CN110637920A - 一种海带的酶解方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海带的酶解方法，属于海藻加工技术领域，包括原料处理、固液比控制、酶解条件控制三个步骤，原料处理：干海带采用粉碎机粉碎至20‑60目；新鲜海带则采用搅碎机绞碎至20‑60目；固液比控制：粉碎或绞碎的海带按照“样品重量：水重量”＝1:80‑90的比例进行稀释，用于酶解；酶解条件控制，本发明采用生物手段将海带细胞在用果胶酶分解成单个分散细胞的基础上，添加纤维素酶将海带细胞细胞壁破壁，酶解海带产品可以用于作为功能性的饲料原料使用，提高养殖动物对海带有效成分如氨基酸、色素物质、矿物质等的利用率，增强饲料的诱食活性、增强饲料的抗氧化功能、增强饲料对养殖动物的免疫能力。
Description
技术领域
本发明涉及到海藻加工技术领域，特别涉及一种海带的酶解方法。
背景技术
海藻是海产藻类的统称，是由基础细胞所构成的单株或一长串的简单植物，通常以海底或着某些固体结构为支撑物，是海洋生物资源的重要组成部分。海藻干物质含量中，绝大部分海藻的粗蛋白含量在1％－48％之间，含矿物质元素60多种，游离氨基酸20种以上，不饱和脂肪酸、维生素12多种，除具有非氮化合物(如海藻胶、甘露醇、淀粉等)外，碘、钙、丰富可达3％-6％，曾作为提取碘的主要原料，在人类的餐桌上占据重要的地位；在当下，因其富含各种矿物质、维生素、刺激动物生长的活性物质、呈味物质和色素，可被制成海藻粉添加在饲料里。
海洋中有15000余种海藻。可分为微藻类和大型藻类，其中，大型经济藻类有100多种，主要分为三类，分别是褐藻门(海带、裙带菜、马尾藻、羊栖菜等)、红藻门(紫菜、江蓠、石花菜、麒麟菜等)和绿藻门(石莼、浒苔、孔石莼、小球藻等)。海藻可作为食物被人类食用，也可以作为饲料以及添加剂等物质应用于其他方面，具有优良的食用价值和经济价值。但是，其特殊的生物学结构限制了它的大量应用，细胞壁的存在决定了它的使用范围，但是在资源愈加紧张的现代社会，资源的合理化应用显得更加重要，在这个大背景下，关于海藻酶解产品的开发具有重要意义。
海带是一种在低温海水中生长的大型海生褐藻植物，属海藻类植物，褐藻纲，海带科，孢子体较大，呈褐色，扁平带状，最长可达20m，分叶片、柄部和固着器，固着器呈假根状。叶片为表皮、皮层和髓部组织所组成，叶片下部有孢子囊，具有黏液腔，可分泌滑性物质。固着器树状分支，用以附着海底岩石。在我国北部沿海及浙江、福建沿海大量栽培，产量居世界第一。富含褐藻胶和碘质，可食用及提取碘、褐藻胶、甘露醇等工业原料，其叶状体可入药，同时海带是一种营养价值很高的蔬菜，含有丰富的碘等矿物质元素。海带含热量低、蛋白质含量中等、矿物质丰富，研究发现，海带具有降血脂、降血糖、调节免疫、抗凝血、抗肿瘤、排铅解毒和抗氧化等多种生物功能。
高等植物细胞壁的主要成分是多糖和蛋白质，多糖包括纤维素、半纤维素和果胶质；细胞壁分成胞间层、初生壁和次生壁等三层。胞间层(middle lamella)又称中层，位于细胞壁最外面，主要由果胶类物质组成，有很强的亲水性和可塑性，多细胞植物依靠它使相邻细胞粘连在一起，果胶易被酸或酶分解，从而导致细胞分离；初生壁(primary wall)是细胞生长过程中或细胞停止生长前由原生质体分泌形成的细胞壁层，除纤维素、半纤维素和果胶外，初生壁中还有多种酶类和糖蛋白，这些非纤维素多糖和糖蛋白将纤维素的微纤丝交联在一起，微纤丝呈网状，分布在非纤维素多糖的基质中，果胶质使得细胞壁有延展性，使细胞壁能随细胞生长而扩大；次生壁(secondary wall)是在细胞停止生长、初生壁不再增加表面积后，由原生质体代谢产生的壁物质沉积在初生壁内侧而形成的壁层，与质膜相邻，次生壁中纤维素含量高，微纤丝排列比初生壁致密，有一定的方向性。果胶质极少，基质主要是半纤维素，也不含糖蛋白和各种酶。
