CN101001544A - 水解的海洋蛋白制品及其制备方法和用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及水解的海洋蛋白制品以及制备所述制品的方法。本发明进一步涉及用于动物包括人类的饲料制品以及包括水解的海洋蛋白制品的培养基。可以通过酶活动、细菌活动、酸和烹饪或这些的组合对所述蛋白制品进行水解。所述蛋白制品也可以包括含有生物活性肽的制鱼粉残液蛋白肽部分。饲料制品可以是可以被包括人在内的动物消费的任何营养制品。

Description

水解的海洋蛋白制品及其制备方法和用途
技术领域
本发明涉及水解的海洋蛋白制品及制备所述制品的方法。本发明进一步涉及用于动物包括人类的饲料制品以及包括水解的海洋蛋白制品的培养基。
所述蛋白制品可以通过酶活动、细菌活动、酸和烹饪或这些的组合进行水解。所述蛋白制品也可以包括含有生物活性肽的制鱼粉残液蛋白肽部分。饲料制品可以是能够被包括人在内的动物消费的任何营养制品。
背景技术
渔业、畜牧业和海水养殖中的副产品是蛋白质、碳水化合物、油和脂肪的来源。鱼类加工、奶制品和食品业中的副产品的数量是巨大的，并且随着如水产养殖的进一步发展而提高。这样既代表了逻辑性的挑战又表现了环境的挑战。实际上，使用用于农场驯养动物的大量的传统鱼类副产品是很困难的，因为大量的膳食和青贮鱼糜是由产品制造的，而几天过后，这些产品变味并且对动物健康产生影响。生产来源于不出现这些问题的新鲜的鱼的LT(低热量膳食)或更高级的膳食已经证明改进了饲料的质量和生长的性能。已经要求对作为健康食品的水解物进行评估。(Journal of Food Science-鲱鱼蛋白水解物的功能性特性。在奶制品领域Maubois等的美国专利4427558-乳清蛋白的水解——描述了作为药品的食品的用途：Animal Feed Sci.Technology，1996年7月-Oullet D.R.已经考虑了在反刍动物营养中的被水解的蛋白作为提高奶产量的方法并且限制了通过排泄而损失氮)。
已经基于蛋白质的功能性特性和通过乳糖供应能量确立了作为动物饲料的乳清的用途。标准的鱼粉通常以约5％的比例添加以提高性能。用它喂养幼猪是特别有益的。乳清也被用作小牛的补品、小牛奶替代品以及用于奶牛。此外，猪和牛血浆蛋白也被广泛地用作饲料以增强健康、生长和通常的性能。在认识到用它们自身的蛋白质来喂养哺乳动物可以引起主要的健康危害后，在欧盟中现在已经停止使用血浆蛋白了。据信通过这种实践已经导致了BSE(牛海绵状脑病)的问题。现在在全欧盟内禁止在动物饲料中(除食肉动物外)使用哺乳动物蛋白(除非来源于奶)。例外的是可以被用于喂养包括鸟类、哺乳动物和人类的完全不同种中的鱼蛋白。
随着世界范围内对于乳清蛋白需求的增加，已经添加蛋白替代品，主要是大豆面粉以制造乳清替代品。这些蛋白质主要在它们的原料、天然状态中或作为大豆面粉，并且存在与这些蛋白质的消化和吸收有关的问题。胰岛素，一种内脏中的天然的蛋白水解酶，被在大豆蛋白中存在的某些氨基酸位点所抑制。这样影响了如具有降低的水平胰岛素的幼猪的消化能力。
在历史上，鱼蛋白和鱼粉也已经被用作奶制品、猪和家禽业的蛋白质和矿物质的良好来源。它们是天然的必需氨基酸赖氨酸和蛋氨酸的优良来源。微量元素碘和硒也是有益的。提出这个需要继续并且如果将纯度、盐含量和不需要的氮化合物水平的技术问题解决的话，这种需求将增加。
与天然甜味剂乳糖组合的水解的海洋蛋白的混合物以及改进的质量全部基于通过这里建议的膜技术来除去任何不需要的源于生物的胺类。
现在，澄清的海洋蛋白水解物和含有生物活性肽的制鱼粉残液肽部分的有效性允许用于替代在奶制品的超滤渗透液中的有价值的乳清蛋白。在试验中已经将用这些有益海洋蛋白喂养的猪与用哺乳动物血浆蛋白喂养进行了比较，并且显示出性能提高了(欧洲专利申请EP0912837 A1)。它特别富含必需氨基酸赖氨酸和蛋氨酸。赖氨酸在猪的饮食中是特别重要的。其他试验显示出通过使用酸化青贮鱼糜的控制水解得到的鱼水解产物的营养价值可以促进生长，但是水解的程度也影响苦味。(鱼加工中产品的酶水解-Journal of Science Food &Agriculture 80-：581-589(2000))。
高水平的组胺可以导致鲭亚目鱼中毒。在短暂的潜伏期间后这种症状包括皮疹、脸潮红、呕吐、腹泻和呼吸困难(呼吸困难或费力)、头疼和金属/辛辣味口气。高水平的毒性胺在小肠中吸收，通过肝正常去毒，然后通过肾彻底除去，但是延长的暴露时间最终引起器官细胞疾病，导致肝和肾的损伤。根据FDA，在美国鱼中含有大于50ppm的组胺被认为是有害的，尽管通常中毒在大于200ppm发生。使用有害的鱼、废物以及将错误的操作进行组合一般导致在膳食和其它制品中的组胺水平提高。
