CN110140898A - 一种酶解制备南极磷虾膏的方法 - Google Patents

一种酶解制备南极磷虾膏的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及水产加工技术领域，为解决南极磷虾产品单一的问题，提供了一种酶解制备南极磷虾膏的方法，包括以下步骤：(1)绞碎，加水，得匀浆液；(2)添加木瓜蛋白酶，酶解，得第一酶解液；(3)添加风味蛋白酶，酶解，得第二酶解液；(4)添加果糖，进行美拉德反应，降温，即得南极磷虾膏。本发明采用分步水解法，木瓜蛋白酶有助于南极磷虾中虾壳和虾肉成分的酶解；风味蛋白酶可以去除苦味，改善口感，并且提高酶解产物中氨基酸的含量；酶解产物进行美拉德增香反应，提升了磷虾膏的风味，同时达到灭酶的效果。

Description

一种酶解制备南极磷虾膏的方法
技术领域
本发明涉及水产加工技术领域，尤其涉及一种酶解制备南极磷虾膏的方法。
背景技术
南极磷虾，又名南极大磷虾或大磷虾，隶属于节肢动物门甲壳纲磷虾目磷虾科磷虾属，是一种长期生活在0℃以下无污染的南极海域中以浮游植物为食的海洋生物。南极磷虾个体虽小(4～6cm)，但浑身是宝，可以形成养殖饲料、食品以及磷虾油等高附加值系列产品。南极磷虾富含虾青素，虾青素生物活性丰富，具有修复脑损伤、肾脏损伤、降血脂的功效。南极磷虾不但资源巨大，而且营养价值高，虾肉的蛋白质含量为65％，含人体所必需的全部氨基酸，尤其是赖氨酸的含量非常丰富，占蛋白质含量的9.73％，高于黄鱼、带鱼和对虾总的赖氨酸含量；南极磷虾中油脂富含磷脂、EPA和DHA，其中EPA和DHA含量占磷脂型脂肪酸总量的40％以上。
目前，南极磷虾的主要产品形式有南极磷虾粉和南极磷虾油，此外还有虾干、虾酱和罐头等初级产品。中国专利文献上公开了“一种利用低值虾及虾下脚料制备虾膏的方法”，申请公布号为CN104256479A，该发明利用低值虾及虾下脚料制备虾膏，将低值虾洗净、除杂、绞碎，加水匀浆，进行自溶后，添加蛋白酶进行酶解，以酶解液为基料，加入还原糖、氨基酸等进行美拉德反应，将反应液冷却至室温，加入虾风味物质，调制得到虾膏，其中虾风味物质是以虾头、虾壳等虾下脚料为原料，利用超临界二氧化碳萃取技术提取而得。但是，该工艺所得的虾膏中小分子活性肽的得率较低，容易氧化，且未充分有效提取南极磷虾中的氨基酸，导致其大量营养物质流失。
发明内容
本发明为了克服南极磷虾产品单一的问题，提供了一种酶解制备南极磷虾膏的方法，该方法采用分步酶解法，有助于南极磷虾中虾壳和虾肉成分的酶解，同时提高小分子活性肽的得率。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种酶解制备南极磷虾膏的方法，包括以下步骤：
(1)将南极磷虾绞碎制成肉糜状，加入1～1.5倍重量的水，搅拌均匀，得匀浆液；
(2)在匀浆液中添加南极磷虾重量0.5～1％的木瓜蛋白酶，酶解，得第一酶解液；木瓜蛋白酶有助于南极磷虾中虾壳和虾肉成分的酶解，必须严格控制木瓜蛋白酶的加入量，加入量太少，会导致一次酶解不彻底，影响后续酶解效果；加入量过多，会增加不必要的生产成本；
(3)在第一酶解液中添加南极磷虾重量1～1.5％的风味蛋白酶，酶解，得第二酶解液；风味蛋白酶可以将多肽降解为氨基酸，提高酶解产物中氨基酸的得率，同时去除第一步酶解产物中的苦肽类物质，去除酶解产物的苦味，同时必须严格控制风味蛋白酶的加入量，加入量太少，会导致二次酶解不彻底，导致氨基酸的得率降低，且酶解产物会有苦味；加入量过多，会导致酶的浪费，增加不必要的生产成本；
(4)在第二酶解液中添加南极磷虾重量3～5％的果糖，进行美拉德反应，反应结束后温度降至室温，即得南极磷虾膏。加入果糖的作用是与南极磷虾酶解生成的氨基酸进行美拉德反应，加入量过少会导致美拉德反应产物含量降低，过多会导致美拉德反应产物的改变，抗氧化活性降低。将酶解产物进行美拉德增香反应，提升了磷虾膏的风味，同时达到灭酶的效果，并且美拉德反应的产物具有抗氧化活性，使制得的南极磷虾膏具有一定的抗氧化活性。