根据高等植物细胞壁的成分和特点，利用纤维素酶和果胶酶在生物学基础上将海带细胞先分散成单个细胞，然后在此基础上破壁。果胶是一种杂多糖，主要由D-半乳糖醛酸通过α-1,4糖苷键连接成的直链高分子化合物。果胶酶是能分解果胶的酶，果胶在果胶酶的催化下水解成还原糖。
海藻是地球海洋生物资源的重要组成部分，作为一种大型的海藻，不仅在人类的餐桌上扮演着重要的角色，近些年来，随着生物技术的不断发展，海带因其含有大量的氨基酸、矿物质、蛋白质和各种功能多糖等，在饲料以及添加剂领域的应用也越来越广泛。
目前对于海藻的酶解产品的利用率较低，还有待于提高。
发明内容
发明的目的在于提供一种海带的酶解方法，采用生物手段将海带细胞在用果胶酶分解成单个分散细胞的基础上，添加纤维素酶将海带细胞细胞壁破壁，酶解海带产品可以用于作为功能性的饲料原料使用，提高养殖动物对海带有效成分如氨基酸、色素物质、矿物质等的利用率，增强饲料的诱食活性、增强饲料的抗氧化功能、增强饲料对养殖动物的免疫能力，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种海带的酶解方法，包括原料处理、固液比控制、酶解条件控制三个步骤，其中，
步骤一：原料处理：包含新鲜海带和干燥后的海带2种状态的原料。干海带采用粉碎机粉碎至20-60目；新鲜海带则采用搅碎机绞碎至20-60目；
步骤二：固液比控制：粉碎或绞碎的海带按照“样品重量：水重量”＝1:80-90 的比例进行稀释，用于酶解；
步骤三：酶解条件控制，酶解调控控制包含以下技术条件：
(1)酶解液中海带干物质含量为10％-25％；
(2)水解酶：水解酶为纤维素酶和果胶酶；以酶活力单位数为基础，纤维素酶与果胶酶的组合比例为：纤维素酶：果胶酶＝1:10-1:20；酶解液中纤维素酶活力单位数为150IU/mL-250IU/mL，相应的果胶酶活力单位数为1500 IU/mL-3000IU/mL；
(3)酶解液pH值控制：用分析纯盐酸调节酶解液pH值到4.5，酶解过程中pH值维持在4.5±0.5范围内；
(4)酶解温度：以水蒸汽管道加热方式，维持酶解过程中的酶解液温度为45℃±5℃；
(5)酶解时间：保持上述条件，酶解时间控制在4-5小时。
优选的，纤维素酶和果胶酶的组合、组合比例为1:10-1:20，以及在酶解液中纤维素酶和果胶酶的活力单位数：纤维素酶活力数为150IU/mL-250 IU/mL，相应的果胶酶活力单位数为1500IU/mL-3000IU/mL。
优选的，酶解条件的控制，包括酶解液中海带干物质含量为10％-25％；酶解液温度为45℃±5℃；酶解液pH值为4.5±0.5；酶解时间4-5小时。
优选的，酶解后得到的酶解海带产品中，还原糖含量为8.0-12.5g/100g；游离氨基酸含量为9.0-15.0g/100g。
