CN106359844A - 一种利用电子束辐照结合酶解技术制备水解鱼肉蛋白粉的方法 - Google Patents

Abstract

一种利用电子束辐照结合酶解技术制备水解鱼肉蛋白粉的方法，属于水产品深加工技术领域。本发明主要过程为：鱼肉（新鲜的、冷藏或冷冻）清洗干净后，经绞肉机破碎、电子束辐照、酶水解后加入麦芽糊精、乳化淀粉等，经乳化均质后通过喷雾干燥最终获得水解鱼肉蛋白粉。本发明在鱼肉蛋白酶水解之前进行电子束辐照处理，可松化鱼肉蛋白的组织结构，有利其酶水解时的蛋白质降解，可极大提高酶的效率，辐照兼有灭菌效果，可有效控制原料中各种微生物，酶水解时无需加热再冷却的工序；喷雾干燥前对水解鱼肉蛋白液进行乳化均质，效果为对鱼肉原料中可能带有脂肪酸油脂进行微胶囊化包埋处理，降低产品中脂肪酸油脂在加工及贮藏过程氧化水平，使产品质量更为稳定。

Description

一种利用电子束辐照结合酶解技术制备水解鱼肉蛋白粉的 方法

技术领域

一种利用电子束辐照结合酶解技术制备水解鱼肉蛋白粉的方法，本发明属于水产品深加工技术领域，涉及水产品保鲜加工。

背景技术

水产品深加工综合技术及其应用，是渔业产业的重要延续，随着我国水产捕捞和水产养殖的发展，水产品加工业逐步成为渔业产业的三大支柱产业之一，发展水产品深加工对于促进水产捕捞和养殖具有重要意义。水产品加工综合利用，不仅可以大大提高水产资源的附加值，还能带动与水产品深加工相关行业的发展，如食品加工机械、保鲜包装和食品调味品等行业的发展，有着显著的经济效益和社会效益。此外水产品加工副产物中含有大量的蛋白质、脂肪、矿物质和其他生物活性成分，充分利用这些加工副产物，如鱼肉加工制品的边角料，可以减少资源浪费，并且能够进一步提高水产品深加工的附加值。

本发明通过研究水产品深加工各种工艺的技术组合，旨在提高水产品深加工技术水平，进一步拓展水产品深加工制品及其在食品行业中应用。大量的研究表明，水解鱼蛋白的品质还是优于其整鱼肉蛋白浓缩物，酶解之后其制品的水溶性好、低脂、低灰分、高蛋白。早在70年代初Hale等人已发现到木瓜蛋白酶、胰蛋白酶、胃蛋白酶等蛋白酶比较适合鱼蛋白水解，随后国内外也有许多关于鱼肉蛋白酶水解研究和报导，Quaglia(1987)研究了沙丁鱼蛋白酶解后的产品营养价值和溶解度，随后又进一步研究沙丁鱼水解蛋白的水解度对其蛋白质结构和乳化特性的影响；研究显示鲢鱼经酶解后蛋白质含量丰富，且其蛋白质的氨基酸组成较平衡，具有一定的功能特性，更适宜于在食品加工中应用；陈毅华等研究采用酶水解法提取鲮鱼加工下脚料蛋白质与鱼油最佳工艺参数，获得了高含氨基氮的酶解液，综合这些国内外的文献报导，对于水产品蛋白质酶水解研究集中在酶解工艺技术参数方面，基本是围绕酶的选择，酶解的时间与温度对其水解度及产物组分等的影响，以及酶水解之后产物的功能特性，但对水产品酶水解之前的原料预处理的研究报导极少，采用高能电子束辐照预处理对鱼肉蛋白水解影响的研究，尚未发现任何报导。

