CN112778396A - 一种鱼糜中水溶性蛋白质的回收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明通过在设定温度、ph值的鱼糜漂洗液中加入三氯化铁，鱼糜中水溶性蛋白质的回收率高达到95.14％，本发明提出的技术方案可应用于鱼糜生产企业，回收的蛋白质可应用于蛋白质补充剂添加在鱼粉、饲料中，有助于企业充分利用鱼糜漂洗液的附加值，减少排放漂洗液带来的环境污染，降低污水处理成本，减少环境污染，变废为宝，提高一定的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种鱼糜中水溶性蛋白质的回收方法。
背景技术
鱼糜是将鱼经过采肉、漂洗、精滤、脱水搅拌及冻结加工得到。鱼糜在经过擂溃(斩拌)、成型、加热和冷却工序制成鱼糜制品。而鱼糜在经过漂洗的过程中，漂洗废液直接排放，导致水质受到严重污染。而鱼肉中30％～40％的蛋白质以不溶性的鱼糜微粒和水溶性的形式存在于鱼糜漂洗液中，随着漂洗液的丢弃而流失。经研究表明，鱼糜漂洗液回收蛋白中氨基酸种类齐全，并且比例均衡，符合FAO/WHO推荐的理想蛋白质模式，是理想的优质蛋白。回收这部分的鱼糜漂洗液不仅降低了环境污染，减少了废水处理费用，并在很大程度上增加了企业潜在的利润。因此,如何回收鱼糜漂洗液中的水溶性蛋白质成为人们最关心的问题。回收鱼糜漂洗液的方法主要有絮凝法、超滤法、等电点沉淀法[5]和离子交换法等。但在这些方法中有的回收率太低，有的操作复杂，有的成本偏高，各有各的优点，也避免不了各有各的缺点。
漂洗是鱼糜加工重要步骤之一。鱼肉在漂洗过程中会损失大量水溶性蛋白质，对鱼糜漂洗液进行蛋白质回收，可以提高鱼糜利用率，降低污水处理成本，减少环境污染。
发明内容
本发明目的在于提出一种能够提高鱼糜利用率，降低污水处理成本，减少环境污染的鱼糜中水溶性蛋白质的回收方法，包括：
采用温度为8℃～12℃的水漂洗鱼糜，获得鱼糜漂洗液，水和鱼糜的重量比为(6～8)：1。
将所述鱼糜漂洗液温度控制在55℃～75℃，将PH值控制在5.5～6.5。
在所述鱼糜漂洗液中加入三氯化铁，浓度为1.3～2.2mol/L。
优选的，在所述鱼糜漂洗液中加入三氯化铁，浓度为1.5～2.0mol/L。
优选的，漂洗鱼糜时，水温保持在10℃，水和鱼糜的比例为7：1。
优选的，将所述鱼糜漂洗液温度控制在65.44℃，将PH值控制在5.94，在所述鱼糜漂洗液中加入三氯化铁，浓度为1.37mol/L。
优选的，将所述鱼糜漂洗液温度控制在65℃，将PH值控制在6，在所述鱼糜漂洗液中加入三氯化铁，浓度为1.4mol/L。
优选的，在所述鱼糜漂洗液中加入三氯化铁时，对所述鱼糜漂洗液搅拌。
优选的，在所述鱼糜漂洗液中加入三氯化铁，放置1h～5h后回收蛋白质。
优选的，对所述鱼糜漂洗时，反复漂洗，漂洗2～4次，每次漂洗2～4分钟。
优选的，对所述鱼糜漂洗时，反复漂洗，漂洗3次，每次漂洗3分钟。
本发明的技术方案与传统的相比，鱼糜中水溶性蛋白质的回收率高达到95.14％，可应用于鱼糜生产企业，回收的蛋白质可应用于蛋白质补充剂添加在鱼粉、饲料中，有助于企业充分利用鱼糜漂洗液的附加值，减少排放漂洗液带来的环境污染，降低污水处理成本，减少环境污染，变废为宝，提高一定的经济效益。
附图说明
图1是一种1％FeCl3溶液添加量对蛋白质回收率的影响的曲线图；
图2是pH对蛋白质回收率的影响的曲线图；
图3是温度对蛋白质回收率的影响的曲线图；
图4是时间对蛋白质回收率的影响的曲线图；
图5是各因素之间交互响应面图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照具体实施方式对本发明进行更加全面的描述，但是本发明可以通过不同的形式来实现，并不限于文本所描述的实施例和附图，相反的，提供这些实施例和附图是为了使对本发明公开的内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上也可以存在居中的元件，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件，本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常连接的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语知识为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明，本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本实施例公开了一种鱼糜中水溶性蛋白质的回收方法，其制作方法包括步骤：
