酶解金枪鱼加工下脚料制备蛋白粉加工工艺研究

酶解金枪鱼加工下脚料制备蛋白粉加工工艺研究
丁伟璐;赵小慧;丁佳;方旭波;陈小娥;张银照
【期刊名称】《科学养鱼》
【年(卷),期】2014(000)010
【总页数】4页(P75-78)
【作者】丁伟璐;赵小慧;丁佳;方旭波;陈小娥;张银照
【作者单位】浙江海洋学院食品与医药学院,浙江舟山 316022;浙江省水产品加工技术研究联合重点实验室,浙江舟山 316022;浙江海洋学院食品与医药学院,浙江舟山 316022;浙江省水产品加工技术研究联合重点实验室,浙江舟山 316022;浙江海洋学院食品与医药学院,浙江舟山 316022;浙江省水产品加工技术研究联合重点实验室,浙江舟山 316022;浙江海洋学院食品与医药学院,浙江舟山 316022;浙江省水产品加工技术研究联合重点实验室,浙江舟山 316022;浙江海洋学院食品与医药学院,浙江舟山 316022;浙江丰宇海洋生物制品有限公司,浙江舟山 316104
【正文语种】中文
近年来，浙江舟山市鱿鱼出口持续低迷，作为新兴产业的金枪鱼加工开始得到水产企业的青睐。

目前舟山有15家以上企业在生产出口金枪鱼制品，年加工能力在15万吨以上。

金枪鱼原料主要是来自外地远洋渔业捕捞调拨和本地渔民捕捞的冷冻原料鲣鱼，由于肉质口感较差，因此不适合生食，舟山水产企业以加工冻煮金枪鱼鱼柳为主，然后以加工半成品的形式出口到一些欧美国家作为金枪鱼罐头加工的原料。

可以看出，从整个产业链的完善角度来说，舟山企业只是完成对金枪鱼的初
加工，而精深加工以及金枪鱼的下脚料深度开发利用，都亟待跟进提高。

金枪鱼在加工处理过程有高达3成以上的鱼肉、表皮、鱼骨及内脏等下脚料产生，其中暗色肉占50%以上，但是由于加工技术落后，目前这部分下脚料尚未得到良
好的开发和利用，只能被加工成低档的粗鱼粉，主要用作饲料原料，产品附加值很低。

由于我市金枪鱼下脚料的原料以熟制后的暗色肉为主，且脂肪含量相对较高，原料的特性决定了它采用传统的鱼粉加工工艺很难生产出高品质的鱼粉产品。

因此，如何科学地利用这部分低值下脚料，提高其经济价值，已经成为我市金枪鱼加工产业链发展的当务之急。

为此，本实验以金枪鱼暗色肉加工下脚料为研究对象，在选择蛋白酶的基础上，采用蛋白酶水解以及喷雾干燥工艺制备金枪鱼水解蛋白粉，同时优化了其加工工艺条件，以期为水产加工企业实现金枪鱼暗色肉加工下脚料蛋白粉制品的深度开发和利用提供理论参考依据和实践经验。

一、材料与方法
(一)材料与试剂
金枪鱼暗色肉加工下脚料由浙江丰宇海洋生物制品有限公司提供。

碱性蛋白酶、菠萝蛋白酶、木瓜蛋白酶和胰酶购自广西南宁庞博生物工程有限公司。

其他化学试剂均为分析纯。

(二)主要仪器设备
HH-4数显恒温水浴锅、DSHZ-300旋转式恒温振荡器、501型超级恒温水浴锅、DGC-9140A电热恒温鼓风干燥箱、EL303电子天平、BS110电子分析天平、YXQ-SG46-280压力蒸汽灭菌锅、KDN-9140MBE自动定氮仪、RE-52CS-1旋
转蒸发仪、QZR-5型喷雾干燥机、TGL-16C低速大容量离心机。