目前关于酶水解鱼肉蛋白粉的专利还较少，王跃军等发明的一种海洋碱性蛋白酶894水解水产品加工下脚料制备抗氧化胶原肽的方法（授权公告号 CN 101230377 B），其方法是通过碱性蛋白酶894水解水产品加工下脚料，经脱脂等预处理后，再经碱性蛋白酶894酶水解，得到高活性高产率的抗氧化胶原肽，该方法制得的产品主要是作为抗氧化功能应用于食品工业、化妆品及医学等领域中；刘芬清等发明的一种淡水鱼蛋白活性多肽水解液的制备方法（专利号 ZL 200610019333.4），其方法是通过添加动物蛋白复合酶、风味酶进行水解，再加入酵母菌和乳酸菌发酵等去腥工艺流程，制备出的鱼蛋白活性多肽水解液，产品具有色泽乳白，风味好，浓郁、完全无腥味和苦味等特点，其小肽、寡肽、氨基酸含量高；张卫等发明一种利用鱼加工副产物生产鱼蛋白水解物的方法及其应用（公开号：CN104222481A），其方法是采用微波催化酶解，将酶解之后的鱼蛋白水解物应用于油炸食品后，可降低油炸食品含油量。分析这些与水产品蛋白质酶水解相关的专利，可以发现这些专利的重点在于鱼蛋白的酶解方法，与本发明的方法比较，其所涉及的工序较为简单，制备的产品重点在于应用酶水解之后产品的功能性，产品基本为液态水解液，这与本发明通过多种工艺的技术组合，获得水解鱼肉蛋白粉有着很大的不同。同时本发明方法主要是针对实际生产而研究的，充分考虑水解鱼肉蛋白粉实际生产特点，综合了高能电子束辐照技术、酶水解技术、微胶囊化包埋技术及喷雾干燥技术，通过这一系列的技术组合，强调发明实际应用的可操作性及技术创新性，与目前这些仅限于单一酶水解研究报导和专利相比有着本质的区别，所以本发明关于一种利用电子束辐照结合酶解技术制备水解鱼肉蛋白粉的方法，在国内外尚属首创。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用电子束辐照结合酶解技术制备水解鱼肉蛋白粉的方法，涉及水产品保鲜加工技术领域。本发明的主要过程为：鱼肉（新鲜的、冷藏或冷冻）清洗干净后，经绞肉机破碎、电子束辐照、酶水解后加入麦芽糊精、乳化淀粉等原料，经乳化均质后通过喷雾干燥最终获得水解鱼肉蛋白粉。本发明的创新之处：一是在鱼肉蛋白酶水解之前进行电子束辐照处理，其效果是电子束可松化鱼肉蛋白的组织结构，使得蛋白质水解酶可以有效渗入，与鱼肉蛋白质更充分接触，实现有效提高其酶水解时的蛋白质降解效率，同时由于电子束辐照具有灭菌的效果，能够有效杀灭原料中各种微生物，使得鱼肉蛋白酶水解时无需加热再冷却的工序，极大简化了鱼肉蛋白质酶水解生产操作工艺，起到了降低生产能耗及提高生产效率作用；本发现创新之处：二是在喷雾干燥之前对水解鱼肉蛋白液进行乳化均质处理，其效果是对鱼肉原料中可能带有脂肪酸油脂进行微胶囊化包埋处理，减少产品中脂肪酸油脂在加工及贮藏过程氧化，此外经酶水解之后的鱼肉蛋白液中含有更多的可溶性多肽，这些可溶性蛋白质本身也具有一定的乳化功能，因此通过水解之后产生的可溶性蛋白质与添加乳化淀粉二者相互协同作用，进一步增加鱼肉蛋白水解液整个组织乳化的效果，有效包埋鱼肉原料中含有各种脂肪酸油脂，使得最终产品质量更为稳定。

