CN107811162A - 一种海产小糠虾脱苦酶解制备易保藏全虾浆的方法及应用 - Google Patents

一种海产小糠虾脱苦酶解制备易保藏全虾浆的方法及应用 Download PDF

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Abstract

一种海产小糠虾酶解制备易保藏且富含小肽的全虾浆的方法，包括如下步骤：1）颗粒化，将以新鲜海产小糠虾全鱼为原料虾，粉碎至最大尺寸在3mm以下的蛋白颗粒；2）微粒化，超高速剪切至150目以上的蛋白微粒浆；3）微小化，沸煮后冷却，超声探头作用微小化超声波，制得微小粒蛋白活化浆；4）酶解，将原料鱼重0.01～2wt%的蛋白酶固定于分散载体表面，然后将分散载体均匀固定于多个预置体表面，微波、超声、微小粒蛋白活化浆浸入到预置体表面酶解反应循环交替施加10‑20min/次，总酶解反应时间20～60min，得到酶解蛋白浆；灭菌发酵，真空浓缩至水分含量为40‑60wt%，即得易保藏且富含小肽的海产小糠虾酶解全虾浆；所述制备方法，能替代虾粉作为水产养殖的饲料蛋白源。

Description

一种海产小糠虾脱苦酶解制备易保藏全虾浆的方法及应用
技术领域
本发明涉及一种蛋白质酶解技术领域，具体为一种海产小糠虾酶解制备易保藏全虾浆的方法及应用。
背景技术
鱼虾饲料中的一个重要且成本较高的原料是蛋白质。种类丰富的海洋鱼类是蛋白酶解的主要对象，海洋蛋白酶解后，其水解产物之一是小肽。小肽应为小分子肽的总称, 既包括2～3个氨基酸残基的分子学小肽, 也包括氨基酸残基低于10个的寡肽, 即在实际应用中, 氨基酸残基在10个左右的小分子小肽产品均可归为小肽产品。小肽具有很好的功能特性，不仅能够被有机体以完整的形式快速吸收，直接参与组织蛋白的合成，而且具有抗菌和提高免疫力的生理功能，实现了蛋白质的高值化。研究证明，小肽替代一定比例的鱼粉作为饲料饲喂养殖鱼，除了可以促进养殖鱼生长外，还可增强饲喂养殖鱼的自身免疫功能，降低它们的疾病发生率。
糠虾，俗称虾几，是一种海产微型虾，体形略侧扁，体表呈灰色，体长2～15mm，在我国辽东半岛、浙江和广东沿海一带均有分布。糠虾的营养价值极高，蛋白质、脂质和微量元素含量极为丰富。由于体形微小，甲壳微薄，肉质细嫩，糠虾脱离海水后会出现自溶的现象，新鲜度难以维持，可供食用部分较少。因而渔民捕获的糠虾绝大多数被虾粉加工企业收购，经过蒸煮、压榨、烘干和粉碎等工序加工制成虾粉，作为饲料蛋白添加剂出售。
因此，如何很好地利用低值虾来生产高值的虾产品是很有社会价值的努力方向。酶解糠虾得到富含小肽的虾浆就是其中一条可行之路。
然而，蛋白酶解的机制非常复杂，除了提高酶解效率，去除苦味业已成为大家追求的目标。问题提出如下：
1）酶解效率低。常规的水浴酶解需要55-65℃、7小时以上, 费时费力，还容易变质；由于游离酶自身的缺陷, 使酶解反应不利于多肽的生产制备, 例如: 游离酶在酸、碱、热及有机溶剂等介质中易变性, 活性降低或丧失；酶在反应后溶液中残留, 造成酶反应难以连续化与自动化。
2）有苦味，蛋白水解产物的苦味主要是水解产物中的苦味肽引起的，酶水解蛋白质破坏了原有蛋白的结构,使原来隐藏于分子内部的疏水性氨基酸如亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸等暴露于分子表面, 因而酶的水解产物都有不同程度的苦味产生。这些含有疏水性氨基酸残基的苦味肽，其链长从2、3到十几个氨基酸不等。苦味肽成为酶解糠虾产物应用于水产养殖的一个主要障碍。虾浆再好，富含小肽，但用于饲喂养殖对虾，对虾不爱吃，这也是酶解糠虾产品推广的最主要障碍。苦味肽即使微摩尔也可被检测到, 而且苦味的感觉也比甜味、咸味及酸味持续的时间长, 因此单纯的苦味是养殖鱼虾类拒食苦味物质的根本原因。
如何脱苦，摆在了蛋白质水解的面前。脱苦，但还需考虑脱苦操作不会影响水解肽损失或破坏。常用的方法是：
1）过滤去除，活性炭吸附，或者超滤膜过滤去除。但是酶解法生产鱼/虾浆时，首先是不用去色，活性炭只能除色，而超滤膜太精细成本很高，因此超滤膜和活性炭并不适用。