优选的，酶解海带产品可以用于作为功能性的饲料原料使用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提出的海带的酶解方法，采用生物手段将海带细胞在用果胶酶分解成单个分散细胞的基础上，添加纤维素酶将海带细胞细胞壁破壁，酶解海带产品可以用于作为功能性的饲料原料使用，提高养殖动物对海带有效成分如氨基酸、色素物质、矿物质等的利用率，增强饲料的诱食活性、增强饲料的抗氧化功能、增强饲料对养殖动物的免疫能力。
附图说明
图1为本发明的时间对酶解过程的影响示意图；
图2为本发明的所有酶解液对比图；
图3为本发明的最佳酶解条件下的光学显微观察示意图一；
图4为本发明的最佳酶解条件下的光学显微观察示意图二；
图5为本发明的最佳酶解条件下的光学显微观察示意图三；
图6为本发明的最佳酶解条件下的光学显微观察示意图四；
图7为本发明的最佳酶解条件下的光学显微观察示意图五；
图8为本发明的最佳酶解条件下的光学显微观察示意图六。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种海带的酶解方法，包括原料处理、固液比控制、酶解条件控制三个步骤，其中，
步骤一：原料处理：包含新鲜海带和干燥后的海带2种状态的原料。干海带采用粉碎机粉碎至20-60目；新鲜海带则采用搅碎机绞碎至20-60目；
步骤二：固液比控制：粉碎或绞碎的海带按照“样品重量：水重量”＝1:80-90 的比例进行稀释，用于酶解；
步骤三：酶解条件控制，酶解调控控制包含以下技术条件：
(1)酶解液中海带干物质(质量)含量为10％-25％；酶解条件的控制，包括酶解液中海带干物质(质量)含量为10％-25％；酶解液温度为 45℃±5℃；酶解液pH值为4.5±0.5；酶解时间4-5小时；
(2)水解酶：水解酶为纤维素酶和果胶酶；以酶活力单位数为基础，纤维素酶与果胶酶的组合比例为：纤维素酶：果胶酶＝1:10-1:20；酶解液中纤维素酶活力单位数为150IU/mL-250IU/mL，相应的果胶酶活力单位数为1500 IU/mL-3000IU/mL；纤维素酶和果胶酶的组合、组合比例为1:10-1:20，以及在酶解液中纤维素酶和果胶酶的活力单位数：纤维素酶活力数为 150IU/mL-250IU/mL，相应的果胶酶活力单位数为1500IU/mL-3000IU/mL；
(3)酶解液pH值控制：用分析纯盐酸调节酶解液pH值到4.5，酶解过程中pH值维持在4.5±0.5范围内；
(4)酶解温度：以水蒸汽管道加热方式，维持酶解过程中的酶解液温度为45℃±5℃；
(5)酶解时间：保持上述条件，酶解时间控制在4-5小时。
酶解后得到的酶解海带产品中，还原糖含量为8.0-12.5g/100g；游离氨基酸含量为9.0-15.0g/100g。
满足上述条件，以还原糖、游离氨基酸含量作为评价指标，海带样品中还原糖含量为0.003-0.005g/100g(干基)，经过酶解后所得的酶解海带产品还原糖含量为8.0-12.5g/100g(干基)(DNS法测定还原糖含量)；海带样品中游离氨基酸含量0.007-0.01g/100g(干基)，经过酶解后所得的酶解海带产品游离氨基酸含量为9.0-15.0g/100g(干基)(氨基酸自动分析测定游离氨基酸含量)。
一、正交实验结果记录
(N＝3,
)
表1正交实验结果表
二、正交试验结果计算
(1)鲜样还原糖的正交试验结果
表2鲜样还原糖正交试验结果计算表
其中，T表示对各因素进行求和、X表示对各因素求平均值、R代表极值
利用正交实验的处理法-极差法可以计算结果可以看到：D>C>A>B，可得出结论：在鲜样还原糖水平上，纤维素酶是主要影响因子；最佳酶解条件为 45℃，pH＝4.5，果胶酶0.3％，纤维素酶0.3％。
