CN109645096B - 一种利用酶法脱离秘鲁鱿鱼吸盘环齿的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用酶法脱离秘鲁鱿鱼吸盘环齿的工艺，包括以下步骤：(1)预处理：将冷冻的鱿鱼须解冻，清洗沥干，备用；(2)预分离：将预处理后的鱿鱼须放置在加热板上，接着在鱿鱼须上放置挤压板，60℃～80℃下加热2～4s，加热过程中同时用挤压板挤压鱿鱼须；(3)快速冷却：将预分离后的鱿鱼须放入流化冰溶液中冷却；(4)酶解脱齿：将鱿鱼须从流化冰溶液中取出，沥干，在超声条件下，采用风味酶和胶原酶对冷却后的鱿鱼须进行酶解。本发明大大提高了脱齿率(脱齿率高于96％)，且采用物理手段和生物手段相结合的脱齿，脱齿成本低，环保无污染，脱齿后的鱿鱼须的品相好，产品附加值高，能有效保证脱齿后鱿鱼须产品的品质。

Description

一种利用酶法脱离秘鲁鱿鱼吸盘环齿的工艺
技术领域
本发明涉及海产品加工领域，尤其涉及一种利用酶法脱离秘鲁鱿鱼吸盘环齿的工艺。
背景技术
鱿鱼，也称柔鱼、枪乌贼，是软体动物们头足纲鞘亚纲十腕总目管鱿目开眼亚目的动物，体圆锥形，体色苍白，有淡褐色斑，头大，前方生有触足10条，尾端的肉鳍呈三角形，常成群游弋于深约20米的海洋中。鱿鱼主要分布于热带和温带浅海，其中秘鲁鱿鱼(Dosidicus gigas)是美洲大赤鱿的俗称，是目前为止发现的个体最大、资源最丰富的掠食性鱿鱼种类之一。鱿鱼吸盘是秘鲁鱼须的加工副产物，由于缺乏有效的利用途径，一般仅能作为鱼粉的原料低价出售，这是因为鱿鱼吸盘内含有环齿，且吸盘和环齿咬合程度较高，脱离难度大，从而导致秘鲁鱿鱼须的有效加工利用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术而提供一种能够有效脱离吸盘中的环齿的利用酶法脱离秘鲁鱿鱼吸盘环齿的工艺。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种利用酶法脱离秘鲁鱿鱼吸盘环齿的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)预处理：将冷冻的鱿鱼须解冻，清洗沥干，备用；
(2)预分离：将预处理后的鱿鱼须放置在加热板上，接着在鱿鱼须上放置挤压板，60℃～80℃下加热2～4s，加热过程中同时用挤压板挤压鱿鱼须；
(3)快速冷却：将预分离后的鱿鱼须放入流化冰溶液中冷却；
(4)酶解脱齿：将鱿鱼须从流化冰溶液中取出，沥干，在超声条件下，采用风味酶和胶原酶对冷却后的鱿鱼须进行酶解，以使环齿与鱿鱼须脱离。
为使环齿能与吸盘更好地发生预分离，所述步骤(2)中挤压板的挤压压力为0.5～1MPa。
为使环齿能更好地发生软化而与挤压板发生一定的粘附作用，从而能使挤压板在挤压环齿的同时在环齿与吸盘之间发生一定的拉伸作用，所述步骤(2)中的加热温度为80℃，加热时间为3s。该加热温度和加热时间的设置，也可以避免环齿与吸盘在加热过程中发生不可逆的变性。
为进一步避免环齿和吸盘在加热过程中变性而影响鱿鱼须产品的品质，同时也能更好地避免加热软化后的环齿与吸盘复粘，所述步骤(3)中的冷却温度为1℃～4℃，冷却时间为3min～5min。