在奶制品业以及更小范围的制鱼业，使用膜技术已经使加工者可以从传统的副产品中分离出蛋白质。乳清是乳酪和酪蛋白生产中的副产品。几个世纪以来人们一直使用它作为动物，特别是奶牛和猪的饲料制品。它包含所有的如白蛋白和免疫球蛋白的可溶的奶蛋白以及如乳铁传递蛋白和乳过氧化物酶的抗菌剂。这些是保护幼小动物的天然的方式。过滤膜的发展使得奶制品公司去开发这些用于婴儿奶粉、焙烤制品、健康食品的高营养蛋白质的价值以及改进的奶制品质量。反过来，这样产生了通常很难去除的残余的超滤(超滤的)渗透液。
蛋白质仅占乳清中干材料的10-12％。其余的90％由乳糖和矿物质，尤其是如镁、钙、磷和钾加上非蛋白的氮的生理上重要的常量矿物质组成。在超滤的渗透液中存在的矿物质被猪的利用率比在蔬菜饲料中的矿物质利用率更高。(Principles of Swine Nutrition-德克萨斯A&M大学)。
乳糖构成了乳清中剩余干物质的约75％，并且是哺乳动物类群的婴儿的主要能量来源。人们已经努力将商业生产精制的乳糖与合成的氨基酸结合来替代在婴儿饮食中的乳清(USA Animal and DairyScience-Dove 1998)，显示出性能与乳清是相似的。在这些试验中已经证明乳糖和氨基酸可以替代所有早期断乳的猪饮食中的乳清，尽管只是饮食中乳清的5％。通过减少饮食中的乳清，猪的饲养者可以降低早期断奶猪的饮食的成本。在这些实验中，在所有测试中还存在5％的鱼粉水平。
一些研究显示(J Food Sci第64卷第6期1999，鲱鱼[Clupeaharengus]中的鱼水解物的功能性特性)当使用相似的酶促方法进行水解时，产生了具有良好乳化稳定性和足够泡沫扩散能力的水解物。与标准的膳食生产相比，水解蛋白含量在含水部分增加了，而脂质含量基本上降低了，将可以更好地分离脂肪。
一些制造干饲料的新颖的方法也已经被发展了-Alfa Laval的美国专利6168815鱼的干饲料以及NovoNordisk AS的美国专利6036983。
制备来自具有低矿物质水平，特别是钠和氯、降低的水平不需要的胺化合物的副产品的高品质蛋白以及其他的氨基酸的酶促降解及微生物降解制品是一个挑战。
人们已经试图在一些商业场合上使用水解鱼蛋白的超滤的，但是由于方法、成本、膜系统和可用膜材料的低效率的原因，它们已经失败了。
制备蛋白胨所引起的苦味是存在的第二个挑战。现有技术描述了通过用蛋白胨和用乳酸杆菌素孵育的蛋白质部分增甜来建立香味的控制。美国专利6214585描述了乳酸杆菌素可以利用乳糖作为替代品，添加含有乳糖的奶蛋白的超滤渗透液将极大地增强这种方法。根据本发明的这种方法通过减少源于生物的胺类的含量来减少变味的问题。因此，所添加的乳糖将被保持并且降低了对于添加的乳酸杆菌素的需要。
现有技术存在在制鱼粉残液中使用陶瓷微滤的方法。这是在挪威进行商业使用的，制备了作为食品添加剂销售的渗透液，用于鱼汤、调味料以及作为一种成分。所使用的膜是由Membralox(法国)制造的0.2微米的钛氧化膜。欧洲专利申请EP0951837 A1考虑到制备生物活性肽以促进动物的生长，涉及用于促进恒温动物和鱼的生长的组合物的制备和用途。简述代表了本发明采用大西洋鳕鱼的胃来源的酶进行酶水解制备生物活性肽组合物。将它与血浆蛋白(血液蛋乳清)进行比较，并且提供了作为促进恒温动物生长可替代的蛋白质。在标准的水解中，本发明在控制的时间和温度下使用酶来制备标准的制品。比较试验显示使用了这些肽作为血浆蛋白的替代品的益处。
本发明的描述
所使用的目前的水解蛋白制品如作为饲料中一种成分包含高水平的单价离子和源于生物的胺类，它们在别处被描述为有毒的，并且给制品带来不好的味道，这是一个问题。
这个问题通过本发明得以解决。提供了一种新颖的水解的蛋白制品，包括非蛋白氮、胺和单价离子水平的显著降低，降低了源于生物的胺类以及高含量的盐的毒性作用。
还有一个挑战，即在制备水解蛋白制品的过程中除去大量的水。通常水是通过高耗能过程的蒸发作用被除去的。
本发明通过将超滤的和纳米过滤的结合除去大于70％的水分来解决这个问题。因此几乎消除了耗能的蒸发步骤。
小分子量的分子和水这样显著的减少是意料不到的，因为制鱼粉残液和青贮鱼糜的物理特性使得它们用大多数工业膜很难加工。
将在高温下使用陶瓷超滤的与通过纳米过滤的控制的浓度联合使用得到很高的终产品浓度很高，并且除去了不需要的化合物，质量的显著提高将问题材料变成了需要的材料。