(2)冻干粉还原糖正交实验结果
表3冻干粉还原糖正交实验结果计算表
利用正交实验的处理法-极差法处理实验数据，可以看到：D>C>A>B，可以打出结论，在干样还原糖水平上，纤维素酶是最主要的影响因素，最佳酶解条件为温度45，pH＝4.5，果胶酶0.3％，纤维素酶0.3％。
(3)鲜样氨基酸正交结果处理
表4鲜样氨基酸正交结果计算表
利用正交实验的处理法-极差法计算数据可以看到：C>B>A>D，可以得出结论：在鲜样氨基酸水平上，果胶酶是最主要影响因子，最佳酶解条件是， 55℃，pH＝6.5，果胶酶0.3％，纤维素酶0.2％。
(4)干样氨基酸正交结果处理
表5干样氨基酸正交结果计算表
利用正交实验的处理法-极差法做出因素指标关系图，从上面的因素指标关系图中可以看到：B>D>C>A，在干样氨基酸水平上，pH是主要影响因子，最佳酶解条件为55℃，pH＝6.5，0.3％的果胶酶，0.3％的纤维素酶。
(5)时间对酶解过程的影响
表6时间对酶解过程的影响
从图1和上表中可以得出：在还原糖水平上4h要比1、2、3h的酶解效果好；在氨基酸水平上3h要比1、2、4h的酶解效果好，说明在同样的酶解条件下，不同水平因素的测定需要酶解的时间不同，在实际的操作中，按照实验的目的不同选用不同的酶解时间。
三、酶解过程中物理性状的变化
(1)粘稠度。
Claims (5)
1.一种海带的酶解方法，其特征在于，包括原料处理、固液比控制、酶解条件控制三个步骤，其中，
步骤一：原料处理：包含新鲜海带和干燥后的海带2种状态的原料。干海带采用粉碎机粉碎至20-60目；新鲜海带则采用搅碎机绞碎至20-60目；
步骤二：固液比控制：粉碎或绞碎的海带按照“样品重量：水重量”＝1:80-90的比例进行稀释，用于酶解；
步骤三：酶解条件控制，酶解调控控制包含以下技术条件：
(1)酶解液中海带干物质含量为10％-25％；
(2)水解酶：水解酶为纤维素酶和果胶酶；以酶活力单位数为基础，纤维素酶与果胶酶的组合比例为：纤维素酶：果胶酶＝1:10-1:20；酶解液中纤维素酶活力单位数为150IU/mL-250IU/mL，相应的果胶酶活力单位数为1500IU/mL-3000IU/mL；
(3)酶解液pH值控制：用分析纯盐酸调节酶解液pH值到4.5，酶解过程中pH值维持在4.5±0.5范围内；
(4)酶解温度：以水蒸汽管道加热方式，维持酶解过程中的酶解液温度为45℃±5℃；
(5)酶解时间：保持上述条件，酶解时间控制在4-5小时。
2.根据权利要求1所述的一种海带的酶解方法，其特征在于：纤维素酶和果胶酶的组合、组合比例为1:10-1:20，以及在酶解液中纤维素酶和果胶酶的活力单位数：纤维素酶活力数为150IU/mL-250IU/mL，相应的果胶酶活力单位数为1500IU/mL-3000IU/mL。
3.根据权利要求1所述的一种海带的酶解方法，其特征在于：酶解条件的控制，包括酶解液中海带干物质含量为10％-25％；酶解液温度为45℃±5℃；酶解液pH值为4.5±0.5；酶解时间4-5小时。
4.根据权利要求1所述的一种海带的酶解方法，其特征在于：酶解后得到的酶解海带产品中，还原糖含量为8.0-12.5g/100g；游离氨基酸含量为9.0-15.0g/100g。
5.根据权利要求1所述的一种海带的酶解方法，其特征在于：酶解海带产品可以用于作为功能性的饲料原料使用。
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