为进一步避免加热对鱿鱼须蛋白成分的影响，同时又能避免环齿与吸盘复粘，所述步骤(3)的流化冰溶液中溶解有海藻糖，还溶解有聚葡萄糖、麦芽糖醇、乳酸钠以及山梨糖醇中的至少一种，其中，海藻糖的浓度为5～15g/L。
进一步，优选地，所述步骤(3)的流化冰溶液中溶解有海藻糖和乳酸钠，且两者的浓度比为2.5～1:1。海藻糖具有很高的玻璃态转变温度，包括较小的自由体积、受限制的分子流动性和在贮存中抵抗相分离和结晶的能力，能与鱿鱼组织中的盐溶性蛋白相互结合形成良好的网络结构，起到稳定细胞膜和蛋白质结构的作用。乳酸钠是一种水分保持剂和抗氧化剂，与海藻糖组配能更好地保护鱿鱼须蛋白成分，保证鱿鱼须产品的品质，同时乳酸钠又是一种酸度调节剂，从而能避免环齿在过酸环境下软化而与吸盘复粘。
为使酶解过程中，胶原酶能充分作用于连接环齿与吸盘的组织，所述步骤(4)中风味酶和胶原酶的添加总量为鱿鱼须总量的0.05％～0.25％，酶解时间为10min～50min，酶解温度为30℃～70℃，且上述风味酶与胶原酶的质量比为1:2～3。优选地，上述风味酶和胶原酶的添加量为鱿鱼须总量的0.17％，酶解时间为34min，酶解温度为43℃，风味酶与胶原酶的质量比为1:2，此时脱齿率可高达97.2％。
为使上述胶原酶能更好地发挥作用，所述步骤(4)中的超声频率为18～30KHZ，超声时间为15～20min。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明中采用加热和挤压的方式使得环齿与吸盘发生预分离，接着采用快速冷却的方式来避免加热对鱿鱼须蛋白成分的影响，保证鱿鱼须产品的品质，同时也能使环齿与吸盘保持预分离状态，避免软化后的环齿与吸盘发生复粘，最后采用风味酶和胶原酶协同酶解的方式使得环齿与吸盘完全发生脱离。
与传统的手工脱齿方式相比，本发明大大提高了脱齿率(脱齿率高于96％)，且采用物理手段和生物手段相结合的脱齿，脱齿成本低，环保无污染，脱齿后的鱿鱼须的品相好，产品附加值高，能有效保证脱齿后鱿鱼须产品的品质。
附图说明
图1为本发明实施例1中秘鲁鱿鱼吸盘环齿、甲壳素及牛血清蛋白的红外光谱分析图谱；
图2为本发明实施例1中鱿鱼吸盘环齿外观照片；
图3为本发明实施例1中鱿鱼吸盘环齿牙列截面的电子显微镜图；
图4为本发明实施例1中鱿鱼吸盘环齿基底环截面的电子显微镜图；
图5为本发明实施例1中鱿鱼吸盘环齿表面的电子显微镜图；
图6为本发明实施例1中鱿鱼吸盘环齿的差示扫描量热法分析曲线；
图7为本发明实施例1中不同pH值下鱿鱼吸盘环齿的质量损失率。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1：秘鲁鱿鱼吸盘环齿研究
原料：冷冻秘鲁鱿鱼须，购自舟山海利远洋渔业有限公司。
试剂：标准牛血清蛋白，美国Sigma公司；甲壳素，上海生工生物工程有限公司；其余盐酸、氢氧化钠试剂均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司。
仪器与设备：Nicolet 6700红外光谱仪，美国Thermo Nicolet公司；HH-4型电热恒温水浴锅，常州国华电器有限公司；LGJ-10冷冻干燥机，北京松源华兴科技发展有限公司；GZX-9240MBE电热鼓风干燥箱，上海博迅实业有限公司；飞纳台式扫描显微镜，复纳科学仪器上海有限公司；DFT-250高速万能粉碎机，上海楚定分析仪器有限公司；200F 3型差示热扫描仪，德国耐驰公司。