(三)实验方法
1.工艺流程
金枪鱼暗色肉加工下脚料→预处理→脱脂→酶解→水解液→浓缩→喷雾干燥→成品。

2.操作要点
(1)原料预处理：拣出金枪鱼暗色肉加工下脚料中混杂异物及较大的鱼骨备用。

(2)脱脂：取一定质量原料自然解冻后，分别加入一定浓度的碳酸氢钠溶液，料液
比1∶2，50℃的温度条件下浸泡脱脂30分钟，将脱脂后的鱼肉用纱布过滤，测
定其脱脂率。

(3)酶解：将上述脱脂后的原料按一定料液比配制成水解底物，预热至设定温度，
调pH值，加入一定蛋白酶进行酶解。

待酶解结束后，于95℃高压蒸汽锅中灭酶10分钟，3000转/分离心10分钟，取上清液。

(4)浓缩：对酶解液进行减压浓缩，使其固形物达到30%以上。

(5)喷雾干燥：对浓缩液采用离心式喷雾干燥机进行喷雾干燥，应用不同的进风温
度与出风温度组合。

3.测定项目及方法
(1)脱脂率的测定：采用索氏抽提法测原料脱脂后的脂肪含量，根据以下公式计算
脱脂率。

脱脂率(%)＝(m1－m2)/m1×100%
式中：m1—脱脂前原料脂肪含量，%；
m2—脱脂后原料脂肪含量，%。

(2)水解度DH的测定：按冯岩等的OPA法测氨态氮含量，按GB 5009.5-2010
方法测定总氮含量，水解度DH按以下公式计算。

DH＝水解后样品中游离氨基态氮含量/原料中的总氮含量×100%。

二、结果与分析
(一)金枪鱼熟制暗色肉下脚料原料的成分分析
表1结果表明，金枪鱼熟制暗色肉下脚料原料中水分含量为54.75%，灰分含量为
5.71%，脂肪含量为7.03%，蛋白质含量为31.70%，所以该原料富含蛋白质，是蛋白质的良好来源，可以用来生产蛋白粉和各种具有生理活性的多肽，以提高其经济价值。

从表1中还可以看出，该原料脂肪含量较高，在一定程度上会影响水解
效果，所以有必要在其水解前进行脱脂处理，这样不仅可以将暗色肉下脚料中的脂肪利用起来，提高企业的经济效益，而且还有利于减轻水解蛋白粉在保存过程中由于脂肪氧化引起的变质，提高蛋白粉产品的质量。

表1 金枪鱼熟制暗色肉下脚料的主要成分分析成分含量(%)水分54.75灰分5.71
脂肪7.03蛋白质31.70
(二)脱脂处理对金枪鱼暗色肉脱脂率的影响
有关鱼肉脱脂的研究，国内外已有大量报道，常用的方法有：水漂洗法、有机溶剂萃取法、碱法及酶法等，经过反复试验研究比较，我们选择碳酸氢钠溶液对金枪鱼熟制暗色肉下脚料进行脱脂处理。

实验中分别加入浓度为1%、2%、3%、4%、5%的碳酸氢钠溶液，料液比为1∶2，在50℃的温度下浸泡脱脂30分钟，脱脂后用
纱布过滤，并测定其脱脂率，结果如图1所示。

可以看出，采用碳酸氢钠溶液浸
泡脱脂有利于鱼肉脱去脂肪，原因是这属于碱法脱脂，可以将鱼肉中的油脂生成可溶于水的皂盐和甘油而达到脱脂的目的。

当碳酸氢钠浓度在1%～2%时，其脱脂
率随着碳酸氢钠浓度的增加增长较快，超过2%时，其脱脂率变化不大。

考虑到碱浓度过大将破坏鱼肉的组织结构导致营养成分的流失，又会增加脱脂成本，因此兼顾脱脂率和生产成本等因素，本实验确定2%碳酸氢钠为较理想的脱脂浓度。

图1 碳酸氢钠添加量对脱脂率的影响
(三)水解蛋白酶的筛选
原料经脱脂处理后，将料液比调节至1∶2，所需的pH值见表2，分别加入菠萝
蛋白酶、木瓜蛋白酶、胰酶和碱性蛋白酶(添加量为1000单位/克)，在旋转式恒温振荡器50℃下进行酶解，酶解3小时后，95℃水浴中灭酶15分钟，3000转/分
离心20分钟，分别取上清液测定水解度，见表3。