作为优选，步骤(2)中，所述木瓜蛋白酶的浓度为10万～20万U/g。
作为优选，步骤(3)中，所述风味蛋白酶的浓度为3万～5万U/g。
本发明所加入的蛋白酶的浓度过低会导致酶解不彻底，酶解产物中氨基酸含量降低；而加入蛋白酶的浓度过高并不能进一步提高酶解产物的得率，反而增加了酶解步骤的成本。
作为优选，步骤(2)中，酶解温度控制在45～50℃，酶解时间控制在3～4h。
作为优选，步骤(3)中，酶解温度控制在45～50℃，酶解时间控制在2～3h。
酶解温度与蛋白酶的活性相关，只有在45～50℃内，木瓜蛋白酶和风味蛋白酶的活性最佳；酶解时间会对酶解效果造成影响，时间过短，酶解不彻底，时间过长，可能会造成酶解产物变质。
作为优选，步骤(4)中，美拉德反应的温度为130～140℃，反应时间为15～20min。美拉德反应温度过低，会降低反应速率，风味物质难以呈现出来；温度过高会引起焦糖化反应,产生不良风味；美拉德反应时间是影响最终南极磷虾膏风味性能的关键因素。
作为优选，步骤(4)中，在加入果糖之前，对第二酶解液进行循环脱氟处理，循环脱氟后的第二酶解液中氟含量低于2.0mg/kg。
南极磷虾壳中含有高浓度的氟，在保藏过程中会向虾肉迁移，污染虾肉，影响虾肉蛋白产品的安全性。由于南极磷虾的虾壳中含氟含量很高，其在深度酶解过程中伴随着氟的释放，使得酶解液氟含量过高40～70mg/kg，远远高于无害食品中的含氟量(2.0mg/kg)，现有的酶解工艺不能有效去除氟。本发明增加循环脱氟处理，确保最终南极磷虾膏的食品安全性。
作为优选，所述循环脱氟处理工艺为：在第二酶解液中加入南极磷虾重量0.1～0.5％的改性二茂铁，调节第二酶解液pH＜3，于真空度0.05～0.08MPa(减压蒸发)条件下，持续通入200～300sccm的有机脱氟气体并排出，至第二酶解液中氟含量低于2.0mg/kg时停止通气。
本发明采用酸性条件下，减压蒸发工艺对含氟的第二酶解液进行循环脱氟处理，其原理为：改性二茂铁中的铁离子会与第二酶解液中的氟发生络合反应，形成稳定的F-改性二茂铁络合物，该络合物在pH＜3，真空度0.05～0.08MPa(减压蒸发)条件下挥发，并被有机脱氟气体从第二酶解液体系中带走排出，冷凝后回收进行工业再利用。经过多次循环，监测第二酶解液中的氟含量，直至达到控制的氟指标(食品安全国标为2mg/kg以下)，停止循环，实现脱氟的效果。少量的改性二茂铁残留在美拉德反应过程中加热分解，在产品中引入铁元素，可以作为微量补铁制剂食用。
作为优选，所述改性二茂铁为叔丁基二茂铁或正辛酰基二茂铁；循环脱氟处理过程中温度控制在100～150℃。该温度范围内与叔丁基二茂铁或正辛酰基二茂铁的沸点较为接近，脱氟效果较佳。
作为优选，所述有机脱氟气体为乙醇或乙二醇，无毒有机气体，绿色无污染。
因此，本发明具有如下有益效果：
(1)采用分步水解法，木瓜蛋白酶有助于南极磷虾中虾壳和虾肉成分的酶解；风味蛋白酶可以去除苦味，改善口感，并且提高酶解产物中氨基酸的含量；
(2)酶解产物进行美拉德增香反应，提升了磷虾膏的风味，同时达到灭酶的效果；并且美拉德反应的产物具有抗氧化活性，使制得的南极磷虾膏具有一定的抗氧化活性；
(3)循环脱氟处理有效脱除体系中的氟，确保南极磷虾膏产品的安全性。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
在本发明中，若非特指，所有设备和原料均可从市场购得或是本行业常用的，下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域常规方法。