本发明的目的是从纳米过滤中提供具有最降低的水平的源于生物的胺类和单价离子的水解的蛋白制品或纯化的青贮鱼糜。
本发明的另一个目的是提供制备所述制品的成本有效的方法。
描述了制备包含低盐、低源于生物的胺类和NPN(非蛋白氮)的水解海洋蛋白制品的生产方法。该制品被用作动物、人类和微生物膳食的成分，如提高全膳食的质量。更进一步，当与奶制品中的超滤渗透液(75％乳糖)混合时，可以利用它作为改进的动物饲料成分以替代饲料配方中的乳清、奶、其它蛋白替代品如大豆、小麦和它们的衍生物。
本发明涉及水解的海洋蛋白、制备所述蛋白的方法以及所述蛋白在动物和人类饲料和培养基中的用途。特别地，本发明涉及具有降低的水平的单价离子和源于生物的胺类的水解海洋蛋白制品和酶促降解、烹饪降解、酸降解和微生物降解或它们的组合的其他残留制品。
盐含量来源于所使用的有机体的盐含量和在泵鱼中使用的海水。不需要的少量的氮化合物(NPN和源于生物的胺类)是通过在蛋白源中发生的水解作用而产生的。
根据本发明的方法包括如下步骤：
-将鱼和/或其它海产业/来源中的副产品均质化；
-控制所述蛋白的水解和/或从海洋原材料加工中分离制鱼粉残液；
-超滤以提供澄清的海洋蛋白水解液；
-将澄清的超滤的渗透液进行纳米过滤以除去单价离子和源于生物的胺类；
-通过喷雾干燥、真空干燥或其他任何干燥方法将纳米过滤的渗透液和超滤的浓缩液分别干燥或或将其组合干燥。
当得到的含有生物活性肽的精制的鱼蛋白水解物的纯化浓缩混合物从青贮鱼糜中除去时，可以将它们与油和蛋白质重新组合或可替代地与不含有显著奶蛋白水平的乳清或奶和奶制品的超滤渗透液进行混合。后一个制品可以用于动物饲料。精制的鱼蛋白水解物也可以通过鱼加工副产品的酸化混合物的酶降解并且通过同样的方法加工来制备。
在一个实施方式中，这两个制品被组合而形成兼具必需蛋白和碳水化合物来源的饲料制品。乳糖在乳清的超滤渗透液中的存在对于作为断乳的幼猪是特别有益的。用纳米过滤的或青贮鱼糜超滤的渗透液处理的鱼蛋白水解物的添加提供了所有必需的(特别是赖氨酸)和非必需氨基酸。还存在所有的必需氨基酸、微量元素和矿物质。每一个在支持生长和营养中都起特定的作用，它被混合在这个制品中。在通常不需要纳米过滤(纳米过滤的)步骤的制备这些制品的方法中，高水平氯化钠的存在、加上蛋白质的细菌降解以产生组胺及其衍生物腐胺和尸胺，可以在降低的水平限制可接受性以及添加来喂养幼猪和其他动物。
根据本发明的水解鱼蛋白可以广泛地被用作许多种制品的成分。优选地，所述水解鱼蛋白特别作为猪和牛(奶牛)类的饲料制品，但是当鱼类饮食是传统的(用于毛皮生产的貂和狐狸)时，它也可以喂养所有类型的动物并且在动物如家养的猫和犬以及人类中是同样有益的。
本发明基本上消除了高水平盐和源于生物的胺类以及通过基于新的过滤方法生产高质量制品的产生的氨基酸的酶促降解或微生物降解的其他残留制品的问题。对于将水和溶液除去后的超滤的和纳米过滤的系统中重新组合的全膳食，它意味着可以与高质量LT水平匹配的鱼粉制品的生产。使用这种方法来制造纳米过滤的浓缩液，该纳米过滤的浓缩液然后与在奶蛋白渗透液中含有的奶糖混合可以帮助改进香味并且掩盖与从水解蛋白制备蛋白胨有关的苦味。
所述蛋白水解物包含高水平的氯化钠。蛋白质的细菌降解产生组胺及其衍生物、腐胺和尸胺，这些物质是有毒的。本发明也涉及通过针对鱼蛋白水解物或用超滤处理的青贮鱼糜渗透液使用纳米过滤(纳米过滤的)来显著除去这些不需要的化合物。为了这样做，通过纳米过滤将超滤的渗透液浓缩到4-5倍的水平，并且除去至多80％的含有类似比例的不需要溶质的水分。这样也导致了至多达到标准蒸发成本的50％显著的能量节约。
根据本发明的水解的海洋蛋白制品以及饲料制品的另一个显著的优点是，与常规的动物饲料相比，单价离子的含量降低了。已知，高的单价离子(盐)含量导致水消耗的提高并且缺少充足的水引起动物，尤其是幼体严重的中毒。中毒症状是缺乏饮食、缺乏平衡、古怪的行为并最终死亡(典型地在大脑中出现损伤)。根据本发明通过使用纳米过滤来减少单价离子以及降低矿物质含量可以改进矿物质的分布。因此，纳米过滤提供了幼小动物抵抗这样疾病的保护并且保留了重要的二价化合物。在澄清的蛋白水解物中使用纳米过滤揭示了胺类如尸胺、腐胺、组胺和其他不需要胺的数量明显降低，所述不需要胺的存在是由于微生物降解的结果，通常由于在差的操作、年龄和非来源的加工导致的在副产品中通常存在的微生物。这些常见的致病菌是梭菌属、变形沙门氏菌和大肠杆菌，并且在青贮鱼糜的酸化之前发生污染。在毛皮动物膳食中过量组胺的症状是腹泻、降低的饲料消耗、相对于与发现的组胺水平成正比例的饲料摄食出现了体重下降、呕吐和胃胀(貂和狐狸的营养需要1982国家学术出版社)。