将河鲀鱼肉进行斩拌2min，水的温度保持在10℃，水和鱼糜的比例为7:1。
配好水和鱼糜的比例后开始进行漂洗，分3次漂洗，一次3min。漂洗后静置3min以上，最后获得鱼糜漂洗液。
将所述鱼糜漂洗液温度控制在55℃～75℃，将PH值控制在5.5～6.5。
在所述鱼糜漂洗液中加入三氯化铁，浓度为1.3～2.2mol/L，放置1h～5h后回收蛋白质。
本实施例中，以蛋白质回收率为指标，进行以下实验：
在固定其他影响因素保持不变的状态下，分别考察1％FeCl3溶液添加量、pH、回收温度、回收时间对蛋白质回收效果的影响。
在单因素试验基础上，选取pH(X1)、回收温度(Temperature，T)(X2)与1％FeCl3溶液添加量(Addition of 1％FeCl3 solution/mL，AFS)(X3)3个因素作为自变量，以蛋白质回收率(Rate of Protein Recovery,RPR)(Y)作为响应值，在pH(3、5、7)、回收温度时间(60℃、65℃、70℃)和1％FeCl3溶液用量(1.0、1.5、2.0mL)3因素3水平上对FeCl3法回收蛋白质进行响应面优化，并进行验证。
蛋白回收率＝[1～(絮凝后上清液中蛋白质含量/鱼糜漂洗液原液中蛋白质含量)]×100％
通过分析，得到各单因素对FeCl3法回收蛋白质的影响。
1％FeCl3溶液的用量对回收鱼糜漂洗液中的蛋白质有明显的影响，结果见图1。在pH7、回收温度55℃和回收时间3h的条件下，随着FeCl3溶液添加量的增加，蛋白质回收率随之快速增加，这是由于氢氧化铁Fe(OH)3的吸附作用引起的。所以，当漂洗液中蛋白质浓度较高时，需要的FeCl3浓度相对较高，说明FeCl3的用量和漂洗液蛋白质的浓度存在一定的“正相关”。当超过1.5mL时，增加的趋势变慢，因此，选择FeCl3溶液的添加量为1.5mL，蛋白质回收率为75.33％。
pH对鱼糜漂洗液中蛋白质回收效果的影响如图2所示。在回收温度55℃、回收时间3h和1％FeCl3溶液添加量为1.5％的条件下，随着pH的增加，漂洗液中蛋白质的回收率越来越高，当pH为5时，回收率达最高58.29％。之后随着pH的加大，蛋白质的回收率逐渐下降。在弱酸性范围内，随着pH的升高，水解作用增强。当pH达到5～6时，Fe3+转化为Fe(OH)3胶体，该胶体具有较强的吸附架桥和吸附电中和功能，使蛋白质能够得到最大程度的凝聚。而继续增大pH，絮凝作用减弱，导致蛋白质回收率下降。因此，选择pH 5作为后续优化的条件。
温度对FeCl3法回收鱼糜漂洗液中的蛋白质有明显的影响，结果如图3所示，在pH7、回收时间3h和1％FeCl3溶液添加量为1.5％的条件下，随着回收温度的升高，蛋白质回收率逐渐增高。当温度达65℃时，蛋白质的回收率达最高，为88.39％。当继续提高温度，蛋白质回收率反而下降，这可能是因为高温使得蛋白质会失去活性，造成蛋白质脱附，导致回收率下降[11～12]。因此，回收温度选择65℃为宜。
在pH 7、回收温度55℃和1％FeCl3溶液添加量为1.5％的条件下，回收时间对FeCl3回收鱼糜漂洗液中的蛋白质的影响较小，如图4所示。Fe3+在很短的时间内能够转化为Fe(OH)3胶体。回收1h时蛋白质的回收率达60.22％，4h时回收率增加到61.99％，继续延长时间，蛋白质回收率几乎呈稳定状态。所以选取的回收时间为4h。
对各单因素数据进行组间的显著性分析发现，pH、温度、1％FeCl3溶液添加量和时间4各因素在设定的水平之间的限制差异分别为P＝0.000、0.000、0.000、0.452，其中时间因素没有显著性差异，所以选择pH(PV/X1)、温度(T/X2)和1％FeCl3溶液添加量(AFS/X3)添加量自变量，以蛋白质回收率(RPR/Y)作为因变量，应用Design～Expert软件，进行3因素3水平的鱼糜漂洗液回收工艺优化，试验结果如表1所示。
