时间的相互影响,分析模型,并构建SVM模型验证有效性,得出最佳检测参数。[结果] 最佳检测参数为:缓冲液体积2.0 mL,缓冲液pH值6.0,茚三酮体积2.0 mL,煮沸时间20 min,经平行样检测试验,得出实际平均含量为47.48%,变异系数为0.35%,试验结果与模型预测值47.718%符合良好,优化后含量测定结果提升0.35%。[结论] 应用响应面法选择出的参数,得出试验结果与模型的预测值符合良好,为水解乳清蛋白粉中游离α-氨基氮含量的检测提供了理论参考。

关键词: 水解乳清蛋白粉, 茚三酮法, α-氨基氮, 响应面法, 支持向量机(SVM), 优化条件

Abstract: [Objective] Establishment of a ninhydrin method for determining free α-amino nitrogen content in hydrolyzed whey protein powder,with identification and optimization of key parameters to achieve higher measured values. [Method] This study optimized the detection conditions for free α-amino nitrogen content through response surface methodology,examining the interactions of four single factors(buffer volume,buffer pH value,ninhydrin volume,and boiling time). A predictive model was developed and analyzed,followed by validation via a constructed Support Vector Machine(SVM)model,to determine the optimal parameters. [Result] The optimal detection parameters were determined as follows:buffer volume was 2.0 mL,buffer pH value was 6.0,ninhydrin volume was 2.0 mL and the boiling time was 20 min. Analysis of replicated samples under these conditions yielded a mean actual content of 47.48% with a coefficient of variation(CV)of 0.35%. The experimental result showed close agreement with the model-predicted value of 47.718%,demonstrating the model's robustness. Furthermore, the optimized method achieved a 0.35% increase in the determined content compared to the pre-optimized procedure. [Conclusion] The parameters selected by applying the Response Surface Methodology(RSM)yielded experimental results that were in good agreement with the model predictions,providing a theoretical reference for the detection of free α-amino substances content in hydrolyzed whey protein powder.

Key words: hydrolyzed whey protein powder, ninhydrin assay, α-amino nitrogen, response surface method, Support Vector Machine(SVM), optimization condition