2）掩盖，比如咖啡因的苦味，当加入蔗糖时苦味被掩盖或者说被抑制，即味觉细胞感觉没有那么苦了。
总之，如何高效率酶解、低成本脱苦得到富含小肽的全虾浆，是急需解决的工艺难题。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的是高效率酶解、干净脱苦且不损肽地得到富含小肽的全虾浆，提供一种海产小糠虾酶解制备易保藏全虾浆的的方法及应用。
本发明是这样实现的，一种海产小糠虾酶解制备易保藏且富含小肽的全虾浆的方法，包括如下步骤：
1）颗粒化，将以新鲜海产小糠虾为原料虾，冷冻干燥至含水量在50wt%-70wt%，粉碎至最大尺寸在3mm以下的蛋白颗粒；
2）微粒化，按照蛋白颗粒与水质量比1:0.2在蛋白颗粒中加入0-3℃纯水，超高速剪切至150目以上的蛋白微粒浆, 加纯水至原料虾与水质量比为1:0.5～5；
3）微小化，蛋白微粒浆进行微波包围加热，90-100℃沸煮10-20min，冷却至微小化温度55℃～75℃，超声探头伸入蛋白微粒浆中作用微小化超声波，使得蛋白微粒浆的蛋白微粒直径减小到微米级或微米级以下，制得微小粒蛋白活化浆；
4）酶解，对微小粒蛋白活化浆进行微波包围加热至酶解反应温度40℃～65℃，将原料鱼重0.01～2wt%的蛋白酶固定于分散载体表面，然后将分散载体均匀固定于多个预置体表面，微波、超声、微小粒蛋白活化浆浸入到预置体表面酶解反应循环交替施加10-20min/次，总酶解反应时间20～60min，得到酶解蛋白浆；
5）选择性分离，对酶解蛋白浆进行多级增压过滤，从酶解蛋白浆中选择性分离出分子量在1000-4000Da的低聚肽，剩余酶解蛋白浆为脱苦酶解蛋白浆；
6）灭菌，对所述脱苦酶解蛋白浆微波包围加热至90℃～100℃，恒温15-20min，冷却；
7) 发酵，将乳酸菌和丙酸杆菌按照1～10%接种量接种至全虾酶解液，于25～40℃发酵2～8h，分离上清液，真空浓缩至水分含量为40-60wt%，即得易保藏且富含小肽的海产小糠虾酶解全虾浆；
步骤1）-7）均在残氧量<5%的氮气保护环境中进行。
进一步地，所述预置体是聚乙烯板，分散载体固定于多个预置体表面，是指将所述分散载体均匀粘结到薄聚乙烯板的上下表面，最后将多个薄聚乙烯板格间隔组装而成多个同心圆环形组成的格栅板。
进一步地，所述预置体是薄膜，所述薄膜上表面间隔排列有多条隔离凸棱，所述隔离凸棱呈相同周期的正弦曲线，所述薄膜上下表面均匀粘结有分散载体，然后薄膜绕轴外周面卷绕成一定直径的预置体卷绕体。
进一步地，所述微波包围加热，是指管形容器周壁间隔装有多个微波发生器，对蛋白微粒浆进行微波包围加热。
进一步地，所述作用微小化超声波，直径10-40mm超声探头伸入管形容器距离管中心1/3深处，多个超声探头在盛放槽长度方向上间隔布置，以频率20-40kHz，场强70-100w/cm2，超声作用3-10分钟。
一种所述海产小糠虾酶解制备易保藏且富含小肽的全虾浆的方法使用的交替作用装置，所述微波、超声、微小粒蛋白活化浆浸入到预置体中酶解反应循环交替施加是通过交替作用装置来实现，所述交替作用装置包括首尾相连的酶固定化反应管、微波管和超声波管，所述格栅板或所述预置体卷绕体固定在酶固定化反应管中，浆液以一定压力充满所述交替作用装置，并浆液在交替作用装置中每一定间歇时间后在交替作用装置循环一次；间歇时间期间，微波管中浆液接受微波作用，超声波管中浆液接受超声波作用，酶固定化反应管中发生酶解反应。
一种所述海产小糠虾脱苦酶解制备易保藏且富含小肽的全虾浆方法得到的易保藏的调味全虾浆，所述选择性分离出的分子量在1000-4000Da的低聚肽成为低聚肽基；发酵：所述低聚肽基中加入乳酸菌和丙酸杆菌按照1～10%接种量接种至全虾酶解液，于25～40℃发酵2～8h，得到发酵全虾浆；调味：发酵全虾浆加入野菊花提取液，搅拌，真空浓缩至水分含量为40-60wt%，即得易保藏的调味全虾浆。
一种所述海产小糠虾酶解制备易保藏且富含小肽的全虾浆的方法中使用的多级增压过滤装置，包括倒锥环形筒，所述倒锥环形筒入口、中间和出口分别固定有第一级过滤膜、第二级过滤膜和第三级过滤膜，内锥壁设有反冲口，倒锥环形筒内锥壁轴线上滑动设有锥塞，锥塞前移堵塞所述反冲口，锥塞后移放开所述反冲口。