1.1秘鲁鱿鱼吸盘环齿基本成分的测定
按照国标GB5009.3-2016中直接干燥法进行测定水分含量；按照国标GB5009.5-2016中凯氏定氮的方法进行测定蛋白质含量；按照国标GB5009.4-2016中高温灼烧法进行测定灰分含量。
测定结果如表1所示，由表1可见，秘鲁鱿鱼吸盘环齿主要由蛋白质组成，其蛋白含量达86.75％。
表1秘鲁鱿鱼吸盘环齿的基本成分
Figure BDA0001953106370000031
1.2秘鲁鱿鱼吸盘环齿红外光谱分析
参照官爱艳等的方法(官爱艳,杨文鸽等，秘鲁鱿鱼皮明胶-壳聚糖复合膜的性能与结构表征[J].核农学报,2017,31(7):1349-1354)进行红外光谱分析：将鱿鱼吸盘环齿粉碎后取环齿粉末在玛瑙研钵中进一步研磨，环齿粉末与干燥KBr粉末按质量比约为1:100在玛瑙研钵中研磨混匀，将研磨均匀的粉末放于模具中，均匀加压，得到薄且透明的待测样片，使用红外光谱仪进行扫描测试，光谱范围：4000～400cm-1。牛血清白蛋白(BSA)与甲壳素(chitin)样品同样磨成粉末后进行红外光谱分析。
对秘鲁鱿鱼吸盘环齿进行红外光谱分析，并与牛血清蛋白、甲壳素的红外光谱进行比较，结果如图1所示。由图1可见，秘鲁鱿鱼吸盘环齿谱图与牛血清蛋白类似，具有蛋白类物质的特征吸收峰(3421，1644，1544和1116cm-1)，其中3421cm-1附近的强吸收峰为蛋白质类O-H的伸缩振动峰，2918cm-1附近的吸收峰是C-H的伸缩振动峰，1640cm-1附近的吸收峰是C＝O的伸缩振动峰，1544cm-1和1457cm-1附近的吸收峰分别为酰胺2带中N-H面内弯曲振动峰及C-N伸缩振动峰，1230cm-1和1116.58cm-1附近的吸收峰分别为酰胺3带中N-H面内弯曲振动峰和C-N伸缩振动峰。
与甲壳素的红外图谱对比可发现，秘鲁鱿鱼吸盘环齿样品中未出现甲壳素的特征峰(2934.65和2871.61cm-1)，这表明秘鲁鱿鱼吸盘环齿中不存在甲壳素成分，这与鱿鱼另一个坚硬组织喙不一样，鱿鱼喙中的甲壳素含量达15～20％，是其主要的组成部分之一。
1.3秘鲁鱿鱼吸盘环齿微观结构观察
切取秘鲁鱿鱼吸盘环齿截面，用去离子水浸泡过夜以除去残留盐，干燥后，按照王绍清等的方法(王绍清,曹红,曹宝森.扫描电镜法观察鸡蛋壳超微结构形貌[J].食品科学,2013,34(13):110-114)进行扫描电镜观察。
秘鲁鱿鱼吸盘环齿的外观和扫描电子显微镜观察结果如图2～5所示。由图2可见，秘鲁鱿鱼吸盘环齿呈环状，由基底环和一系列牙列组成，颜色为黄褐色。由3和图4可见，秘鲁鱿鱼吸盘环齿的微观结构呈平行管状构造，该构造会直接影响到环齿的机械性能，由于吸盘环齿分布于鱿鱼须和触手位置并被用于捕获猎物，通常要求能承受很大的机械载荷，而吸盘环齿的平行管状结构能增强环齿的弯曲刚度，使其能够承受很大的弯曲力或剪切力。
由图5可知，秘鲁鱿鱼吸盘环齿同时也具有多孔结构，其孔隙度通常高达80～90％，因此相对连续介质材料，它具有相对密度低、重量轻等特点；同时，秘鲁鱿鱼吸盘环齿的孔隙呈梯度分布，这使其具有梯度硬度的特征(即在齿边缘硬度最高，后朝向环齿基底内部逐渐变软)。此外，多孔结构还能使秘鲁鱿鱼吸盘环齿在其构成介质之间形成防裂机制，以增强其结构的稳定性。
1.4秘鲁鱿鱼吸盘环齿热稳定性分析