本发明的技术方案：一种利用电子束辐照结合酶解技术制备水解鱼肉蛋白粉的方法，有别传统鱼肉蛋白粉的加工方法，创新性地采用高能电子束辐照结合酶解与微胶囊化包埋技术，可以有效提高鱼肉蛋白的水解速率和效率，保护产品中脂肪酸油脂成份，获得高品质水解鱼肉蛋白粉，本发明的主要过程为：鱼肉（新鲜、冷藏或冷冻）清洗干净后，经绞肉机破碎、电子束辐照、酶水解后加入麦芽糊精、乳化淀粉等原料，经乳化均质后通过喷雾干燥最终获得水解鱼肉蛋白粉。

1. 原料预处理：本发明所使用的原料鱼肉，可以是新鲜、冷藏或冷冻的鱼肉，或者是肉鱼制品加工中边角料，所有原料均要去除其腹腔的内容物（如内脏、鱼鳃等杂质），冷冻鱼肉需要解冻处理，预处理后的鱼肉清洗干净、沥干，之后通过绞肉机破碎，绞肉机网板的孔径为10-12mm。

2. 高能电子束辐照处理：1）破碎之后的鱼肉装入PE袋中，并均匀平铺放入金属托盘中，并控制原料肉厚度基本均匀，且厚度不超过6.0 cm；2）高能电子束辐照处理技术参数：电子束的输出能量为10MeV，高能电子束扫描器与产品的距离为520mm，扫描频率为200-300pps，扫描宽度500 mm，辐射托盘在扫描器束下传动速度为6.0-7.0 m/min，电子束辐照有效吸收剂量控制在4-5 kGy。

3. 酶水解工艺：1）辐照之后的鱼肉投入酶水解罐中，同时加入适量的水，加水量为1.0-1.2倍原料重量；2）开启搅拌器，搅拌速度为40rpm，控制pH值在7.0-7.5范围，打开加热装置，控制酶解温度在50-55℃；3）本发明中所采用的两种酶，风味蛋白酶(Flavorzyme)和碱性蛋白酶(Alcalae 2.4L)，酶的用量根据酶活力和原料质量进行计算，其中风味蛋白酶(Flavorzyme)的用量为300-400 u/g，碱性蛋白酶(Alcalae 2.4L)的用量为700-900 u/g，两种酶同时加入，酶水解时间控制在60-80min，之后升温至90-95℃灭酶，灭酶时间为10min。

4.乳化均质：加入乳化淀粉、麦芽糊精、食盐于灭酶之后的水解鱼肉蛋白液中，添加量按原料质量进行计算，添加量分别为原料质量的5%，8%，6%，添加后搅拌速度调整到80-100rpm，温度保持在70-80℃，搅拌15min后温度降至40-50℃准备开始均质机乳化处理，乳化采用高压均质机处理，均质两遍，第一遍的均质压力控制要求为均质机低压为1-2MPa，均质机高压控制在25±1MPa，第二遍的均质压力控制要求为均质机低压为2-3MPa，均质机高压控制在10±1MPa，其中第一遍乳化处理之前需要对酶水解液过滤处理，过滤网的目数为80-100目。

5. 喷雾干燥：本发明的喷雾干燥采用离心式喷雾干燥机，离心喷化盘的直径为150mm，喷雾干燥控制工艺参数为进风温度180-190℃，出风温度98±1℃，雾化盘的转速为15000 rpm。

原料是新鲜、冷藏或冷冻水产品，如鲢鱼、秋刀鱼、黄鱼；或水产品加工制品的边角料，如鳗鱼、沙丁鱼的边角料；所述的乳化淀粉为辛烯基琥珀酸淀粉酯。

本发明的有益效果：与背景技术比较，本发明采用电子束辐照结合酶解技术制备水解鱼肉蛋白粉的方法，其突出特点是利用高能电子束辐照灭菌及对鱼肉蛋白组织的松弛作用，可以有效提高鱼蛋白的酶水解效率，进一步利用水解后可溶性蛋白质的增加，结合外加乳化淀粉，对原料中含有的脂肪酸油脂进行微胶囊化包埋处理，且通过均质处理产品的口感更为细腻，产品贮藏的稳定性更强。其有益效果具体表现在以下方面：