一种所述海产小糠虾酶解制备易保藏且富含小肽的全虾浆的方法得到的易保藏且富含小肽的海产小糠虾酶解全虾浆，所述海产小糠虾酶解全虾浆呈膏状，其中氨基酸残基在10个以下的小分子小肽含量为15～20 wt%。
一种所述易保藏且富含小肽的海产小糠虾酶解全虾浆在水产养殖中的应用，用占虾粉总重量至少10wt%的所述海产小糠虾酶解全虾浆替代虾粉连续饲喂养殖虾类。
本发明通过主要改进以下几点来达到“如何高效率酶解、低成本脱苦得到富含小肽的全虾浆”的目的，
增效方面的改进：
1、颗粒化->微粒化->微小化，为酶解蛋白源创造小分子化的条件
（1）逐级配合做到尽可能的微小化
蛋白酶解至少分为两个阶段，第一步，酶分子与小的蛋白颗粒连接；第二步，水解发生，释放出大量可溶性肽和氨基酸。
本发明的步骤1）-3）的目的就是为了得到尽可能小的蛋白颗粒，步骤1）先分级粉碎到最大尺寸在3mm以下，步骤2）高速剪切成微粒浆，步骤3）蒸煮后超声振动微小化，超声波是振动频率大于20KHz的一种纵波，超声作用在液体介质产生空化作用，超声可使液体介质中形成微泡，随后微泡破裂，利于蛋白质粒径微小化。
（2）低成本微小化到150目以上是不易做到的。
微粒化的实现属于自己的微小创新，用的是土办法。现有技术做到150目以上的粉碎粒度，必须购买超微细粉碎机或者胶体磨或流化床气流粉碎机，这些设备是非常昂贵的。而做鱼粉替代品均是小微企业，投资购买这么高大上的机器不现实，但又想达到这一目的，怎么办。
高速剪切，小旋转叶片，用转速超过30000转/分的进口超高速电机驱动，叶片高速剪切液体分散的蛋白颗粒，为增加剪切效果，在叶片周围加装锥套，锥套对流体有聚拢作用，该锥套内壁有凸棱，增加撞击效果。加装锥套后，叶片在锥套的聚拢下高速搅动剪切，锥套中液体高度比周围高出一截，形成对锥套外围液体的抽吸作用，锥套外围蛋白颗粒不断被吸入锥套被剪切粉碎。经激光检测，剪切粉碎粒度在150目以上。也就是说，本发明用超高速电机的小投资解决了高速剪切至150目粒度的技术问题，低成本。
上述实现的关键点是高转速驱动小叶片在锥套内剪切，每5-10分钟能出5kg微粒浆，因此每分钟产出效率不高，有待改进。
、先冻后热，超声波和微波的小分子活化，产生从蛋白微粒浆->蛋白活化浆的激活作用
步骤1）的冷冻，步骤2）中微波包围加热沸煮，步骤4）酶解反应前的微波、超声交替施加，一方面先冻后热，冷热冲击，松散了蛋白质颗粒组织结构；另一方面，利用微波，使得液体介质的极性分子在微波高频电场作用下反复快速取向转动而摩擦生热，这种加热是从物质内部开始，很快达到所需用的温度；超声振动使得极性分子的反复快速取向转动，也使得蛋白质结构更加松散，超声波不但利用空化作用使得蛋白质粒径微小化，同时高场强的超声波能够将更多的疏水性基团暴露到蛋白质分子表面。暴露出更多可与酶结合的作用点，加快水解反应，水解度大大提高
因此，本发明通过先冻后热，超声波与微波的共同作用，产生了从蛋白微粒浆->蛋白活化浆的激活作用。
、蛋白酶分子与液体介质接触的分散化接触，酶解时间大大减少
前面两方面的作用已经使得蛋白质酶解具有了微小且活化的蛋白颗粒了，这已经大大加快了蛋白酶酶解的速度了,已经能够实现快速酶解了。酶解过程中的周期性搅拌就是为了让蛋白酶更均匀地分散在更多需要水解的小分子颗粒周围。
蛋白酶解至少分为两个阶段，第一步，酶分子与小的蛋白颗粒连接；第二步，水解发生，释放出大量可溶性肽和氨基酸。为了更快地在第一步中使得更多的酶分子与小的蛋白颗粒接触，本发明采用了蛋白酶分散载体化，然后将载体均匀分散并固定于预置体表面的方法，比如格栅板或聚乙烯棒，既做到分散接触，又可随时回收蛋白酶，加快了酶解反应速度,酶解时间由现有技术的7小时以上减小到20-60min。
、微波、超声、酶解的交替作用
对于步骤4）的酶解，设计了交替作用装置，对微小粒蛋白活化浆进行微波、超声和酶解的交替施加，该交替作用装置由首尾连接的所述交替作用装置包括首尾连通的酶固定化反应管、微波管和超声波管，该交替作用装置效率高，大大提高了浆液的酶解度，使得小肽含量达到15-20wt%。
脱苦方面的改进：
1、倒锥环形筒入口、中间、出口装三级滤膜板