本发明所用木瓜蛋白酶和风味蛋白酶均购买自南宁东恒华道生物科技有限责任公司；本发明所用果糖购买自郑州明瑞化工产品有限公司。
实施例1
(1)将新鲜的南极磷虾绞碎制成肉糜状，加入等重量的水，搅拌均匀，得匀浆液；
(2)在匀浆液中添加南极磷虾重量0.5％的木瓜蛋白酶(20万U/g)，酶解温度控制在45℃，酶解时间控制在4h，得第一酶解液；
(3)在第一酶解液中添加南极磷虾重量1％的风味蛋白酶(5万U/g)，酶解温度控制在45℃，酶解时间控制在2h，得第二酶解液；
(4)在第二酶解液中添加南极磷虾重量4％的果糖，进行美拉德反应，美拉德反应的温度为130℃，反应时间为20min，反应结束后温度降至室温，即得南极磷虾膏。
实施例2
(1)将新鲜的南极磷虾绞碎制成肉糜状，加入1.5倍重量的水，搅拌均匀，得匀浆液；
(2)在匀浆液中添加南极磷虾重量1％的木瓜蛋白酶(10万U/g)，酶解温度控制在50℃，酶解时间控制在4h，得第一酶解液；
(3)在第一酶解液中添加南极磷虾重量1.5％的风味蛋白酶(3万U/g)，酶解温度控制在50℃，酶解时间控制在2h，得第二酶解液；
(4)在第二酶解液中添加南极磷虾重量5％的果糖，进行美拉德反应，美拉德反应的温度为140℃，反应时间为15min，反应结束后温度降至室温，即得南极磷虾膏。
实施例3
(1)将冷冻的南极磷虾进行解冻，采用自来水冲洗法解冻，将解冻后的南极磷虾绞碎制成肉糜状，加入1.2倍重量的水，搅拌均匀，得匀浆液；
(2)在匀浆液中添加南极磷虾重量0.7％的木瓜蛋白酶(15万U/g)，酶解温度控制在48℃，酶解时间控制在4h，得第一酶解液；
(3)在第一酶解液中添加南极磷虾重量1.2％的风味蛋白酶(4万U/g)，酶解温度控制在49℃，酶解时间控制在2h，得第二酶解液；
(4)在第二酶解液中添加南极磷虾重量3％的果糖，进行美拉德反应，美拉德反应的温度为130℃，反应时间为20min，反应结束后温度降至室温，即得南极磷虾膏。
对比例1(木瓜蛋白酶添加过少)
对比例1与实施例1的区别在于，步骤(2)中木瓜蛋白酶的添加量为南极磷虾重量0.3％，其余工艺步骤及参数与实施例1完全相同。
对比例2(风味蛋白酶添加过少)
对比例2与实施例1的区别在于，步骤(3)中风味蛋白酶的添加量为南极磷虾重量0.5％，其余工艺步骤及参数与实施例1完全相同。
对比例3(木瓜蛋白酶添加过多)
对比例3与实施例1的区别在于，步骤(2)中木瓜蛋白酶的添加量为南极磷虾重量1.5％，其余工艺步骤及参数与实施例1完全相同。
对比例4(风味蛋白酶添加过多)
对比例4与实施例1的区别在于，步骤(3)中风味蛋白酶的添加量为南极磷虾重量2％，其余工艺步骤及参数与实施例1完全相同。
实施例4
实施例4与实施例1的区别在于，在步骤(4)之前增加对第二酶解液进行循环脱氟处理：在步骤(3)得到的第二酶解液中加入南极磷虾重量0.1％的叔丁基二茂铁，调节第二酶解液pH＝2，于真空度0.05MPa条件下，持续通入200sccm的乙醇气体并排出，至第二酶解液中氟含量低于2.0mg/kg时停止通气。其余工艺步骤及参数与实施例1完全相同。
实施例5
实施例5与实施例1的区别在于，在步骤(4)之前增加对第二酶解液进行循环脱氟处理：在步骤(3)得到的第二酶解液中加入南极磷虾重量0.5％的正辛酰基二茂铁，调节第二酶解液pH＝1，于真空度0.08MPa条件下，持续通入300sccm的乙二醇气体并排出，至第二酶解液中氟含量低于2.0mg/kg时停止通气，其余工艺步骤及参数与实施例1完全相同。
对比例5
对比例5与实施例4的区别在于，对第二酶解液进行循环脱氟处理中，控制真空度0.04MPa，其余工艺步骤及参数与实施例4完全相同。
对比例6
对比例6与实施例5的区别在于，对第二酶解液进行循环脱氟处理中，控制真空度0.1MPa，其余工艺步骤及参数与实施例5完全相同。