1、电子束辐照能够有效杀灭初始鱼肉原料中微生物，提高产品的安全性，水产品（包括海产品）中常见的致病微生物是副溶血性弧菌、沙门氏菌属、志贺氏菌属、埃希氏菌属、肉毒梭菌、霍乱弧菌及肠道病毒等，这些病原性致病菌对辐照极为敏感，研究表明，当辐照剂量达1.5kGy时，就能杀死90%新鲜冷冻水产品中的微生物，而当辐照2.5kGy时，灭菌率就达99%以上新鲜冷冻水产品中的微生物。

2、提高鱼肉蛋白的酶水解效率，缩短酶水解时间，降低生产能耗，鱼肉经辐照之后，在酶解时无需对原料进行灭菌处理，通常蛋白质酶水解之前需要对原料加热灭菌，之后再冷却，被水解的鱼肉经辐照，微生物的含量极少，酶水解处于在安全条件下，同时简化了生产工艺，此外辐照对鱼肉组织的松弛作用，生物酶的渗入其组织内部更为容易，可与大分子蛋白质更充分的结合，从而提高了酶解效率，缩短生产加工周期。

3、对鱼肉水解液中脂肪酸油脂进行了微胶囊化包埋处理，由于水产品均含有不同组分脂肪酸，特别是不饱和脂肪酸，极易氧化，本发明对酶解之后的水解液进行了乳化均质处理，利用酶解之后的可溶性蛋白质本身具有一定的乳化效果，通过添加乳化淀粉，二者的乳化协同作用，使得水解液中含有各种脂肪酸油脂与乳化剂、麦芽糊精形成稳定的微胶囊结构，脂肪酸油脂被包埋在壁材乳化淀粉、麦芽糊精及水解后鱼蛋白中间，与外界的空气隔绝，从而最大程度减缓其被氧化的水平；此外，本发明采用喷雾干燥方法，其干燥时间短，对产品香气及色泽影响小，从而加工成酶水解鱼肉蛋白粉的品质稳定性强。

综合而论，本发明采用高能电子束辐照技术、酶水解技术及微胶囊化包埋技术，充分利用这些技术的特点，形成一种酶水解鱼肉蛋白粉的组合加工技术，可以有效提高生产效率、简化生产工艺、缩短生产周期，产品品质稳定性强。

具体实施方式

实施例1：酶水解新鲜鲢鱼蛋白粉的制备方法

依本发明所述的方法，新鲜鲢鱼进行宰杀处理，去除其内脏、鱼鳃等，清洗干净后放在塑料中转筐中沥干，经网板孔径为12mm的绞肉机粗碎；粗碎后的鲢鱼肉装入PE袋中，平铺在电子束辐照专用的金属托盘上，控制原料肉厚度基本均匀且厚度不超过6.0 cm，高能电子束辐射处理技术参数为电子束的输出能量为10MeV，高能电子束扫描器与产品的距离为520mm，扫描频率为200pps，扫描宽度500 mm，辐射托盘在扫描器束下传动速度为6.5m/min，电子束辐照有效吸收剂量控制在4kGy；辐照之后的鲢鱼肉投入酶水解罐中，同时加入其质量相同的水量，开启搅拌器，搅拌转速为40rpm，控制pH值在7.0-7.5范围，打开加热装置，当温度达50-55℃范围时，依据原料的质量计算加酶量，风味蛋白酶(Flavorzyme)的用量为400 u/g，碱性蛋白酶(Alcalae 2.4L)的用量为800u/g，两种酶同时加入，酶水解时间为60min，之后升温至90-95℃灭酶，灭酶时间为10min；灭酶完成后，依原料的质量计算加入5%乳化淀粉、8%麦芽糊精、6%食盐，搅拌速度调整到80rpm，温度保持在70-80℃，搅拌15min后温度降至45℃准备开始乳化均质处理，乳化均质两遍，第一遍乳化时料液需经100目筛网过滤处理，第一遍均质压力为均质机低压控制在1MPa，均质机高压控制在25±1MPa，第二遍的均质压力为均质机低压控制在3MPa，均质机高压控制在10±1MPa；乳化均质后的料液进行喷雾干燥，采用离心喷雾干燥，离心喷化盘的直径为150mm，喷雾干燥进风温度控制在180℃，出风温度98±1℃，雾化盘的转速为15000 rpm，经喷雾干燥之后即可获得酶水解新鲜鲢鱼蛋白粉。