倒锥环形筒入口、中间、出口装三级滤膜板，液体以一定压力作用在入口过滤膜上，通过过滤膜的液体压力必然减小，为了弥补这种压力递减，设计了倒锥环形筒，倒锥环形筒使得三级过滤横截面逐级减少，第一级前、第一级至第二级、第二级至第三级的渗透压力逐级增大。
、内锥壁的反冲口、锥塞配合
通过设置内锥壁的反冲口、锥塞配合，使得过滤装置可蒸汽杀菌，也可将截留液体反冲洗，反冲洗时是从第三级、第二级、第一级滤膜板，通过的横截面逐级增大，反冲所需压力逐级降低，大大方便了反冲洗进而利于循环使用，大大降低了分离成本，比起购买超滤设备，仅仅脱苦工序的费用，每吨比购买使用超微滤设备降低500-700元。
所述海产小糠虾酶解制备易保藏且富含小肽的全虾浆的方法，酶解效率高，脱苦成本低，能替代虾粉用于水产养殖，可作为水产养殖的经济饲料的饲料蛋白源。
附图说明
图1为发明海产小糠虾酶解制备易保藏且富含小肽的全虾浆的方法的交替作用装置示意图。
图2为发明海产小糠虾酶解制备易保藏且富含小肽的全虾浆的方法的预置体卷绕体的横截面图。
图3为发明海产小糠虾酶解制备易保藏且富含小肽的全虾浆的方法的预置体卷绕体的展开图。
图4为本发明海产小糠虾酶解制备易保藏且富含小肽的全虾浆的方法的多级增压过滤装置的处于增压过滤状态的主剖视图。
图5为本发明海产小糠虾酶解制备易保藏且富含小肽的全虾浆的方法的多级增压过滤装置的处于减压反洗状态的主剖视图。
图6为本发明海产小糠虾酶解制备易保藏且富含小肽的全虾浆的方法的多级增压过滤装置的冲洗干净时的示意图。
1 酶固定化反应管，2 微波管，3 超声管，4 微波发生器，5 预置体卷绕体，6 超声探头，7 入口泵，8 循环泵，9 排空泵，10 中间阀，11 入口阀，12 出口阀，13 进气阀，14 排气阀 ，
5.1 轴，5.2薄膜，5.3隔离凸棱，5.4 分散载体，
20 多级增压过滤装置，21 倒锥环形筒，22 第一级过滤膜，23 第二级过滤膜，24 第三级过滤膜，25 锥塞，26 导向件，27 入液管，28 出液管，29 反冲管，30 第一反洗口，31 第二反洗口，
32 闭水塞。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作详细说明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
一种海产小糠虾酶解制备富含小肽的全虾浆的制备方法，包括如下步骤：
1）颗粒化，将以新鲜海产小糠虾全鱼为原料虾，冷冻干燥至含水量在50wt%-70wt%，分级粉碎至3mm以下的蛋白颗粒；
2）微粒化，按照蛋白颗粒与水质量比1:0.2在蛋白颗粒中加入0-3℃纯水，超高速剪切至150目以上的蛋白微粒浆, 加纯水至原料虾与水质量比为1:0.5～5； 较优地，料水质量比为1:0.5～2。
具体地，剪切刀片旋转直径在20-40mm，电机转速在30000转以上，刀片周围设有锥形聚拢罩，锥形罩内壁间隔设有碰撞凸棱，凸棱高出内锥面3-5mm。激光粒度检测，微粒浆中颗最大长度在0.1mm以下，即150目以上。从颗粒分布来看，鱼骨、鱼鳞由于较硬，粉碎粒度最小，集中在200目以上，而鱼肉蛋白，由于其在水中软化而粒度稍大，集中在150-170目居多。
3）微小化，蛋白微粒浆进行微波包围加热，90-100℃沸煮10-20min，冷却至微小化温度55℃～75℃，超声探头伸入蛋白微粒浆中作用微小化超声波，使得蛋白微粒浆的蛋白微粒直径减小到微米级或微米级以下，制得微小粒蛋白活化浆；
4）酶解，对微小粒蛋白活化浆进行微波包围加热至酶解反应温度40℃～65℃，将原料虾重0.01～2%的蛋白酶固定于分散载体表面，然后将分散载体固定于多个预置体表面，微小粒蛋白活化浆浸入预置体酶解反应、微波、超声波循环交替施加10-20min，总酶解反应时间20～60min，得到酶解蛋白浆；
5)选择性分离，对酶解蛋白浆进行多级增压过滤，从酶解蛋白浆中选择性分离出分子量在1000-4000Da的低聚肽，剩余酶解蛋白浆为脱苦酶解蛋白浆；
6）灭菌，对所述脱苦酶解蛋白浆微波包围加热至90℃～100℃，恒温15-20min，冷却；