现在，这些问题已经通过本发明得以解决。根据本发明提供了更好的制备方法。本发明使用了在加工奶制品业中发展的前沿技术，其中量大(在一个工厂中每天的液体平均为1百万升)使得成本降低、设计有效、更好的弹性膜技术和构成。所使用的膜与在油和水分离中使用的相似。进一步，已经在高盐含量环境中使用的特定膜材料提供了更好的抗脂肪和油污染的抗性、更显著的疏水性、抵抗在加工中使用时制鱼粉残液的低pH和高温的更好的机械保护。为了优化流量和压力条件，选择更好的膜和设计设备以允许更大规模、成本更有效的制备海洋蛋白水解物或含有生物活性肽的青贮鱼糜部分。
在更传统的鱼加工中的副产品已经被制成青贮鱼糜，在剔除内脏和骨骼后保留的生肉、都被用于从青贮鱼糜制备低级鱼粉。也使用全鱼如毛鳞鱼和鲱鱼。用于青贮鱼糜的标准方法是收集副产品并且用矿物质或有机酸中的任意一种酸化至pH低于4.0。这样防止细菌的生长以及蛋白质的部分水解。
加入能在低pH下发挥作用的蛋白水解酶进一步加强了水解，制备了肽、油、浆、骨头和鳞片的混合物。有时它被均质化以形成均匀的混合物。离心分离器也被用于分离油和水。鱼粉是从全鱼和/或青贮鱼糜的混合物中制备的，所述青贮鱼糜是经烹饪和灭菌的。得到的含水的副产品液体可以被蒸发并且将浓缩液加回到青贮鱼糜中，这些制品通常包含高水平的组胺及其衍生物，它们产生异味。
根据本发明的方法所提供的水解蛋白也可以适于在制药业中作为生长基质而使用。
通过将海洋蛋白水解物与含有高水平的碳水化合物的奶超滤的渗透液在控制的条件下进行混合并且控制水解的程度，直接在生产地点使用还在船板上的新鲜的制品，然后在中央生产操作中使用膜技术，这种创造性的方法将使生产者能够制造强化的饲料。这样的饲料将提高喂养性能(生长、能量、体重、健康)。这种新方法将确保组胺和其他源于生物的胺类的水平在变质的限度之内。从青贮鱼糜制备的全膳食和膳食的整体质量也将显著增加。
提供了根据本发明的一种动物饲料，所述饲料通过将来自制鱼粉残液或青贮鱼糜中的任意一种澄清的海洋蛋白水解物结合，并且与奶蛋白超滤的渗透液进行混合而制备的。这种新颖的动物饲料的另一个优点是它本身不包含任何基因改变的有机体(GMO)。基于GMO的动物饲料在过去的几年已经被广泛使用，因为获得非GMO的大豆蛋白和其他蔬菜材料是很困难的。
本发明的进一步的特征和优点通过本发明下面的详细描述将是很显然的。
本发明的祥述
本发明的目的是提供
-有益于人类、动物和养殖的新颖的、改进的、成本有效的健康制品。
-通过控制酶反应来改进水解物的味道。
-制备改进的组合物(具有更高营养价值、质量更好、单价离子更少、源于生物的胺类化合物更少的更易消化的蛋白质)。
-当所述成分重新组合，不含有水分和不需要的溶质时，通过改进整体质量给从全鱼和/或青贮鱼糜制造的鱼粉增加营养价值。
-通过浓缩肽同时除去水分和包含在纳米过滤的渗透液中不需要的溶质来降低能量成本。
-一种新颖的超滤方法，所述方法为采用具有改进机械强度的高质量的密度陶瓷超滤膜，低于先前用中空纤维或管或其他陶瓷获得的单位成本和生产成本，操作温度在50℃以上，并且最高达90℃，pH范围在1-14。
-一种新颖的纳米过滤方法，所述纳米过滤方法为选择性地除去单价离子以改进矿物质平衡，除去包括源于生物的胺类化合物的不需要的NPN。
-将这些超滤和纳米过滤方法组合，产生更美味、纯度更高的鱼蛋白水解物，当在制鱼粉残液中使用时，制得具有更高品质的美味和纯度结合的膳食制品。
-高质量的鱼蛋白和奶蛋白超滤的渗透液的混合物以提供改进的营养价值以及高的能量源。
通常的工业途径和该新发明的途径的示意图在图1中显示出来。
在本发明的一个方面中，通过将超滤的和纳米过滤的步骤组合，使单价离子、源于生物的胺类和其他残留制品的水平降低、水平被降低到原料的至少40％。此外，将挥发性的有机可溶的化合物除去，使得制品的气味降低，增进了美味。
根据本发明所述的水解海洋蛋白可以通过从包括鱼液化蛋白、鱼副产品和来自鱼粉加工的制鱼粉残液的任何鱼类来源获得，或从包括蟹、贝类、青贮鱼糜、副产品和来自加工中的青贮鱼糜和烹饪的水，或它们的任意组合的任何水产类来源获得。
本发明进一步涉及制备水解海洋蛋白制品的方法，它包括下列步骤：
-将来自鱼和/或其它海产业/来源中的副产品均质化；
-控制所述蛋白的水解和/或从海产品原材料加工中分离制鱼粉残液；
-超滤以提供澄清的海洋蛋白水解液；
-将澄清的超滤的渗透液进行纳米过滤以除去单价离子和源于生物的胺类；
-通过喷雾干燥、真空干燥或任何干燥方法将纳米过滤的渗透液和超滤的浓缩液分别干燥或将其组合干燥。
