CN103859138A

CN103859138A - 利用鱼糜漂洗水制备营养基料的方法

Info

Publication number: CN103859138A
Application number: CN201410008731.0A
Authority: CN
Inventors: 周涛; 李栋芳; 丁浩宸
Original assignee: Zhejiang Gongshang University
Current assignee: Zhejiang Gongshang University
Priority date: 2014-01-09
Filing date: 2014-01-09
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2034-01-09
Also published as: CN103859138B

Abstract

本发明属于食品加工领域，公开了一种利用鱼糜漂洗水制备营养基料的方法，具体为利用固定化糜-胰蛋白酶处理鱼糜漂洗水制备蛋白质-多肽营养基料的方法。以冷冻鱼糜工业漂洗、精滤、脱水工序中产生的鱼糜漂洗水为原料，经粗滤获得精制鱼糜漂洗水，经pH调节、恒温预热后，以(4~8):100（g:L）的固液比加入高活力固定化糜-胰蛋白酶进行搅拌酶解处理，在适宜酶解温度下进行适当程度酶解后，采用微孔过滤分离固定化糜-胰蛋白酶，酶解后的精制鱼糜漂洗水经真空、减压低温浓缩后进行喷雾干燥，获得蛋白质-多肽营养基料。本发明方法能最大程度上的回收、利用蛋白质资源，蛋白质资源利用率达到98%以上。

Description

利用鱼糜漂洗水制备营养基料的方法

技术领域

本发明属于食品加工领域，涉及一种利用鱼糜漂洗水制备营养基料的方法。

背景技术

漂洗是冷冻鱼糜生产中的一道重要工序，能去除鱼糜中的水溶性肌浆蛋白和其他会影响鱼糜凝胶形成能力的杂质，提高肌原纤维蛋白在鱼糜中的相对含量，从而达到提升冷冻鱼糜凝胶能力和产品等级的目的。20世纪90年代早期，漂洗用水量为5:1至10:1（水/肉比），重复3~4次；生产1kg鱼糜的漂洗水量达到29~30L。据统计，大约有50%的水溶性鱼肉蛋白质在漂洗工序中发生流失，鱼糜漂洗水中蛋白质含量在0.46~2.34%之间。目前，中国冷冻鱼糜年产量达20万吨左右，漂洗用水成本和污水处理费用使鱼糜漂洗水仍是鱼糜生产企业有待解决的两大副产物问题之一。有鉴于鱼糜漂洗水的巨大总量和其中丰富的蛋白质资源蕴藏量，其处理、利用方法一直是水产加工副产物利用的研究热点。离心、过滤、加热沉淀、等电点沉淀、化学絮凝沉淀等鱼糜漂洗水蛋白质回收方法已有较多研究、报道。但上述物理或化学方法在实际利用时，仍存在回收率不高、机械要求高、需二次废水处理、回收蛋白质量不高等各式缺点。因而，鱼糜漂洗水处理及其蛋白质资源回收的方法研究和新型副产物制品的开发具有必要性和迫切性。

固定化糜-胰蛋白酶是一种具有高蛋白质水解催化活性的混合固定化酶，由糜蛋白酶和胰蛋白酶经共价固定化制得，其蛋白酶活力可达到1300U/g，是普通固定化蛋白酶的2.5~25倍。相比于常规的游离蛋白酶，高活力的固定化糜-胰蛋白酶在含蛋白质液体原料的酶解反应中更具优势：（1）固定化糜-胰蛋白酶的高蛋白质水解催化活力能保证液体原料中蛋白质成分的有效酶解；（2）仅需过滤等简单的方法、设备即可使颗粒性的固定化糜-胰蛋白酶和液体原料发生固液分离；（3）无需高温加热灭酶工序即可终止酶解反应工序，避免生物活性成分的过氧化，有利于蛋白质、肽类生物活性的保留；（4）固定化糜-胰蛋白酶环保、可再生。鱼糜漂洗水作为一种富含蛋白质的液体原料，经固定化糜-胰蛋白酶酶解处理，结合高效的喷雾干燥工艺，可以制备成一种以蛋白质、多肽、寡肽、游离氨基酸为主要成分的营养基料。目前，国内外均无固定化糜-胰蛋白酶应用于蛋白类食品加工的研究报道和实施案例。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用固定化糜-胰蛋白酶处理鱼糜漂洗水制备获得一种富含蛋白质、多肽的高品质营养基料的方法。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