差示扫描量热法(Differential scanning calorimetry，DSC)参照高必成等的方法(高必成,郑尚菊.羽毛角蛋白及加工产品的热分析研究[J].上海交通大学学报(农业科学版),1994(3):182-185)：将秘鲁鱿鱼吸盘环齿用研钵均匀研磨后，取适量吸盘环齿粉末，使用DSC从30℃升温至300℃，升温速率10℃/min，氮气为保护气。
差示热量扫描仪检测出的曲线图会在最大迁移点处显示出样品的热变性温度。由秘鲁鱿鱼吸盘环齿的热变性曲线图(图6)发现：在温度30～250℃内，氮气流保护下，鱿鱼吸盘环齿在69.4℃左右出现一个吸收峰，这是由于环齿中水分蒸发的物理变化引起的，同时吸盘环齿在约36℃处检测到DSC曲线的斜率出现明显的降低，也说明其内部水分在蒸发，在118.6℃左右有一个吸热峰，表明鱿鱼吸盘环齿在118.6℃以前没有状态变化，性质稳定，之后由固体变成熔融状态；在218.4℃之后出现一个很明显吸热转变峰，此时说明在该温度下鱿鱼吸盘环齿中的蛋白二级结构β-折叠受热被破坏。
1.5秘鲁鱿鱼环齿耐酸碱性测试
耐酸碱性测试参照夏锟峰等的方法(夏锟峰,王芬,阮蒙,杨仁党,刘德桃.生物可降解纤维素/聚乳酸复合薄膜的制备与性能[J].高分子材料科学与工程,2014,30(1):149-152.)：采用HCl、NaOH和NaHCO3分别配制pH为2、4、6、7、8、10、12的溶液，将样品在60℃真空中干燥至恒重后称量(M)，分别放入上述已配置好溶液中，浸泡处理2h后取出用去离子水洗净，干燥至恒重后称量(m)，平行实验3次。利用以下公式计算质量损失率：
Figure BDA0001953106370000051
材料的耐酸碱性很大程度上决定了材料的耐用性。秘鲁鱿鱼吸盘环齿的主要组成为蛋白质，容易在酸碱条件出现水解，因此实验进行了鱿鱼吸盘环齿的耐酸碱性测试，结果如图7所示。由图7可见，在酸性条件下鱿鱼吸盘环齿的质量损失较高，随pH值的降低，其质量损失率增加；而在碱性条件下，鱿鱼吸盘环齿的稳定性相对较好。虽然同样会有一定的质量损失，但是与酸性条件相比，其质量损失率较小，且质量损失率随着pH值增加而增加。以上结果表明，秘鲁鱿鱼吸盘环齿在弱酸和弱碱中均具有一定的耐酸碱性，但长时间置于强酸强碱环境中会出现较大的质量损失。
在实施例1的基础上，本发明对秘鲁鱿鱼须环齿的脱离方法进行设计，具体如实施例2～4所示，实施例2～4中的冷冻鱿鱼须也购自舟山海利远洋渔业有限公司。
实施例2：
一种利用酶法脱离秘鲁鱿鱼吸盘环齿的工艺，包括以下步骤：
(1)预处理：将冷冻的鱿鱼须解冻，清洗沥干，备用。
(2)预分离：将预处理后的鱿鱼须放置在加热板上，接着在鱿鱼须上放置挤压板，60℃下加热4s，加热过程中同时用挤压板挤压鱿鱼须。由实施例1可知，环齿的主要成分为蛋白质，而蛋白质具有遇热变性的问题，因此本实施例中，将加热温度设置在60℃，加热时间设置在4s。环齿加热后发生软化而与挤压板发生一定的粘附作用，从而能使挤压板在挤压环齿的同时能在环齿与吸盘之间发生一定的拉伸作用，从而实现吸盘与环齿的分离。
(3)快速冷却：将预分离后的鱿鱼须放入流化冰溶液中冷却。为进一步避免环齿和吸盘在加热过程中变性而影响鱿鱼须产品的品质，同时也能更好地避免加热软化后的环齿与吸盘复粘，本实施例中的冷却温度为1℃，冷却时间为3min。此外，为进一步避免加热对鱿鱼须蛋白成分的影响，又能避免环齿与吸盘复粘，上述流化冰溶液中溶解有海藻糖和乳酸钠，其中海藻糖的浓度为5g/L，乳酸钠的浓度为5g/L。