所述超滤方法可以优选通过高密度陶瓷膜进行。所述纳米过滤方法可以优选通过高选择性膜进行。
本发明的一个方面，超滤和纳米过滤步骤可以在大于60℃温度下，针对制鱼粉残液和烹饪水进行操作。
本发明的另一方面是饲料制品，包括水解海洋蛋白制品和任何碳水化合物来源、维生素、油、脂肪和微量元素。
饲料在人类和动物，特别使幼猪、奶牛、貂、狐狸、家养宠物和其它的种类需要的平衡的膳食中优选使用。这一点通过本发明提供一种高质量的饲料而实现，所述饲料含有有益的鱼蛋白、降低的水平的单价离子和源于生物的胺类以及任何来源，优选奶加工的副产品来源的碳水化合物。
本发明的另一个方面是微生物营养，其中所述水解海洋蛋白制品被用作培养基的添加剂。
本发明的另一个方面是超滤的和纳米过滤的除去水分的方法可以利用船上过剩的能量，因此降低了成本并且增加了船的操作时间和范围。
附图
图1为显示根据本发明的制备水解海洋蛋白的方法如何不同于通常的工业方法的流程图。
图2为显示在750lpm的流速下跨膜压力的曲线。
图3为显示在850lpm的流速下跨膜压力的曲线。
图4为显示在950lpm的流速下跨膜压力的曲线。
图5为显示在1050lpm的流速下跨膜压力的曲线。
图6为显示对于不同操作压力和饲料固体的随时间变化的超滤的渗透的图。
图7为显示在80℃下制鱼粉残液的流量曲线-保留物浓度图。
图8为显示流量速率下降相对于保留物体积浓缩比率(VCR)的图。
图9为显示使用纳米过滤的膜通过鱼液化蛋白的酶促水解和超滤(渗透液)生产的蛋白胨进行的浓缩图。
图10为阐明通过结合超滤的和纳米过滤的除去盐和源于生物的胺类的流程图。
实施方式
下面的实施例进一步描述了本发明，并不试图限制本发明的范围。
材料和方法
超滤(超滤的)方法和纳米过滤(纳米过滤的)方法
根据本发明的水解海洋蛋白制品的起始原料可以是任何来源的海洋蛋白，如鱼、鱼副产品、鱼液化蛋白以及鱼粉加工中的制鱼粉残液。为了阐述所述方法，使用制鱼粉残液和青贮鱼糜。
在80℃下制鱼粉残液包含油、蛋白质、盐、胺和水。第一步是通过本领域合适的分离技术除去油。在分离油之后，采用超滤将在从水解的蛋白质中分离掉胺和盐之后留下的蛋白质和残留的油分离。残留液即浓缩蛋白质和油包含凝胶状蛋白质，所述蛋白然后被返回到膳食来加强粘合。渗透液即通过超滤的膜的液体，它被加料到纳米过滤的中，包括盐、胺和水。在渗透液中的某些胺是需要的，即肽和蛋白胨。其他的如源于生物的胺类是不需要的。通过纳米过滤的膜，源于生物的胺类的含量降低了。这些小分子量化合物穿过膜，较大的需要的胺被留在纳米过滤的保留液中。在改进产品质量中除去盐也是有益的。纳米过滤的允许水、非常小的胺和盐通过。使用纳米过滤的也浓缩了这些蛋白胨，因为当盐等作为渗透液被除去时，也失去了大部分水。
如果蛋白胨是从制鱼粉残液中制备的，它们可以被加回到膳食中。如果蛋白胨是从青贮鱼糜中制备的，它们可以被分离并且作为鱼蛋白浓缩物(FPC)销售。在这种情况下，超滤的保留液可以被用作酶制品或被添加到膳食中。
第1部分-超滤的膜的操作条件的确定
试验采用带有具有0.01微米孔大小的Corning陶瓷元件的SeparaTech CMF中试装置进行。
构建用于陶瓷膜的测试方案，在不同的横向流速下进行一系列的起始试验，这样使试验者能够测定穿过膜表面的最适宜的流速和所产生的压力降。选择Coring膜因为其独特的单片结构。与所有其他的陶瓷膜系统不同，所述膜填满了容器，这获得了在不同的流动条件下跨过过滤器的非常均匀的压力变化。它使得选择分离蛋白质、油和蛋白胨的优化参数成为可能。
透膜压力，TMP被定义为从一侧到另一侧的平均跨膜压力降。
通过下式计算
Figure A20058002505300151
对于一系列不同的流速进行计算以测定制品的最佳操作条件。对于给定的流速压力降P1-P2是恒定的。改变P1和P3以得到最佳和最稳定的渗透液流速。在每分钟750、850、950和1050升流量的流速(lpm)下进行了4次试验。结果分别显示在图2、3、4和5中。膜制造商推荐TMP最大值为4巴、流速最高为1150lpm。
得到的结果证实了在750和850lpm之间的流速下获得了最稳定的渗透流。当在850lpm下平均渗透流较高时，所选择的流速用于评价从蛋白质中分离蛋白胨和盐。所有测试温度为50℃。
第2部分-制备试验
使用穿过膜的同样的再循环流速850lmp，进行了3次不同的试验。
第2.1部分-低入口压力
第一个试验在2巴(低压)的入口压力下进行，针对渗透流记录了测量值、针对温度变化、批体积和浓缩率进行了校正，批体积因发生浓缩和渗透率减小而随着渗滤增大。