利用鱼糜漂洗水制备营养基料的方法，包括如下步骤：

步骤a. 鱼糜漂洗水粗滤：

以大孔径（1~5mm）过滤装置对鱼糜漂洗水进行粗滤，去除鱼糜漂洗水中的鱼肉碎末和漂浮脂肪，获得仅含有鱼肉微粒和肌浆蛋白质、多肽等水溶性物质的精制鱼糜漂洗水。大颗粒的鱼肉碎末需要较长的酶解过程，漂浮脂肪也不利于酶解处理工序。大孔径粗滤预处理的原理简单、装置常规，但能有效避免鱼糜漂洗水中的大颗粒鱼肉碎末和漂浮脂肪进入固定化酶处理工序。

步骤b. 精制鱼糜漂洗水的pH和温度调节：

将步骤a中获得的精制鱼糜漂洗水以0.1mol/L氢氧化钠溶液调节pH值至7.0~9.0，并预热至50~70℃；

步骤c. 精制鱼糜漂洗水酶解处理：

取步骤b 中获得的精制鱼糜漂洗水，按固液比(4~8):100（g:L）向精制鱼糜漂洗水中加入高活力固定化糜-胰蛋白酶，以精密可控的反应釜、反应器在恒温（50~60℃）搅拌条件下进行酶解处理；

步骤d. 固液分离：

精制鱼糜漂洗水酶解处理结束后，以小孔径（50~100μm）过滤装置进行固定化糜-胰蛋白酶和精制鱼糜漂洗水的固液分离，获得可重复使用的固定化糜-胰蛋白酶和酶解后的精制鱼糜漂洗水。通过简单的过滤装置即可终止酶解处理工序，但能避免常规游离蛋白酶酶解的高温加热灭酶工序，有利于蛋白质、肽类生物活性的保留；

步骤e. 真空浓缩和喷雾干燥：

对步骤d中获得的酶解后的精制鱼糜漂洗水进行真空、减压低温（≤80℃）浓缩，浓缩至固形物含量为10~20%后即可进行喷雾干燥，获得的产品即为蛋白质-多肽营养基料。浓缩工序能减少喷雾干燥工序中的水分蒸发量，从而降低营养基料的生产能耗、提高生产线的生产能力；

作为优选，所述的步骤b中调节精制鱼糜漂洗水pH值至7.5~8.6，温度为50~60℃。步骤b 旨在调节精制鱼糜漂洗水的pH值和温度至适宜固定化蛋白酶催化反应的pH值和温度。一般固定化蛋白酶的适宜pH值为7.0~9.0，而高活力固定化糜胰蛋白酶的适宜催化pH值为7.5~8.6；一般固定化蛋白酶的最适催化温度为50~70℃，而高活力固定化糜胰蛋白酶的最适催化温度为50~60℃。因此，在pH值7.5~8.6和温度50~60℃条件下，精制鱼糜漂洗水能在后续步骤中进行有效酶解。

作为优选，所述的步骤c中酶解处理的温度控制在50~60℃，时间为15~60min。根据不同精制鱼糜漂洗水中鱼肉微粒含量进行15~60min的酶解处理。固定化糜-胰蛋白酶和精制鱼糜漂洗水的固液比和酶解处理时间是酶解处理过程的关键，固定化糜-胰蛋白酶添加量过少、酶解处理时间过短不利于步骤c 的进行，进而会影响步骤d（即固液分离）和本发明的整体蛋白质回收率；

作为优选，所述的步骤d中固液分离中获得的酶解后精制鱼糜漂洗水，12000r/min离心5min后取上清液并测定氮含量，氮回收率≥98%时即酶解处理符合要求。

作为优选，所述的固定化糜-胰蛋白酶的蛋白酶活力不低于1300U/g。本发明使用的固定化糜-胰蛋白酶具有1300U/g以上的蛋白酶活力，是部分固定化蛋白酶（固定化木瓜蛋白酶、固定化中性蛋白酶等）酶活力的2.5~25倍，能达到低活力固定化蛋白酶无法达到的快速酶解效果。