表2 商品酶的相关参数蛋白酶名称菠萝蛋白酶木瓜蛋白酶胰酶碱性蛋白酶推荐pH 6.8 6.5 7.5 8.0酶活(单位/克)50万65万4000 20万
表3 不同酶对水解度的影响酶种木瓜蛋白酶胰酶碱性蛋白酶菠萝蛋白酶温度(℃)50 50 50 45 pH 6.5 7.5 8.0 6.8酶解时间(小时)3.0 3.0 3.0 3.0酶用量(单位/克)1000 1000 1000 1000 DH(%)14.89 25.83 16.98 12.79
从表3可以看出，胰蛋白酶的酶解效果最高，其DH值为25.83%，其次为碱性蛋白酶和木瓜蛋白酶，因此，本实验选用胰酶作为水解用酶。

(四)酶解条件单因素实验
1.酶用量对水解程度的影响
在pH为8.0、料液比1∶2、温度为50℃、时间3小时的条件下，考察胰蛋白酶不同添加量对水解度的影响，结果见图2。

由图2可以看出，加酶量在400～600单位/克时，水解度增加速率很快，当加酶量超过600单位/克后，水解度变化不明显。

从减少生产成本考虑，本实验的酶用量确定为600单位/克。

2.pH对水解程度的影响
在料液比1∶2、温度为50℃、时间3小时、酶用量600单位/克的条件下，分别用1.0摩尔/升盐酸或氢氧化钠调节pH至7、7.5、8、8.5、9进行水解，考察胰蛋白酶在不同pH的情况下对水解度的影响，结果见图3。

由图3可知，随着pH 的增加，水解度先增长后减小，在pH为7.5～8.0达到最大值，因此将pH＝8.0暂时作为其单因素实验的最佳值。

图2 酶用量对水解度的影响
图3 pH对水解度的影响
3.水解时间对水解程度的影响
在pH为8.0、温度为50℃、酶用量600单位/克、料液比1∶2的条件下，分别
水解1.0、2.0、3.0、4.0、5.0小时，测其水解度，结果见图4。

从图4可以看出，增加酶解反应时间，有利于反应的充分进行；反应时间达到3.0小时测得的水解度几乎呈现线性增长，说明在此段时间里酶解反应较快速地进行，而达到3.0小时后，水解度变化不明显，曲线趋于平缓，基本不再增加。

为了节省时间，选择3.0小时作为酶解时间。

4.温度对水解程度的影响
在pH为8.0、料液比1∶2、时间3.0小时、酶用量600单位/克的条件下，选择
了5个温度点进行水解，考察胰蛋白酶在不同温度情况下对水解度的影响，结果
见图5。

从图5可以看出，在试验条件下，当温度在30～45℃时，随着温度上升，水解度不断增加。

当温度超过45℃后，水解度有所下降，但变化不明显。

考虑到
提高温度对应着生产成本的提高，故选择45℃作为温度单因素的最佳温度。

图4 水解时间对水解度的影响
图5 温度对水解度的影响
5.底物浓度对水解程度的影响
在pH为8.0、温度为50℃、时间3.0小时、酶用量600单位/克的条件下，控制料液比分别为1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5水解。

考察胰蛋白酶在不同底物浓度情况下对水解度的影响，结果见图6。

图6 底物浓度对水解度的影响
从图6可以看出，料液比从1∶1变到1∶2时，水解度增长十分明显。

当料液比
从1∶2变到1∶4时，水解度有轻微波动，但变化不明显。

当料液比从1∶4增加到1∶5时，水解度下降。

从生产实际考虑，选择最佳料液比为1∶2。

(五)采用正交实验确定金枪鱼暗色肉加工下脚料水解最佳工艺
在上述单因素实验基础上，对水解温度、pH、水解时间、酶用量采用L9(34)4因
素3水平正交实验，确定最佳工艺组合。