表1：在低入口压力下进行的结果
时间分钟 P1巴 P2巴  P3巴 压力降   TMP巴   温度℃ 渗透液流速lpm  渗透液流速校正值 浓缩lpm 再循环lpm  饲料罐升 渗透液体积升 渗透液和浓缩液的总量   VCR
 0203545607585909295100115  222222222222  111111111111  0.670.670.670.670.670.670.670.670.670.670.670.67  111111111111  0.830.830.830.830.830.830.830.830.830.830.830.83  55.858.359.360.260.461.361.962.362.662.870.570.0  9.49.19.48.48.98.28.17.98.07.98.28.2  8.858.388.537.517.957.267.136.916.976.856.526.56  120120120120120120120120120120120120  850850850850850850850850850850850850  1000673605500333250200169150135260140 204282336486566610639653669722811 877887836819816810808803804982951  1.01.51.72.03.04.05.05.96.77.49.517.7
缩写：
压力降是P1和P2之间的差
TMP-跨膜压力
渗透液流速lpm-用lpm表示的渗透液的流速
渗透液流速校正值—温度校正的渗透液流速
浓缩lpm-至批料罐的浓缩液流速
再循环lpm-浓缩液的再循环流速lmp
渗透液体积升-得到的渗透液的总体积(升)
渗透液和浓缩液的总量-渗透液和渗滤水的总体积
第2.2部分高入口压力
在2巴下进行首次试验之后，在比基线压力更高的条件下进行第二个试验来测定对渗透流和流动范围的影响。总结在表2中的结果显示出较低的基线压力产生了低的流量，但是当使用4巴的基线(驱动压)时流量下降的速率更快并且曲线更陡。
表2：在高入口压力下进行的结果
时间分钟 P1巴 P2巴  P3巴  压力降   TMP巴   温度℃ 渗透液流速lpm 渗透液流速校正值lpm  浓缩液lpm  再循环lpm 饲料罐升 渗透液体积升  VCR
 0152535455555606366  3333333333  2222222222  0.670.670.670.670.670.670.670.670.670.67  1111111111  1.671.671.671.671.671.671.671.671.671.67  51.651.653.454.855.456.156.557.958.759.4  131311.911.410.510.710.09.810.09.6  12.812.811.510.910.010.19.49.09.18.7  120120120120120120120120120120  850850850850850850850850850850  1000704611472405311266200160130 375463600685761807873910941  1.01.61.92.53.24.25.27.911.117.0
缩写：如在表1中所表示的那样。
第2.3部分-高固体
最后，为了测试原料流的变化，使用具有干物质含量高的制鱼粉残液来观察它对系统的影响。结果总结在表3中。浓度随时间的变化低得多，因为流量也更低。
表3：在高固体含量下进行试验的结果
  时间 时间分钟  P1巴 P2巴 P3巴  压力降  TMP巴 温度℃  渗透液流速lpm 渗透液流速校正值lpm 再循环lpm  饲料罐升  渗透液体积升  VCR
11:0011:1511:3011:4512:00  01530456075  333333  222222 .67.67.67.67.67.67  .87.87.87.87.87.87  1.771.771.771.771.771.77  555655566064   8.58.57.26.45.25.0  8.08.06.96.04.74.3  850850850850850850  1000673565469391316 327435531609684 1.51.82.12.63.2
缩写：如在表1中所表示的那样。