(4)酶解脱齿：将鱿鱼须从流化冰溶液中取出，沥干，在超声条件下，采用风味酶和胶原酶对冷却后的鱿鱼须进行酶解，以使环齿与鱿鱼须脱离。本实施例中超声频率为18KHZ，超声时间为20min，酶的添加总量为鱿鱼须总量的0.05％，酶解时间为50min，酶解温度为70℃，风味酶和胶原酶的质量比为1:2，脱齿率可达96.2％。
实施例3：
一种利用酶法脱离秘鲁鱿鱼吸盘环齿的工艺，包括以下步骤：
(1)预处理：将冷冻的鱿鱼须解冻，清洗沥干，备用。
(2)预分离：将预处理后的鱿鱼须放置在加热板上，接着在鱿鱼须上放置挤压板，80℃下加热3s，加热过程中同时用挤压板挤压鱿鱼须。由实施例1可知，环齿的主要成分为蛋白质，而蛋白质具有遇热变性的问题，因此本实施例中，将加热温度设置在80℃，加热时间设置在2s。环齿加热后发生软化而与挤压板发生一定的粘附作用，从而能使挤压板在挤压环齿的同时能在环齿与吸盘之间发生一定的拉伸作用，从而实现吸盘与环齿的分离。
(3)快速冷却：将预分离后的鱿鱼须放入流化冰溶液中冷却。为进一步避免环齿和吸盘在加热过程中变性而影响鱿鱼须产品的品质，同时也能更好地避免加热软化后的环齿与吸盘复粘，本实施例中的冷却温度为2℃，冷却时间为4min。此外，为进一步避免加热对鱿鱼须蛋白成分的影响，又能避免环齿与吸盘复粘，上述流化冰溶液中溶解有海藻糖和乳酸钠，其中海藻糖的浓度为10g/L，乳酸钠的浓度为5g/L。
(4)酶解脱齿：将鱿鱼须从流化冰溶液中取出，沥干，在超声条件下，采用风味酶和胶原酶对冷却后的鱿鱼须进行酶解，以使环齿与鱿鱼须脱离。本实施例中超声频率为30KHZ，超声时间为15min，酶的添加总量为鱿鱼须总量的0.25％，酶解时间为10min，酶解温度为30℃，风味酶和胶原酶的质量比为1:2，脱齿率可达96.1％。
实施例4：
一种利用酶法脱离秘鲁鱿鱼吸盘环齿的工艺，包括以下步骤：
(1)预处理：将冷冻的鱿鱼须解冻，清洗沥干，备用。
(2)预分离：将预处理后的鱿鱼须放置在加热板上，接着在鱿鱼须上放置挤压板，70℃下加热3s，加热过程中同时用挤压板挤压鱿鱼须。由实施例1可知，环齿的主要成分为蛋白质，而蛋白质具有遇热变性的问题，因此本实施例中，将加热温度设置在70℃，加热时间设置在3s。环齿加热后发生软化而与挤压板发生一定的粘附作用，从而能使挤压板在挤压环齿的同时能在环齿与吸盘之间发生一定的拉伸作用，从而实现吸盘与环齿的分离。
(3)快速冷却：将预分离后的鱿鱼须放入流化冰溶液中冷却。为进一步避免环齿和吸盘在加热过程中变性而影响鱿鱼须产品的品质，同时也能更好地避免加热软化后的环齿与吸盘复粘，本实施例中的冷却温度为4℃，冷却时间为5min。此外，为进一步避免加热对鱿鱼须蛋白成分的影响，又能避免环齿与吸盘复粘，上述流化冰溶液中溶解有海藻糖和乳酸钠，其中海藻糖的浓度为15g/L，乳酸钠的浓度为6g/L。
(4)酶解脱齿：将鱿鱼须从流化冰溶液中取出，沥干，在超声条件下，采用风味酶和胶原酶对冷却后的鱿鱼须进行酶解，以使环齿与鱿鱼须脱离。本实施例中超声频率为22KHZ，超声时间为17min，酶的添加总量为鱿鱼须总量的0.17％，酶解时间为34min，酶解温度为43℃，风味酶和胶原酶的质量比为1:2，脱齿率可达97.2％。
实施例5：