[1] Clemente A.Enzymatic protein hydrolysates in human nutrition[J].Trends in Food Science & Technology,2000,11(7):254-262.
[2] 孙景珠,赵丽双,刘丽波,等.乳清蛋白水解物的研究进展及应用[J].食品工业科技,2019,40(1):316-320.
[3] 储小军,水解乳清蛋白制备及其应用于婴儿配方乳粉的活性功能研究[D].浙江工业大学,2012.
[4] 耿雪,王彬,罗小菊,等.乳清蛋白粉在特殊医学用途配方食品中的应用研究进展[J].乳业科学与技术,2025,48(2):60-65.
[5] 路苹,于同泉,王淑英,等.谷物赖氨酸测定方法的评价[J].北京农学院学报,2005,20(3):73-76.
[6] 杨勇,杨小生,杨玲,等.淫羊藿药渣总氨基酸水解液分析及其制备工艺优化[J].江苏农业科学,2018,46(23):226-229.
[7] 郑孝军,方怀防,刘元凤,等.薄层色谱分离-水合茚三酮可见分光光度法测定食品添加剂中的γ-氨基丁酸[J].化学研究与应用,2021,33(3):548-553.
[8] 丁永霞. 茚三酮显色分光光度法测定食品中α-氨基酸含量的方法探讨[J].食品工程,2017(1):55-57.
[9] 王进,王刚,罗丽娟,等.茚三酮比色法测定聚谷氨酸含量的研究[J].食品与发酵科技,2019,55(2):98-101.
[10] 邓湘波,邓湘平.茚三酮比色法测定湘西腊肉甘氨酸含量[J].食品工程,2019(4):55-59.
[11] 陈兵团,赵建云,洪莉珍,等.水合茚三酮分光光度法测定有机反应中L-丝氨酸[J].当代化工研究,2025(12):60-62.
[12] Stauß A C, Fuchs C, Jansen P,et al.The ninhydrin reaction revisited:optimisation and application for quantification of free amino acids[J]. Molecules,2024,29(14):3262.
[13] 王永菲,王成国.响应面法的理论与应用[J].中央民族大学学报(自然科学版),2005(3):236-240.
[14] 徐先洲,祝苑,胡瑞,等.鸡粪发酵液中总游离氨基酸的粗提取及茚三酮法检测[J].中国畜牧杂志,2021,57(11):195-198.
[15] 温秀萍,于虹敏,蔡沓栗,等.基于茚三酮比色法测定闽产细叶石仙桃总氨基酸含量[J].蚌埠医学院学报,2024,49(2):238-243.
[16] 张宵,赵梓棋,赵岩洁,等.水解乳清蛋白粉中含α-氨基的小分子物质占总蛋白质含量的测定[J].中国乳业,2023,(10):82-87,93.
[17] 涂云飞.茚三酮法测定茶叶游离氨基酸总量研究[J].现代农业科技,2018(14):235,238.
[18] 王宝群,程红丽,刘桂亭,等.茚三酮显色法测定羟丁基壳聚糖的含量[J].福建分析测试,2025,34(2):15-18.
[19] 尚琪,宋玉,刘宇,等.响应面法优化超声提取蓄原花青素工艺萹[J].食品安全质量检测学报,2025,16(11):307-313.
[20] Hadree J, Shahidi F, Mohebbi M,et al.Evaluation of effects of spray drying conditions on physicochemical properties of pomegranate juice powder enriched with pomegranate peel phenolic compounds: Modeling and optimization by RSM[J]. Foods,2023, 12(10):2066.
[21] 刘海生,孟海莲.茚三酮溶液检验氨基酸实验的实证与优化[J].化学教学,2017(4):67-70.
[22] 刘长姣,杨越越,王妮,等.茚三酮比色法测定秋葵中氨基酸含量条件的优化[J].中国食品添加剂,2018(1):187-193.
[23] 冯黎莎,陈秋. 响应面法优化咖啡果皮饮料配方[J]. 食品安全质量检测学报,2025,16(16):288-296.
[24] ISHIWU CN.Response surface methodology (RSM): Review of the practical approach in food science and technology research[J]. International Journal of Agriculture,Food and Biodiversity,2022,1(1):52-59.
[25] 程凯旋,孙洋,刘博文,等.响应面-人工神经网络优化藤茶二氢杨梅素超声提取工艺及含量分析[J].食品安全质量检测学报,2025,16(16):268-278.
[26] 陈衍真,满文娟,程雷娜,等.响应面法优化肉苁蓉多糖提取液的脱色工艺及其抗氧化活性研究[J].食品安全质量检测学报,2025,16(5):94-103.
[27] 李晓娅. 基于Design Expert软件优化超声提取冬凌草叶抑菌成分工艺研究[J].农产品加工,2025(8):40-43.
[28] 张婧靖,王启慧,赵港国,等.基于响应面法优化高粱黍米黄酒的糖化工艺[J].中国调味品,2025,50(2):141-147.
[29] 罗慧馨,苏婷婷.响应面法优化沙棘叶中总黄酮提取工艺[J].食品安全质量检测学报,2024,15(21):243-251.
[30] 张海燕,康三江,曾朝珍,等.响应面法优化沙棘酵素多菌种发酵工艺[J].中国酿造,2023,42(10):207-213.
[31] 卫炳安,黄元河,潘乔丹,等.响应面法优化提取大果山楂果渣果胶及其降糖活性研究[J].食品安全质量检测学报,2024,15(9):304-312.
[32] 张瑞华,潘文尉,羊银,等.双水相提取协同响应面法测定茶叶中草甘膦残留量[J].食品科技,2025,50(7):334-340.
[33] 牛妍,苗钧魁,刘小芳,等.基于响应面法和人工神经网络优化甘油三酯型鱼油制备工艺[J].中国油脂,2026,51(6):78-84.
[34] 胡晓婷,陈浩,赵聃,等.基于响应面法和人工神经网络优化百香果豆清饮料发酵工艺[J].食品与发酵工业,2026,52(6):211.
[35] 陈思邈,李旭冉,张宇燕,等.Box-Behnken响应面设计联合LS-SVM数学模型优化经典名方涤痰汤的有效成分提取工艺[J].浙江中医药大学学报,2022,46(6):613-622,628.
[1] 杨娇, 张子羽. 优化莲藕酸奶制作工艺的响应面法研究[J]. 中国乳业, 2025, 0(4): 110-117.
[2] 杨丽, 敖雨葳, 程晋亮, 钟雅儒, 魏琴. 响应面法优化柠檬风味冰淇淋工艺的研究[J]. 中国乳业, 2024, 0(5): 130-136.
[3] 徐海祥, 刘灵灵, 陈籽达, 李嘉晨. 响应面法优化沙棘再制奶酪加工工艺[J]. 中国乳业, 2021, 0(9): 106-115.
[4] 罗冠仪, 周洁, 刘振民. 夸克芝士风味发酵乳的制备[J]. 中国乳业, 2020, 0(8): 96-102.
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