表1、2和3的结果被绘制在图6中以显示流量随时间和浓度比例的下降。该图显示在较高压力下渗透流量快速下降。在2个不同的压力下操作超滤的系统，用不同的饲料固体来测定胶凝状蛋白质、磷脂和油的可能的浓度。超滤的膜中的渗透液仅包含较低分子量的化合物如肽、蛋白胨、氨基酸和盐，它们足够小以穿过所述膜(＜50,000分子量截止)。因此，当制鱼粉残液固体为4％时，在尽可能的低压下更好操作系统以获得最好的分离。
第2.4部分-在80℃下制鱼粉残液的超滤方法-来自标准制品材料的连续批料
在确定了最佳的膜操作压力和最佳的跨膜流速后，在80℃下进行连续的批料制备的试验。结果如下：
表4.当加工青贮鱼糜制鱼粉残液时保留物浓度-流量
保留物固体(TS％) 流量(lmh) 流速(lph)
    4.05.06.58.09.511.013.515.016.518.0  89.170.959.452.650.349.149.149.148.648.0  312248208184176172172172170168
缩写：
TS-用占总体积的％表示的全部被溶解的固体
流量-以每小时每平方米的升表示的穿过膜的渗透液的流速
在表4和图10中的结果显示出在分离油后制鱼粉残液包含4％TS干物质。物料平衡计算显示在图10中。在通过超滤的浓缩后，在5倍体积的浓缩的浓缩液中干物质为约11％。渗透液的干物质含量约为2.0％，其中包含80％的灰烬和不需要的胺。在保留物中固体的增加影响粘度。大于5倍的浓缩需要更高的驱动压以维持流量。所述流量连续穿过所述膜，但是需要更高的驱动压来维持。在泵用电动机上使用变频器进行自动控制。
在不同的位点提取试样并且分析它们的干物质。这个结果被外推成物料平衡。参见图10。收集所有的渗透液以提供均质的混合物，所述的混合物与通过连续超滤的膜工厂制造的渗透液相同。然后将其送入纳米过滤系统以分离存在的不需要的胺和单价离子(盐)。将纳米过滤的中的浓缩液与超滤的浓缩液混合以制备“全粉”制鱼粉残液制品，其不含不需要的大部分胺和盐。
第2.5部分-超滤的渗透液的纳米过滤方法
纳米过滤的膜为具有1.14平方米面积的PTI公司TFC的螺旋型元件。
使用25巴的操作压力。穿过膜的压力降为0.7巴，与厂商建议的一致。它与进入膜容器中的22lpm的流速是等同的。
记录渗透液流速并且测量保留物体积和干物质。这些数值用于计算体积浓缩倍数和在保留物中得到的最终干物质。也通过折射计测量渗透液干物质，并且取样分析除去盐的量并且测定非蛋白氮和盐的损失。对于NPN(非蛋白氮)和蛋白质，使用标准的Kjedahl方法来测量总氮量。盐分析采用标准的硝酸银滴定的方法进行。采用高效液相色谱来测定保留物中不需要的胺的水平，所述高效液相色谱方法是在渔业中测定鱼粉质量和分类的标准方法。
将所述结果制成表5，构建理论的物料平衡来显示在组合的方法后每种组分的比例。参见图10。
超滤的和纳米过滤的另外的优点是稀释了渗透液，浓缩了保留物。结果是在蒸发前除去了大于70％的水分(参见图10)，节省了能量的基本成本。在一些情况下，因为所使用鱼的种类的原因，制鱼粉残液是高度胶凝化的，不需要蒸发，采用压滤机可以除去略多的水分。
这样对于组合的超滤的和纳米过滤的系统的使用者具有基本资金的优点和降低能量成本的优点。
表5：使用具有1.14平方米的表面积的纳米过滤的膜对超滤的渗透液的纳米过滤的浓缩
  浓缩倍数VCR   流量(lmh)   秒/升(1/流速)
    2345678910     26.119.116.513.913.012.211.711.110.9     30221916151413.512.812.5
这些结果证实了采用纳米过滤膜系统可以将被稀释的超滤的渗透液浓缩最高达10倍。
通过浓缩到10倍的VCR，使存在于超滤的渗透液中的90％的单价离子和不需要的胺被除去了。通过联合使用超滤的和纳米过滤的，除去了72％的水分，干物质减少了31％。全部固体是18.5％TS胶凝状材料，在室温下为固体，在80℃为液体。
              NH3/VN     盐
制鱼粉残液    28.36％    1.80％
渗透液        22.49％    1.33％
浓缩液        30.31％    1.60％
缩写：
NH3/VN-所包含的作为氨的氮或总挥发性的氮(VN)
盐-用硝酸银沉淀法测定的氯化钠
体积浓缩倍数是10倍，所以物料平衡显示除去了90％的水分，其中包含66.5％的盐和71.4％的NH3/VN。
渗透液也包括蛋白胨和肽部分。渗透液的被溶解的固体总量为2.0％TS。