固定化糜-胰蛋白酶酶解处理时间的确定方法如下：

有鉴于不同精制鱼糜漂洗水中鱼肉微粒含量存在差异，导致酶解处理达到理想水平所需的时间也不同。以氮回收率为指标确定步骤c 中固定化糜-胰蛋白酶酶解处理时间。取酶解处理后的精制鱼糜漂洗水，12000r/min高速离心5min后取上清液并测定氮含量；以步骤a中粗滤获得的精制鱼糜漂洗水氮含量为对照，计算精制鱼糜漂洗水酶解液（上清液）的氮回收率。氮回收率≥98%时即表明酶解处理达到理想水平，并以此确定适宜的酶解处理时间（15~60min）。

作为优选，所述的鱼糜漂洗水包括来自海水鱼和淡水鱼鱼糜加工过程产生的漂洗水。

本发明还提供一种利用上述方法制备得到的蛋白质-多肽营养基料。该蛋白质-多肽营养基料是一种具有良好消化吸收率（生物价＞70）的优质蛋白源（必需氨基酸指数＞95），且富含谷氨酸、天冬氨酸、精氨酸等具有鲜甜滋味的游离氨基酸。此外，癸醛、(E)-2-壬烯醛、壬醛、辛醛等水产品主要风味中常见的醛类挥发性物质则是该蛋白质-多肽营养基料的挥发性主体风味成分。

本发明所采用的固定化糜-胰蛋白酶是依照申请号为201310288917.1，申请日为2013.07.10，申请公布号为CN103333878，名称为“以改性聚氯乙烯为载体的高活性固定化蛋白酶的制备方法”的方法制得。

本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：

相比于其他鱼糜漂洗水处理方法，本发明能最大程度上的回收、利用蛋白质资源。离心、过滤、加热沉淀、等电点沉淀、化学絮凝沉淀等传统方法无法完全回收鱼糜漂洗水中的蛋白质。本发明中步骤a.中粗滤获得的大颗粒鱼肉碎末和漂浮脂肪可用于其他饲料、基料等的加工生产，经粗滤获得精制鱼糜漂洗水按本发明方法制备蛋白质-多肽营养基料，蛋白质资源利用率（以氮回收率计算）达到98%以上。

本发明采用固定化酶酶解技术，并使用具有高酶解活力的固定化糜-胰蛋白酶进行酶解处理。固定化蛋白酶的固有特性使酶解处理仅需过滤即可使颗粒性的固定化糜-胰蛋白酶和精制鱼糜漂洗水发生固液分离，无需高温加热灭酶工序即可终止酶解反应工序，避免蛋白质、肽类生物活性成分的过氧化。在避免常规游离酶缺陷的基础上，本发明使用的固定化糜-胰蛋白酶具有1300U/g以上的蛋白酶活力，是部分固定化蛋白酶（固定化木瓜蛋白酶、固定化中性蛋白酶等）酶活力的2.5~25倍，能达到低活力固定化蛋白酶无法达到的快速酶解效果。

按本发明方法制备获得的蛋白质-多肽营养基料是一种具有良好消化吸收率（生物价＞70）的优质蛋白源（必需氨基酸指数＞95），且富含谷氨酸、天冬氨酸、精氨酸等具有鲜甜滋味的游离氨基酸。此外，癸醛、(E)-2-壬烯醛、壬醛、辛醛等水产品主要风味中常见的醛类挥发性物质则是蛋白质-多肽营养基料的挥发性主体风味成分。

附图说明

图1是实施例1中获得蛋白质-多肽营养基料的挥发性风味成分总离子流色谱图。

具体实施方式

下面结合附图1与实施例对本发明作进一步详细描述：

实施例1

以1mm孔径滤网对鱼糜漂洗水进行粗滤，获得精制鱼糜漂洗水，以0.1mol/L氢氧化钠溶液调节pH值至8.2并预热至55℃，按固液比6:100（g:L）加入固定化糜-胰蛋白酶，以反应釜在55℃下搅拌酶解处理15min。精制鱼糜漂洗水酶解处理结束后，以100μm孔径水系滤膜过滤分离固定化糜-胰蛋白酶。酶解后的精制鱼糜漂洗水，60℃减压浓缩至固形物含量为20%，喷雾干燥获得蛋白质-多肽营养基料。经测定，蛋白质资源利用率（以氮回收率计算）为（98.94±1.63）%。