7）发酵，将乳酸菌和丙酸杆菌按照1～10%接种量接种至全虾酶解液，于25～40℃发酵2～8h，分离上清液，真空浓缩至水分含量为40-60wt%，即得易保藏且富含小肽的海产小糠虾酶解全虾浆；
更为优选的是，酶解清液经真空浓缩至水分含量50～60%，保证浓缩液具有一定的流动性。
步骤1）-7）均在残氧量<5%的氮气保护环境中进行。
对于步骤4），所述蛋白酶分散载体化，制备30-500nm粒径的Fe3O4磁性纳米颗粒，对Fe3O4磁性纳米粒子进行表面处理，采用硅烷修饰到Fe3O4磁性纳米颗粒表面得到微磁核，具体如：3-氨丙基-三乙氧基硅烷。利用双硫氰苄或者戊二醛作为偶联剂，将蛋白酶共价偶联到微磁核表面得到分散的硅核酶颗粒。
预置体是格栅板，分散载体固定于多个格栅板表面，是指，将所述硅核酶颗粒均匀粘结到薄聚乙烯板的上下表面，最后将多个薄聚乙烯板格间隔组装而成格栅板。格栅板间隔距离5-8mm。在聚乙烯薄板上下表面涂热固性树脂，使硅核酶颗粒带有同一种静电荷，如正电荷，带电硅核酶颗粒平铺到热固性树脂上，由于带电硅核酶颗粒同性相斥，有助于硅核酶颗粒均匀分布于聚乙烯薄板上，增加其比表面积。加热热固性树脂，固化后将硅核酶颗粒固定。用二喹啉甲酸法测定固定酶的浓度，达到2-3μg/cm2，实践证明该固定酶具有良好的活性。
如图1-3所示，为了实现酶解、微波、超声波的交替施加，设计了交替作用装置，包括首尾连通的酶固定化反应管1、微波管2和超声波管3，微波管2和超声波管3之间设有浆液入口管，浆液入口管设有入口阀11和入口泵7，酶固定化反应管1、微波管2之间设有浆液出口管，浆液出口管设有出口阀12和排空泵9，超声波管3和酶固定化反应管1之间设有循环泵8。超声波管3周壁间隔设有超声探头6，微波管2周壁间隔设有多个微波发生器5。微波管2入口设有中间阀10，中间阀10两侧分别设有氮气进气管和排气管，氮气进气管设有进气阀13和排气阀14。格栅板组装成圆柱体形装入酶固定化反应管1中。
工作时，① 充氮，先使得交替作用装置中残氧量小于5%。具体操作：关闭中间阀10，进气阀13打开充入氮气，排气阀14打开，直到检测到排气管中残氧量小于5%，关闭进气阀13和排气阀14。
② 充浆，中间阀10、入口阀11打开，排气阀14打开，启动入口泵7，将步骤4）的微小粒蛋白活化浆充入交替作用装置，同时循环泵8启动，直到排气管中有浆液充入则关闭排气阀14，当交替作用装置中压力达到1-5MPa时关闭入口泵7、循环泵8。
③ 交替作用，开启微波发生器4对微波管2进行微波包围加热，开启超声波探头6的发生器对超声波管中浆液进行超声活化处理，同时在酶解固定化反应器1中浆液分散接触蛋白酶进行酶解反应；对于总酶解时间60min的工艺，微波、超声波、酶解分别作用20min后，启动一次循环泵8，根据管流量可计算出酶解固定化反应器1的浆液全部流到微波管2中，微波管2中的浆液全部流到超声波管3中，超声波管3中的浆液全部流到酶解固定化反应器1，如此循环一次所需的循环时间T，循环时间T后关闭循环泵8。启动三次循环泵8后，即初始充浆在酶解固定化反应器1中的浆液再次流到酶解固定化反应器1中第二次被酶解，再启动三次循环泵8后，初始充浆在酶解固定化反应器1中的浆液第三次流到酶解固定化反应器1中第三次被酶解，总酶解时间达到60min，得到酶解蛋白浆。对于总酶解时间20min的工艺，一次泵循环后微波、超声波、酶解分别作用10min后，三次泵循环后初始充浆在酶解固定化反应器1中的浆液再次流到酶解固定化反应器1中第二次被酶解，总酶解时间达到20min。为了实现浆液二次酶解，微波、超声波、酶解循环交替施加至少3次泵循环。
④ 排空，关闭中间阀10，出口阀12打开，启动排空泵9，半分钟后进气阀13打开，直到排空泵9抽不出浆液，则完成了将交替作用装置中的酶解蛋白浆排空的任务，关闭出口阀12，停止排空泵9。
如此进行下一循环①->②->③->④。