实施例2：冷冻秋刀鱼酶水解蛋白粉的制备方法

依本发明所述的方法，冷冻秋刀鱼进行解冻，解冻可采用流动水方式，解冻完成后去除其内脏、鱼鳃等，清洗干净后放在塑料中转筐中沥干，经网板孔径为12mm的绞肉机粗碎；粗碎后的鱼肉装入PE袋中，平铺在电子束辐照专用的金属托盘上，控制原料肉厚度基本均匀且厚度不超过6.0 cm，高能电子束辐射处理技术参数为电子束的输出能量为10MeV，高能电子束扫描器与产品的距离为520mm，扫描频率为300pps，扫描宽度500 mm，辐照托盘在扫描器束下传动速度为6m/min，电子束辐照有效吸收剂量控制在5kGy；辐照之后的原料投入酶水解罐中，同时加入其质量1.1倍的水，开启搅拌器，搅拌转速为40rpm，控制pH值在7.0-7.5范围，打开加热装置，当温度达50-55℃范围时，依据原料的质量计算加酶量，风味蛋白酶(Flavorzyme)的用量为300 u/g，碱性蛋白酶(Alcalae 2.4L)的用量为900u/g，两种酶同时加入，酶水解时间为70min，之后升温至90-95℃灭酶，灭酶时间为10min；完成灭酶后，依原料的质量计算加入5%乳化淀粉、8%麦芽糊精、6%食盐，搅拌速度调整到80rpm，温度保持在70-80℃，搅拌15min后温度降至45℃准备开始均质机乳化处理，乳化均质两遍，第一遍乳化时料液需经100目筛网过滤处理，第一遍均质压力为均质机低压控制在2MPa，均质机高压控制在25±1MPa，第二遍的均质压力为均质机低压控制在2MPa，均质机高压控制在10±1MPa；乳化均质后的料液进行喷雾干燥，采用离心喷雾干燥，离心喷化盘的直径为150mm，喷雾干燥进风温度控制在185℃，出风温度98±1℃，雾化盘的转速为15000 rpm，经喷雾干燥之后即可获得冷冻秋刀鱼酶水解蛋白粉。

实施例3：加工鳗鱼边角料的酶水解蛋白粉制备方法

依本发明所述的方法，通常加工鳗鱼边角料是冷冻品，需对原料解冻处理，解冻后剔除原料中较大骨头等杂质，清洗干净后放在塑料中转筐中沥干，经网板孔径为10mm的绞肉机粗碎；粗碎后的鱼肉装入PE袋中，平铺在电子束辐照专用的金属托盘上，控制原料厚度基本均匀且厚度不超过6.0 cm，高能电子束辐射处理技术参数为电子束的输出能量为10MeV，高能电子束扫描器与产品的距离为520mm，扫描频率为300pps，扫描宽度500 mm，辐射托盘在扫描器束下传动速度为6m/min，电子束辐射有效吸收剂量控制在5kGy；辐照之后的原料投入酶水解罐中，同时加入其质量1.2倍的水，开启搅拌器，搅拌转速为40rpm，控制pH值在7.0-7.5范围，打开加热装置，当温度达50-55℃范围时，依据原料的质量计算加酶量，风味蛋白酶(Flavorzyme)的用量为400 u/g，碱性蛋白酶(Alcalae 2.4L)的用量为900u/g，两种酶同时加入，酶水解时间为80min，之后升温至90-95℃灭酶，灭酶时间为10min；完成灭酶后，依原料的质量计算加入5%乳化淀粉、8%麦芽糊精、6%食盐，搅拌速度调整至100 rpm，温度保持在70-80℃，搅拌15min后温度降至45℃准备开始均质机乳化处理，乳化均质两遍，第一遍乳化时料液需要经80目筛网过滤，第一遍均质压力为均质机低压控制在2MPa，均质机高压控制在25±1MPa，第二遍的均质压力为均质机低压控制在3MPa，均质机高压控制在10±1MPa；乳化均质后的料液进行喷雾干燥，采用离心喷雾干燥，离心喷化盘的直径为150mm，喷雾干燥进风温度控制在190℃，出风温度98±1℃，雾化盘的转速为15000 rpm，经喷雾干燥之后即可获得鳗鱼边角料的酶水解蛋白粉。