对实施例1～3和对比例1～4制得的南极磷虾膏的性能做检测，对其氨基酸含量、氟含量及DPPH自由基清除率进行测定。南极磷虾膏的抗氧化的活性用DPPH自由基清除率表示。DPPH自由基清除率为将本发明制得的南极磷虾膏溶解于水中，浓度为10mg/mL时，对DPPH自由基的清除率。
结果如表1所示：
表1.性能结果
由表1可以看出，蛋白酶的添加量是影响南极磷虾膏的氨基酸含量的重要参数，木瓜蛋白酶和风味蛋白酶添加量不足，会导致酶解产物中氨基酸含量过低。而果糖的添加量影响美拉德反应的重要参数，果糖的添加量不足时，美拉德反应产物含量降低，导致南极磷虾膏的抗氧化活性降低。
对实施例4、5和对比例5、6制得的南极磷虾膏的氟含量做检测，结果如表2所示：
表2.性能结果
编号 实施例4 实施例5 对比例5 对比例6
氟含量(mg/Kg) 1.4 1.3 1.8 1.9
由表2可以看出，循环脱氟处理工艺中真空度是影响最终产品含氟量的重要参数，真空度过低，改性二茂铁中的铁离子会与第二酶解液中的氟络合形成的F-改性二茂铁络合物无法挥发排出，在产品中引入杂质，影响最终性能；真空度过高，会将其他风味物质带出。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (10)

1.一种酶解制备南极磷虾膏的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将南极磷虾绞碎制成肉糜状，加入1～1.5倍重量的水，搅拌均匀，得匀浆液；
(2)在匀浆液中添加南极磷虾重量0.5～1％的木瓜蛋白酶，酶解，得第一酶解液；
(3)在第一酶解液中添加南极磷虾重量1～1.5％的风味蛋白酶，酶解，得第二酶解液；
(4)在第二酶解液中添加南极磷虾重量3～5％的果糖，进行美拉德反应，反应结束后温度降至室温，即得南极磷虾膏。
2.根据权利要求1所述的一种酶解制备南极磷虾膏的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述木瓜蛋白酶的浓度为10万～20万U/g。
3.根据权利要求1所述的一种酶解制备南极磷虾膏的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述风味蛋白酶的浓度为3万～5万U/g。
4.根据权利要求1所述的一种酶解制备南极磷虾膏的方法，其特征在于，步骤(2)中，酶解温度控制在45～50℃，酶解时间控制在3～4h。
5.根据权利要求1所述的一种酶解制备南极磷虾膏的方法，其特征在于，步骤(3)中，酶解温度控制在45～50℃，酶解时间控制在2～3h。
6.根据权利要求1所述的一种酶解制备南极磷虾膏的方法，其特征在于，步骤(4)中，美拉德反应的温度为130～140℃，反应时间为15～20min。
7.根据权利要求1所述的一种酶解制备南极磷虾膏的方法，其特征在于，步骤(4)中，在加入果糖之前，对第二酶解液进行循环脱氟处理，循环脱氟后的第二酶解液中氟含量低于2.0mg/kg。
8.根据权利要求7所述的一种酶解制备南极磷虾膏的方法，其特征在于，所述循环脱氟处理工艺为：在第二酶解液中加入南极磷虾重量0.1～0.5％的改性二茂铁，调节第二酶解液pH＜3，于真空度0.05～0.08MPa条件下，持续通入200～300sccm的有机脱氟气体并排出，至第二酶解液中氟含量低于2.0mg/kg时停止通气。
9.根据权利要求8所述的一种酶解制备南极磷虾膏的方法，其特征在于，所述改性二茂铁为叔丁基二茂铁或正辛酰基二茂铁；循环脱氟处理过程中温度控制在100～150℃。
10.根据权利要求8所述的一种酶解制备南极磷虾膏的方法，其特征在于，所述有机脱氟气体为乙醇或乙二醇。
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