对于步骤5），如图3所示，所述多级增压过滤是：设置倒锥环形筒，能截留分子量大于4000Da的第一级过滤膜设置在倒锥环形筒入口，能截留分子量大于2000Da的第二级过滤膜设置在倒锥环形筒中间，能截留分子量大于1000Da的第三级过滤膜设置在倒锥环形筒出口，所述步骤4）得到的酶解蛋白浆通过所述倒锥环形筒，分子量M在2000Da≤M≤4000Da的低聚肽截留在第一级过滤膜和第二级过滤膜之间，分子量M在1000Da≤M≤2000Da的第三级过滤膜的低聚肽截留在第二级过滤膜和第三级过滤膜之间；从倒锥环形筒出口流出的酶解蛋白浆混入未通过倒锥环形筒的酶解蛋白浆中；由于倒锥环形筒的入口、中间和出口的横截面积逐级减小，酶解蛋白浆入口压力为0.2Mpa，则中间和出口处的压力逐级增大，保证了过滤膜小时的较大通过压力。
一种所述海产小糠虾酶解制备富含小肽的全虾浆的制备方法使用的多级增压过滤装置20，包括倒锥环形筒21，所述倒锥环形筒21包括分体的第一节锥筒21.1和第二节锥筒21.2顺序装配而成，第一节锥筒21.1的入口固定有第一级过滤膜22，第二节锥筒21.2的出口固定有第三级过滤膜24，第一节锥筒21.1和第二节锥筒21.2之间固定有第二级过滤膜23，倒锥环形筒21内配合有锥塞25，锥塞25的头部和尾部滑动配合在导向件26中。第一节锥筒21.1的入口连接入液管27，第二节锥筒21.2的出口连接出液管28，出液管8旁支连接反冲管29。
第一节锥筒21.1内壁设有第一反洗口30，第二节锥筒21.2内壁设有第二反洗口31。第一级过滤膜22、第二级过滤膜23和第三级过滤膜24安装在过滤网板框架中。
所述多级增压过滤装置有两种工作状态，增压过滤状态和减压反洗状态，增压过滤状态，锥塞前移，堵住第一反洗口30和第二反洗口31，反冲管29闭水，酶解蛋白浆从入液管27流入倒锥环形筒21，分子量M在2000Da≤M≤4000Da的低聚肽截留在第一级过滤膜22和第二级过滤膜23之间，分子量M在1000Da≤M≤2000Da的第三级过滤膜的低聚肽截留在第二级过滤膜23和第三级过滤膜24之间；过滤完成后，从倒锥环形筒出口流出的酶解蛋白浆混入未通过倒锥环形筒的酶解蛋白浆中，得到脱苦酶解蛋白浆。
减压反洗状态，第一级滤膜22前使用闭水塞32堵塞，出液管28使用闭水塞32堵塞，锥塞后移，反冲管29打开，冲水将截留蛋白浆从第一反洗口30和第二反洗口31冲出。从出口到入口，由于三级过滤膜所在横截面逐级增大，压力逐级减小，形成对倒锥环形筒的减压冲洗。直到如图3所示状态即三级过滤膜被冲洗干净。
工作流程是：反冲->排水->蒸汽杀菌->冷却->过滤->反洗排浆；
对其他步骤细节解释如下：
所述分级粉碎为二级粉碎，第一级粉碎为输送带将所述海产小糠虾送入第一粉碎机，第一粉碎机输出口经6目筛网过滤，未通过料循环到第一粉碎机加料口，通过料输出到第二粉碎机，第二粉碎机输出口经9目筛网过滤，未通过料循环到第二粉碎机加料口，通过料输出为合格的蛋白颗粒；
微小化前的90-100℃沸煮10-20min是保证鱼蛋白充分变性打开空间结构，便于酶解。
所述微波包围加热，是指微波管的周壁间隔装有多个微波发生器，对微粒蛋白浆进行微波包围加热。所述微波包围加热，是采用微波频率为2450MHz，微波功率15-30W的微波发生器，每次加热时间视盛放槽尺寸而定。
微波管为陶瓷材质或聚乙烯树脂材质；微波直径约为微波半衰减深度的2倍，这样，微波穿透微波管壁作用在微粒蛋白浆上，保证从周壁的均匀包围加热，保证微粒蛋白浆内由里至外、由上至下温度分布的一致性。优选的是，所述微波管采用陶瓷材质，直径1400mm，长度为3000mm。
所述作用微小化超声波，直径10-40mm超声探头伸入超声管距离管中心1/3深处，以20KHz-40KHz，场强70～100 w/cm2，超声作用3-10分钟。超声探头在超声管长度方向上间隔布置。
优选地，酶解过程中保持恒温、高压，恒温是通过间隔时间t作用微波时长t1，以保持微粒蛋白浆的酶解反应温度在40～65℃；所述高压，是使得微粒蛋白浆受到1-5MPa的压强作用。
所述蛋白酶为微生物发酵产生的碱性蛋白酶或者所述蛋白酶选自碱性蛋白酶和风味蛋白酶的复合酶，其中，碱性蛋白酶添加量为原料虾重0.5-1.0wt%，风味蛋白酶添加量为原料虾重0.05-0.1wt%。
所述易保藏且富含小肽的海产小糠虾酶解全虾浆，能保藏5-10个月而不变质。
实施例2