Claims (2)

1.一种利用电子束辐照结合酶解技术制备水解鱼肉蛋白粉的方法，其特征在于加工的主要过程为：新鲜、冷藏或冷冻的鱼肉清洗干净后，经绞肉机破碎、电子束辐照、酶水解、乳化均质、最后通过喷雾干燥获得水解鱼肉蛋白粉；

（1）原料预处理：原料鱼肉经解冻或不解冻，除其内脏、鱼鳃及杂质，清洗干净后沥干，通过网板的孔径为10-12mm绞肉机破碎；

（2）高能电子束辐照处理：破碎之后的鱼肉装入PE袋中，均匀平铺在高能电子束辐照专用的金属托盘中，厚度不超过6.0 cm，高能电子束辐照处理技术参数是电子束的输出能量为10MeV，高能电子束扫描器与产品的距离为520mm，扫描频率为200-300pps，扫描宽度500mm，辐射托盘在扫描器束下传动速度为6.0-7.0 m/min，电子束辐照有效吸收剂量为4-5kGy；

（3）酶水解工艺：辐照后的鱼肉投入酶水解罐中，加入原料质量1.0-1.2倍的水，开启搅拌器，搅拌速度为40rpm，控制pH 7.0-7.5，酶解温度50-55℃，采用风味蛋白酶Flavorzyme和碱性蛋白酶Alcalae 2.4L进行酶水解，酶的用量依据酶活力和原料的质量进行计算，其中风味蛋白酶Flavorzyme的用量为300-400 u/g，碱性蛋白酶Alcalae 2.4L的用量为700-900 u/g，两种酶同时加入，酶水解时间60-80min，灭酶温度为90-95℃，灭酶时间10min；

（4）乳化均质：根据原料质量计算加入乳化淀粉、麦芽糊精、食盐，添加量分别为原料质量的5%，8%，6%，添加后搅拌速度为80-100rpm，温度保持在70-80℃，搅拌15min后温度降至40-50℃后开始均质机乳化处理，乳化处理之前的料液需要过滤处理，过滤筛网的目数为80-100目；乳化采用高压均质机处理，均质两遍，第一遍的均质压力为均质机低压1-2MPa，均质机高压控制在25±1MPa，第二遍的均质压力为均质机低压2-3MPa，均质机高压控制在10±1MPa；

（5）喷雾干燥：喷雾干燥采用离心式喷雾干燥机，离心喷化盘的直径为150mm，喷雾干燥控制工艺参数为进风温度180-190℃，出风温度98±1℃，雾化盘的转速为15000 rpm。

2.根据权利要求1所述的利用电子束辐照结合酶解技术制备水解鱼肉蛋白粉的方法，其特征在于原料是新鲜、冷藏或冷冻水产品，如鲢鱼、秋刀鱼、黄鱼；或水产品加工制品的边角料，如鳗鱼、沙丁鱼的边角料；所述的乳化淀粉为辛烯基琥珀酸淀粉酯。