用于蛋白胨的超滤的系统和纳米过滤的的可替代的使用产生了不同的结果。目前存在的技术是用超滤的膜来净化通过酶和酸水解制备的蛋白胨。通过使用纳米过滤方法，然后，也可以通过除去存在的单价离子和不需要的胺来进一步改进，通常它们的存在是由于使用了作为青贮鱼糜的原料的陈旧的或被降解的鱼的废物的结果。如果将它转变成膳食，该制品的质量很差，除非引用上面描述的技术。
当鱼废物被水解时，典型的饲料强度与超滤的比例约为12％TS，得到的渗透液约为8％干物质。
由于蛋白胨的吸水性质和高渗透压(除去水需要的压力)，因此在除去50％的水后，在30巴下操作纳米过滤的并且使用透滤法以获得必需的浓缩和除去盐和胺。使用的透滤比例为从1000升减至500，然后将500升的水添加补至1000升的体积。所述的体积被尽可能地减少以得到具有较低盐和胺的所需要的产品。得到的结果在8倍的浓缩倍数的区域内，结果除去了87％的盐和胺。
表6：使用具有1.14平方米表面积的PTI TFC膜，通过酸和蛋白水解酶水解青贮鱼糜而制备的超滤的渗透液的纳米过滤的浓度
浓缩倍数 流量(lmh) 秒/升(1/流速)
  21.522.533.544.555.566.577.58  12.29.67.86.19.67.86.66.15.75.55.35.25.05.05.0  1411971197.676.56.36.165.85.85.8
当体积浓缩倍数为3.0时，添加水来进行渗滤。
结果证实系统也可以用于制备高质量的青贮鱼糜或由鱼废料制成的澄清的蛋白胨。
结果显示通过烹饪作用、酸作用或酶作用或这些任意的组合水解的海洋蛋白可以使用超滤的，然后使用纳米过滤的来加工以制造，与通过不使用超滤的和纳米过滤的的常规方法得到的水平相比具有降低的水平的胺和降低的水平的盐(单价离子)。
为了得到这些结果，必须使用最低50℃，理想80℃的温度。在较低温度下，由于蛋白质，特别一些鱼类的粘度很高，流量太低。
在原料流中，胺和单价离子被降低至初始质量的约30％。大于70％被除去了。
联合的方法导致了油和蛋白(超滤的)和蛋白胨(纳米过滤的)的浓缩，减少了蒸发中使用的能量，由于水已经被除去。在某些情况下，当浓度足够高、蛋白质胶凝程度足够高时，不必要进行蒸发。这样导致节省了大量能源。

Claims (16)

1.水解的海洋蛋白制品，它包括降低的水平的单价离子和源于生物的胺类(NPN)和酶促降解、烹饪降解、酸降解和微生物降解或它们的任何组合的其它的残留产品。
2.根据权利要求1的制品，其中单价离子和源于生物的胺类的水平是通过将超滤的和纳米过滤的步骤组合而得以降低的。
3.根据权利要求1的制品，其中所述海洋蛋白是从包括鱼液化蛋白、鱼副产品和来自鱼粉加工中的制鱼粉残液的任何鱼源获得的。
4.根据权利要求1的制品，其中所述海洋蛋白是从包括蟹、贝类、青贮鱼糜、来自加工中的副产品、制鱼粉残液以及烹任水或这些的组合的任何水族类源获得的。
5.根据权利要求2的制品，其中源于生物的胺类和单价离子的水平被降低到至少原有的40％。
6.根据权利要求2的制品，其中将挥发性的有机可溶解的化合物除去，并且气味减少了。
7.制备水解的海洋蛋白制品的方法，它包括下列步骤：
-将来自鱼和/或其它海产业/来源的副产品均质化；
-控制所述蛋白的水解和/或从海洋原材料加工中分离制鱼粉残液；
-超滤以提供澄清的海洋蛋白水解液；
-将澄清的超滤的渗透液进行纳米过滤以除去单价离子、源于生物的胺类和水；
-通过喷雾干燥、真空干燥或任何其他的干燥方法将纳米过滤的渗透液和超滤浓缩液分别干燥或将其组合干燥。
8.根据权利要求7的方法，其中所述超滤是通过使用高密度陶瓷膜进行的。
9.根据权利要求7的方法，其中所述纳米过滤是通过使用高选择性膜进行的。
10.根据权利要求7的方法，其中所述超滤的和纳米过滤的除水方法可以利用船上过剩的能量，因此降低了成本，提高了船的操作持续时间和范围。
11.根据权利要求7的方法，基本上减少了水分蒸发和能量的需要。
12.根据权利要求7的方法，其中所述超滤和纳米过滤能够在大于60℃的温度下针对制鱼粉残液和/或烹饪水进行操作。
13.饲料制品，包括权利要求1的制品和任何碳水化合物源、维生素、油、脂肪和微量元素。
14.根据权利要求13的饲料制品，其中所述碳水化合物源是从奶乳清中保留下来的。
15.根据权利要求13的饲料制品，当对于幼猪、奶牛、貂、狐狸、家养宠物和其它的物种需要的平衡的膳食时，当鱼蛋白是有益的并且需要高质量特别是低的单价离子和源于生物的胺类时，则所述的碳水化合物可以来源于奶加工的副产品。
16.根据权利要求1制品作为培养基的添加剂的用途。
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