如图2、3所示，步骤4）中，所述预置体是薄膜5.2，所述薄膜5.2上表面间隔排列有多条隔离凸棱5.3，所述隔离凸棱5.3呈相同周期的正弦曲线间隔。所述薄膜5.2上下表面均匀粘结有分散载体5.4，如硅核酶颗粒,用二喹啉甲酸法测定固定酶的浓度，达到2-3μg/cm2，实践证明该固定酶具有良好的活性。薄膜5.2绕轴5.1外周面卷绕成一定直径的预置体卷绕体5，所述预置体卷绕体5固定在筒形的固定化酶反应器1中。由于该预置体卷绕体5具有更紧凑的间隔，隔离凸棱5.3和上下薄膜之间提供一正弦曲线的正弦通道，该正弦通道从预置体卷绕体5一端开口，从另一端出口，正弦通道延长了蛋白酶接触蛋白质大分子链的机会，为分散化酶解接触提供了良好条件。
其他步骤与实施例1相同。
步骤4）的上述酶解反应期间，可通过伸入新的格栅板加快酶解，增加小肽得率。
本实施例2是采用酶分散固化技术，增大了酶与微小粒蛋白活化浆的接触的比表面积，省略了高温灭酶步骤，为酶解生产降低了成本。
经检测，本发明所制得的海产小糠虾酶解全虾浆，具有一定粘性和可流动性的膏状物，粗蛋白含量为20～35 wt%，小肽含量为15～20 wt%，粗脂肪含量2～6wt%，灰分为2～8wt%,赖氨酸2～6wt%，蛋氨酸 1～3wt%，乳酸 1～4wt%，水含量为40～60wt%。其中，分子量1000Da以下的蛋白质水解物40～90wt%。呈一定粘性和可流动性的膏状物，PH 为3.5～5.5，含乳酸菌 50-300X108。
一种富含小肽的海产小糠虾酶解全虾浆在水产养殖中的应用，用占虾粉总重量至少10wt%所述海产小糠虾酶解全虾浆替代虾粉饲喂养殖虾类。
基于养殖成本考虑，优选将占虾粉总重量的25-40wt%所述海产小糠虾酶解全虾浆替代虾粉连续饲喂养殖虾类，添加25%-30wt%的海产小糠虾酶解全虾浆连续饲喂南美白对虾三个月，其平均日增重达到0.42-0.66g ，比添加虾粉的对照组的饲料效率提高15%，比市面同类水解物的饲料效率提高7%，同时增强了养殖虾的免疫功能，降低其疾病发生率。
实验数据如下：
实验选用同一母本南美白对虾为实验对象，实验采用自然光，在养殖桶内养殖，养殖海水为深海海水，采用流水养殖模式，流速5L/min，水温15±0.5℃，溶氧高于7mg/L，盐度32‰,PH7.5～8.0。实验开始前，停食24h，选择大小均匀、体格健壮且体表无病的南美白对虾幼虾。随机将鱼分为15个养殖桶内，3个处理组，每个处理5个重复，每桶25尾，每天人工饱食投喂两次6:30和16:30，投饲30分钟后，对每个桶内的残饵量计数，根据每100粒残饵的平均重量来计算未摄食的残饵重量。按下列比例添加到普通鱼粉中进行喂养：
对照组：虾粉30%；A组： FH（市面上同类水解物）30%，B组：实施例1得到的海产小糠虾酶解脱苦全虾浆30%,养殖实验共计90天，饲养时分别对鱼的采食量、饲料率（增重/饲料）、死亡率进行记录，结果如表1所示。
表1 海产小糠虾酶解脱苦全虾浆替代鱼粉养殖南美白对虾对照表
日粮处理 对照 A组 B组
初重，g 80 80 80
末重,g 110 125 140
采食量,g 125 140 155
饲料效率，增重/饲料 0.24 0.32 0.39
死亡率% 3.3 2.1 0.6
从表1看出，添加30wt%的海产小糠虾酶解脱苦全虾浆连续饲喂南美白对虾三个月，其平均日增重达到0.66g ，比添加虾粉的对照组B组的饲料效率提高15%，比市面同类水解物的A组饲料效率提高7%，同时增强了养殖鱼的免疫功能，比添加虾粉的对照组B组的死亡率降低81%，比市面同类水解物的A组死亡率降低71%。
所述海产小糠虾酶解制备富含小肽的全虾浆的制备方法，酶解效率高，生产成本低，能替代虾粉用于水产养殖，可作为水产养殖的经济饲料的饲料蛋白源。
本发明的优点在于：
（1）以低价值的海产小糠虾全虾作为原料，充分利用了我国丰富的海洋生物资源；
（2）利用酶解技术制备高价值的浆状短肽产品，能耗低且工艺流程短，保留了虾肉的营养成分；
（3）产品的表观性状为具有一定粘性和可流动性的膏状，便于与其他饲料添加剂混合饲喂；
（4）浆状产品含水量高易受微生物污染腐败，酶解后通过发酵的方式产生天然抗菌剂可以降低浆状产品的pH，有效抑制微生物生长繁殖，提高浆状产品的保藏周期，便于保存和降低人为添加防腐剂的成本投入。