一种利用酶法脱离秘鲁鱿鱼吸盘环齿的工艺，包括以下步骤：
(1)预处理：将冷冻的鱿鱼须解冻，清洗沥干，备用。
(2)预分离：将预处理后的鱿鱼须放置在加热板上，接着在鱿鱼须上放置挤压板，65℃下加热3s，加热过程中同时用挤压板挤压鱿鱼须。由实施例1可知，环齿的主要成分为蛋白质，而蛋白质具有遇热变性的问题，因此本实施例中，将加热温度设置在65℃，加热时间设置在3s。环齿加热后发生软化而与挤压板发生一定的粘附作用，从而能使挤压板在挤压环齿的同时能在环齿与吸盘之间发生一定的拉伸作用，从而实现吸盘与环齿的分离。
(3)快速冷却：将预分离后的鱿鱼须放入流化冰溶液中冷却。为进一步避免环齿和吸盘在加热过程中变性而影响鱿鱼须产品的品质，同时也能更好地避免加热软化后的环齿与吸盘复粘，本实施例中的冷却温度为2℃，冷却时间为4min。此外，为进一步避免加热对鱿鱼须蛋白成分的影响，又能避免环齿与吸盘复粘，上述流化冰溶液中溶解有海藻糖和乳酸钠，其中海藻糖的浓度为12g/L，乳酸钠的浓度为6g/L。
(4)酶解脱齿：将鱿鱼须从流化冰溶液中取出，沥干，在超声条件下，采用风味酶和胶原酶对冷却后的鱿鱼须进行酶解，以使环齿与鱿鱼须脱离。本实施例中超声频率为25KHZ，超声时间为15min，酶的添加总量为鱿鱼须总量的0.10％，酶解时间为30min，酶解温度为50℃，风味酶和胶原酶的质量比为1:2，脱齿率可达96.5％。

Claims (7)

1.一种利用酶法脱离秘鲁鱿鱼吸盘环齿的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)预处理：将冷冻的鱿鱼须解冻，清洗沥干，备用；
(2)预分离：将预处理后的鱿鱼须放置在加热板上，接着在鱿鱼须上放置挤压板，60℃～80℃下加热2～4s，加热过程中同时用挤压板挤压鱿鱼须；
(3)快速冷却：将预分离后的鱿鱼须放入流化冰溶液中冷却；
(4)酶解脱齿：将鱿鱼须从流化冰溶液中取出，沥干，在超声条件下，采用风味酶和胶原酶对冷却后的鱿鱼须进行酶解，以使环齿与鱿鱼须脱离。
2.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述步骤(2)中挤压板的挤压压力为0.5～1MPa。
3.如权利要求1或2所述的工艺，其特征在于，所述步骤(2)中的加热温度为80℃，加热时间为3s。
4.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述步骤(3)中的冷却温度为1℃～4℃，冷却时间为3min～5min。
5.如权利要求1或4所述的工艺，其特征在于，所述步骤(3)的流化冰溶液中溶解有海藻糖，还溶解有聚葡萄糖、麦芽糖醇、乳酸钠以及山梨糖醇中的至少一种，其中，海藻糖的浓度为5～15g/L。
6.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述步骤(4)中风味酶和胶原酶的添加总量为鱿鱼须总量的0.05％～0.25％，酶解时间为10min～50min，酶解温度为30℃～70℃，且上述风味酶与胶原酶的质量比为1:2～3。
7.如权利要求6所述的工艺，其特征在于，所述步骤(4)中的超声频率为18～30KHZ，超声时间为15～20min。
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