对实施例1中制备获得的蛋白质-多肽营养基料进行氨基酸组成分析和营养评价，蛋白质-多肽营养基料的氨基酸组成见表1，蛋白质-多肽营养基料的各项营养评价见表2。测定结果表明，实施例1制备获得的蛋白质-多肽营养基料的氨基酸组成完全，含有8种必需氨基酸，其氨基酸总量为78.234g/100g干质，必需氨基酸/总氨基酸比例和必需氨基酸/非必需氨基酸比例均较高，分别达到0.441和0.788。氨基酸评分表明，蛋白质-多肽营养基料的色氨酸和赖氨酸评分为FAO/WHO标准的2.77倍和1.59倍，因此可用于补充玉米等食品中色氨酸的缺乏和谷物食品中赖氨酸的缺乏。化学评分表明，蛋白质-多肽营养基料的必需氨基酸组成较为平衡且含量丰富，多种必需氨基酸化学评分均高于90。以全鸡蛋蛋白质为标准，获得的蛋白质-多肽营养基料的必需氨基酸指数高达101.67（＞95），其必需氨基酸组成接近标准蛋白，为优质的蛋白源。此外，获得的蛋白质-多肽营养基料营养基料的生物价为76.70，高于小麦（67）、花生（59）、猪肉（74）等食品，与牛肉（76）接近，说明该营养基料具有较好的消化吸收率。综合上述，以鱼糜漂洗水为原料，按本实施例制备的蛋白质-多肽营养基料可作为理想的营养添加剂使用。对实施例1中制备获得的蛋白质-多肽营养基料进行游离氨基酸含量测定和挥发性风味成分的测定、分析。蛋白质-多肽营养基料的游离氨基酸含量见表3，蛋白质-多肽营养基料的主体挥发性风味成分见表4。蛋白质-多肽营养基料的游离氨基酸总量为21.203g/100g干质，其中具有水产鲜、甜滋味的氨基酸含量丰富，约占总游离氨基酸的60%。癸醛对蛋白质-多肽营养基料具有癸醛、(E)-2-壬烯醛、壬醛、癸醛等15种关键风味，十二醛、2-戊基呋喃、(E,E)-2,4-庚二烯醛、苯乙醛等12种重要风味成分，其中癸醛对总体挥发性风味的贡献最大。这些挥发性风味成分都是水产品和水产制品中常具有的物质，是本实施例获得的蛋白质-多肽营养基料具有水产风味的体现。

表1 蛋白质-多肽营养基料的氨基酸组成

必需氨基酸(EAA)	含量(g/100g干质)	非必需氨基酸(NEAA)	含量(g/100g干质)
				亮氨酸	7.260±0.235	谷氨酸	9.175±0.264
赖氨酸	6.829±0.147	天冬氨酸	8.734±0.302
				缬氨酸	4.784±0.111	丙氨酸	5.863±0.142
苯丙氨酸	4.259±0.152	甘氨酸	5.768±0.153
				异亮氨酸	3.817±0.089	精氨酸	3.285±0.098
苏氨酸	3.410±0.124	丝氨酸	3.161±0.105
				色氨酸	2.163±0.096	脯氨酸	2.466±0.067
甲硫氨酸	1.965±0.073	组氨酸	2.183±0.069
						酪氨酸	2.174±0.082
		半胱氨酸	0.938±0.030
				EAA总量	34.487	NEAA总量	43.747