Claims (10)

1.一种海产小糠虾酶解制备易保藏且富含小肽的全虾浆的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）颗粒化，将以新鲜海产小糠虾为原料虾，冷冻干燥至含水量在50wt%-70wt%，粉碎至最大尺寸在3mm以下的蛋白颗粒；
2）微粒化，按照蛋白颗粒与水质量比1:0.2在蛋白颗粒中加入0-3℃纯水，超高速剪切至150目以上的蛋白微粒浆, 加纯水至原料虾与水质量比为1:0.5～5；
3）微小化，蛋白微粒浆进行微波包围加热，90-100℃沸煮10-20min，冷却至微小化温度55℃～75℃，超声探头伸入蛋白微粒浆中作用微小化超声波，使得蛋白微粒浆的蛋白微粒直径减小到微米级或微米级以下，制得微小粒蛋白活化浆；
4）酶解，对微小粒蛋白活化浆进行微波包围加热至酶解反应温度40℃～65℃，将原料鱼重0.01～2wt%的蛋白酶固定于分散载体表面，然后将分散载体均匀固定于多个预置体表面，微波、超声、微小粒蛋白活化浆浸入到预置体表面酶解反应循环交替施加10-20min/次，总酶解反应时间20～60min，得到酶解蛋白浆；
5）选择性分离，对酶解蛋白浆进行多级增压过滤，从酶解蛋白浆中选择性分离出分子量在1000-4000Da的低聚肽，剩余酶解蛋白浆为脱苦酶解蛋白浆；
6）灭菌，对所述脱苦酶解蛋白浆微波包围加热至90℃～100℃，恒温15-20min，冷却；
7) 发酵，将乳酸菌和丙酸杆菌按照1～10%接种量接种至全虾酶解液，于25～40℃发酵2～8h，分离上清液，真空浓缩至水分含量为40-60wt%，即得易保藏且富含小肽的海产小糠虾酶解全虾浆；
步骤1）-7）均在残氧量<5%的氮气保护环境中进行。
2.如权利要求1所述海产小糠虾酶解制备易保藏且富含小肽的全虾浆的方法，其特征在于，所述预置体是聚乙烯板，分散载体固定于多个预置体表面，是指将所述分散载体均匀粘结到薄聚乙烯板的上下表面，最后将多个薄聚乙烯板格间隔组装而成多个同心圆环形组成的格栅板。
3.如权利要求1所述海产小糠虾酶解制备易保藏且富含小肽的全虾浆的方法，其特征在于，所述预置体是薄膜（5.2），所述薄膜（5.2）上表面间隔排列有多条隔离凸棱（5.3），所述隔离凸棱（5.3）呈相同周期的正弦曲线，所述薄膜（5.2）上下表面均匀粘结有分散载体（5.4)，然后薄膜（5.2）绕轴（5.1）外周面卷绕成一定直径的预置体卷绕体（5）。
4.如权利要求2或3所述海产小糠虾酶解制备易保藏且富含小肽的全虾浆的方法，其特征在于，所述微波包围加热，是指管形容器周壁间隔装有多个微波发生器，对蛋白微粒浆进行微波包围加热。
5.如权利要求2或3所述海产小糠虾酶解制备易保藏且富含小肽的全虾浆的方法，其特征在于，所述作用微小化超声波，直径10-40mm超声探头伸入管形容器距离管中心1/3深处，多个超声探头在盛放槽长度方向上间隔布置，以频率20-40kHz，场强70-100w/cm2，超声作用3-10分钟。
6.一种如权利要求1-5任一所述海产小糠虾酶解制备易保藏且富含小肽的全虾浆的方法使用的交替作用装置，其特征在于，所述微波、超声、微小粒蛋白活化浆浸入到预置体中酶解反应循环交替施加是通过交替作用装置来实现，所述交替作用装置包括首尾相连的酶固定化反应管（1）、微波管（2）和超声波管（3），所述格栅板或所述预置体卷绕体（5）固定在酶固定化反应管（1）中，浆液以一定压力充满所述交替作用装置，并浆液在交替作用装置中每一定间歇时间后在交替作用装置循环一次；间歇时间期间，微波管中浆液接受微波作用，超声波管中浆液接受超声波作用，酶固定化反应管（1）中发生酶解反应。
7.一种如权利要求1-5任一所述海产小糠虾脱苦酶解制备易保藏且富含小肽的全虾浆方法得到的易保藏的调味全虾浆，其特征在于，
所述选择性分离出的分子量在1000-4000Da的低聚肽成为低聚肽基；
发酵：所述低聚肽基中加入乳酸菌和丙酸杆菌按照1～10%接种量接种至全虾酶解液，于25～40℃发酵2～8h，得到发酵全虾浆；
调味：发酵全虾浆加入野菊花提取液，搅拌，真空浓缩至水分含量为40-60wt%，即得易保藏的调味全虾浆。
8.一种如权利要求1-5任一所述海产小糠虾酶解制备易保藏且富含小肽的全虾浆的方法中使用的多级增压过滤装置，其特征在于，包括倒锥环形筒（1），所述倒锥环形筒（1）入口、中间和出口分别固定有第一级过滤膜（2）、第二级过滤膜（3）和第三级过滤膜（4），内锥壁设有反冲口（10，11），倒锥环形筒（1）内锥壁轴线上滑动设有锥塞（5），锥塞（5）前移堵塞所述反冲口，锥塞（5）后移放开所述反冲口。
9.一种如权利要求1-5任一所述海产小糠虾酶解制备易保藏且富含小肽的全虾浆的方法得到的易保藏且富含小肽的海产小糠虾酶解全虾浆，其特征在于，所述海产小糠虾酶解全虾浆呈膏状，其中氨基酸残基在10个以下的小分子小肽含量为15～20 wt%。
10.一种如权利要求9所述易保藏且富含小肽的海产小糠虾酶解全虾浆在水产养殖中的应用，其特征在于，用占虾粉总重量至少10wt%的所述海产小糠虾酶解全虾浆替代虾粉连续饲喂养殖虾类。
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PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right
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Denomination of invention: A method for preparing easy preserved whole shrimp slurry by Debittering and enzymatic hydrolysis of marine small bran shrimp and its application

Effective date of registration: 20220408

Granted publication date: 20210302

Pledgee: Agricultural Bank of China Limited by Share Ltd. Yuhuan branch

Pledgor: Yuhuan Wufeng steamed and degreased fish meal factory

Registration number: Y2022330000476

CP01 Change in the name or title of a patent holder
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Address after: 9 Jiusheng Road, bingang industrial city, Yuhuan City, Taizhou City, Zhejiang Province 317600

Patentee after: Yuhuan Wufeng DRY and Skim Fish Meal FACTORY

Address before: 9 Jiusheng Road, bingang industrial city, Yuhuan City, Taizhou City, Zhejiang Province 317600

Patentee before: Yuhuan Wufeng steamed and degreased fish meal factory