从正交实验结果结合生产效率考虑，我们选择的最佳水解条件为初始温度45℃、酶解时间3.0小时、酶用量800单位/克、pH 8.0。

验证实验重复3次，得到蛋白质水解度为27.05%±0.15%。

(六)金枪鱼蛋白粉喷雾干燥的工艺参数确定
影响喷雾干燥的主要因素为进风温度和出风温度，在预实验的基础上，实验应用不同的进风温度与出风温度组合，并进行了金枪鱼蛋白粉感官评定的比对，见表4所示。

表4 不同进风温度与出风温度组合对金枪鱼蛋白粉品质的影响类别气味进风温度～出风温度(℃)170～66烤鱼味180～72烤鱼味190～80烤鱼味颜色淡黄色淡黄色淡黄色颗粒状态有团状有少量团状粉状颗粒，手感细腻溶解性200～87烤焦鱼味黄色，有少量焦煳杂质粉状颗粒，手摸有细微硬粒感溶解性较好，溶液颜色成黄色，底部有沉淀含水量(%)溶解性较好，溶液成淡黄色7.8溶解性较好，溶液成淡黄色7.0溶解性好，溶液成淡黄色5.9 4.5 210～93烤焦鱼味黄褐色，有少量焦煳杂质粉状颗粒，手摸有细微硬粒感溶解性较好，溶液成黄褐色，底部沉淀3.1 表4结果显示，进风温度170℃、出风温度66℃时，虽然色泽好看，有烤鱼的气味，溶解性也较好，但是手感不佳，会很快吸潮而成团，甚至粘着在收集桶中而不能取出。

当进风温度180℃、出风温度72℃时，性状几乎和前一组实验相同。

但当进风温度达到190℃、出风温度达到80℃时，金枪鱼蛋白粉的品质恰到好处。

而当进风温度达到200℃以上、出风温度87℃以上时，金枪鱼蛋白粉的味道就会有焦灼味了，且溶解后杯底能明显地看见小黑粒，并且品其味，略有苦味。

(七)金枪鱼蛋白粉产品的主要营养成分
根据上述工艺所制备的金枪鱼蛋白粉产品为带浓郁鱼香味、微咸的黄色细小粉末，无不良气味，易溶于水。

产品的主要营养成分见表5。

表5 金枪鱼蛋白粉的主要营养成分组成含量（%）粗脂肪4.62粗蛋白质79.61水
分5.91灰分4.49
由表5可以看出，金枪鱼蛋白粉中蛋白质含量很高，达到79.61%，脂肪含量为
4.62%，是一种典型的高蛋白低脂肪健康食品配料和饲料添加剂。

三、小结与讨论
通过对金枪鱼熟制暗色肉原料的主要成分进行分析，其蛋白质含量为31.70%，是蛋白质的良好来源，可以用来生产蛋白粉。

实验研究了碳酸氢钠脱脂、蛋白酶水解、喷雾干燥等主要加工工艺，确定了采用胰酶水解技术制备高质量功能性鱼蛋白粉制品的工艺参数。

碳酸氢钠溶液的最佳脱脂浓度为2%，胰酶为最佳水解酶，最适的水解条件是固液比1∶2、pH 8.0、酶用量800单位/克、酶解温度45℃，酶解时间3.0小时，其水解度可达27.05%；将酶解液进行离心过滤，减压浓缩及喷雾干燥，当喷雾干燥的进风温度为190℃、出风温度为80℃时，制备得到的水解蛋白
粉品质最好，该制品为一种高蛋白低脂肪的黄色粉末，溶解性较好，可作为调味品或蛋白质营养剂，也可作为动物初期生长的高效营养饲料成分，其应用前景较广，本研究可为低值金枪鱼暗色肉加工下脚料的资源化利用提供新思路。