表2 蛋白质-多肽营养基料的氨基酸评分、化学评分、必需氨基酸指数和生物价

Figure 2014100087310100002DEST_PATH_IMAGE001

表3 蛋白质-多肽营养基料的游离氨基酸含量

表4 蛋白质-多肽营养基料的主体挥发性风味成分

Figure 2014100087310100002DEST_PATH_IMAGE003

实施例2

以1mm孔径滤网对鱼糜漂洗水进行粗滤，获得精制鱼糜漂洗水，以0.1mol/L氢氧化钠溶液调节pH值至8.2并预热至50℃，按固液比4:100（g:L）加入固定化糜-胰蛋白酶，以反应釜在50℃下搅拌酶解处理45min。精制鱼糜漂洗水酶解处理结束后，以100μm孔径水性滤膜过滤分离固定化糜-胰蛋白酶和酶解后的精制鱼糜漂洗水，60℃减压浓缩至固形物含量为20%，喷雾干燥获得蛋白质-多肽营养基料。实施例2中，蛋白质资源利用率（以氮回收率计算）可达100%，制备获得的蛋白质-多肽营养基料品质与实施例1基本一致；但实施例2的酶解处理时间较长。

对比例：

按如下制备步骤实施对比例：

以1mm孔径滤网对鱼糜漂洗水进行粗滤，获得精制鱼糜漂洗水，以0.1mol/L氢氧化钠溶液调节pH值至8.2并预热至60℃，按固液比2:100（g:L）加入固定化糜-胰蛋白酶，以反应釜在60℃下搅拌酶解处理60min。精制鱼糜漂洗水酶解处理结束后，以100μm孔径水性滤膜过滤分离固定化糜-胰蛋白酶和酶解后的精制鱼糜漂洗水，60℃减压浓缩至固形物含量为20%，喷雾干燥获得蛋白质-多肽营养基料。对比例中蛋白质资源利用率（以氮回收率计算）为（91.01±2.39）%。尽管固定化糜-胰蛋白酶的用量较少，但对比例的酶解处理时间较长且蛋白质回收率较低，在步骤d. 过滤分离中还出现过滤不畅的现象。因此，按本发明方法进行鱼糜漂洗水酶解有利于蛋白质-多肽营养基料制备的高效性。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims

1.利用鱼糜漂洗水制备营养基料的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤a. 鱼糜漂洗水粗滤：

采用孔径为1~5mm的大孔径过滤装置对鱼糜漂洗水进行粗滤，去除鱼肉碎末和漂浮脂肪，获得精制鱼糜漂洗水；

步骤b. 精制鱼糜漂洗水的pH和温度调节：

以0.1mol/L氢氧化钠溶液调节精制鱼糜漂洗水pH值至7.0~9.0，并预热至50~70℃；

步骤c. 精制鱼糜漂洗水酶解处理：

按固液比(4~8):100g/L向精制鱼糜漂洗水中加入高活力固定化糜-胰蛋白酶，在恒温搅拌条件下进行酶解处理；

步骤d. 固液分离：

采用孔径为50~100μm的小孔径过滤装置进行固定化糜-胰蛋白酶和精制鱼糜漂洗水的固液分离，获得酶解后的精制鱼糜漂洗水；

步骤e. 真空浓缩和喷雾干燥：

将酶解后的精制鱼糜漂洗水进行真空、减压低温浓缩，浓缩至固形物含量为10~20%后进行喷雾干燥，获得产品即为蛋白质-多肽营养基料。

2.根据权利要求1所述的利用鱼糜漂洗水制备营养基料的方法，其特征在于：所述的步骤b中调节精制鱼糜漂洗水pH值至7.5~8.6，温度为50~60℃。

3.根据权利要求1所述的利用鱼糜漂洗水制备营养基料的方法，其特征在于：所述的步骤c中酶解处理的温度控制在50~60℃，时间为15~60min。

4.根据权利要求1所述的利用鱼糜漂洗水制备营养基料的方法，其特征在于：所述的步骤d中固液分离中获得的酶解后精制鱼糜漂洗水，12000r/min离心5min后取上清液并测定氮含量，氮回收率≥98%时即酶解处理符合要求。

5.根据权利要求1所述的利用鱼糜漂洗水制备营养基料的方法，其特征在于：所述的固定化糜-胰蛋白酶的蛋白酶活力不低于1300U/g。

6.根据权利要求1所述的利用鱼糜漂洗水制备营养基料的方法，其特征在于：所述的鱼糜漂洗水包括来自海水鱼和淡水鱼鱼糜加工过程产生的漂洗水。

7.根据权利要求1-6任一所述的方法制备得到的蛋白质-多肽营养基料。