从表1的实验数据，可以看出在不同pH、回收温度和1％FeCl3溶液添加量的影响下，蛋白质回收率各不相同。1％FeCl3溶液添加量在1.5～2.0mL、回收温度在60～65℃、pH在5～7时，蛋白质回收率达到最高值。
表1响应面试验设计方案与结果
根据Box Behnken试验设计进行了17组试验，得二次多项式拟合方程为：
Y1＝93.21+9.4X1+1.37X2～3.387X3+1.62X1X2+5.51X1X3～0.33X2X3～8.71X12～12.39X22～10.64X32。
表2蛋白质回收率二次回归方程方差分析结果
根据二次模型的方差分析结果，结果见表2，Y方程回归模型的P值为0.0352，P＜0.05，说明模型达到显著水平，失拟项P为0.0554，失拟不显著，说明方程拟合良好，回归方程式具有可靠性。
由表1和表2可以看出，各响应因素影响程度：X1＞X3＞X2，即回收时pH对蛋白质的回收率影响最大。
3个因素对蛋白质回收率影响交互作用的响应面图如图5所示。随着pH、温度和1％FeCl3溶液添加量的增加，蛋白质的回收率先升高后下降，3个因素的两两交互曲面整体呈现凸起，呈倒“U”形，等高线呈椭圆形，说明3个因素两两间存在一定的交互作用。
通过Design～Expert8.0分析软件，对响应面结果利用软件进行最优化分析，以蛋白回收率最大为评价指标，确定回收鱼糜漂洗液的最优工艺为温度65.44℃，pH5.94，1％FeCl3溶液添加量1.37mL，此时蛋白回收率达到最大值，最大值为(96.47±0.953)％。为操作便利，将此条件调整为温度65℃、pH 6、1％FeCl3添加量1.4mL，进行3次重复实验，计算蛋白质的回收率为95.14％，与模型预测值没有显著性差异，说明响应面法得到的回归模型具有一定的可靠性。
在单因素实验的基础上，得出的实验结果是温度在pH为5～6时，温度为55～65℃时，浓度为1.5～2.0mol/L，此时蛋白质回收率较高，达88.49％。通过响应面法进行优化数值，得到实验结果为10mL河鲀鱼糜漂洗液在温度为65℃，pH6，1％的FeCl3溶液添加量为1.4mL时，蛋白回收率达到95.14％。获得优化的FeCl3法回收鱼糜漂洗液中的蛋白质工艺，可进行放大执行应用于鱼糜生产企业，回收的蛋白质可应用于蛋白质补充剂添加在鱼粉、饲料中，有助于企业充分利用鱼糜漂洗液的附加值，减少排放漂洗液带来的环境污染，降低污水处理成本，减少环境污染，变废为宝，提高一定的经济效益。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种鱼糜中水溶性蛋白质的回收方法，其特征在于，包括：
采用温度为8℃～12℃的水漂洗鱼糜，获得鱼糜漂洗液，水和鱼糜的重量比为(6～8)：1；
将所述鱼糜漂洗液温度控制在55℃～75℃，将PH值控制在5.5～6.5；
在所述鱼糜漂洗液中加入三氯化铁，浓度为1.3～2.2mol/L。
2.根据权利要求1所述的一种鱼糜中水溶性蛋白质的回收方法，其特征在于，
在所述鱼糜漂洗液中加入三氯化铁，浓度为1.5～2.0mol/L。
3.根据权利要求1所述的一种鱼糜中水溶性蛋白质的回收方法，其特征在于，
漂洗鱼糜时，水温保持在10℃，水和鱼糜的比例为7：1。
4.根据权利要求1所述的一种鱼糜中水溶性蛋白质的回收方法，其特征在于，
将所述鱼糜漂洗液温度控制在65.44℃，将PH值控制在5.94，在所述鱼糜漂洗液中加入三氯化铁，浓度为1.37mol/L。
5.根据权利要求1所述的一种鱼糜中水溶性蛋白质的回收方法，其特征在于，
将所述鱼糜漂洗液温度控制在65℃，将PH值控制在6，在所述鱼糜漂洗液中加入三氯化铁，浓度为1.4mol/L。
6.根据权利要求1所述的一种鱼糜中水溶性蛋白质的回收方法，其特征在于，
在所述鱼糜漂洗液中加入三氯化铁时，对所述鱼糜漂洗液搅拌。
7.根据权利要求1所述的一种鱼糜中水溶性蛋白质的回收方法，其特征在于，
在所述鱼糜漂洗液中加入三氯化铁，放置1h～5h后回收蛋白质。
8.根据权利要求1所述的一种鱼糜中水溶性蛋白质的回收方法，其特征在于，
对所述鱼糜漂洗时，反复漂洗，漂洗2～4次，每次漂洗2～4分钟。
9.根据权利要求8所述的一种鱼糜中水溶性蛋白质的回收方法，其特征在于，
对所述鱼糜漂洗时，反复漂洗，漂洗3次，每次漂洗3分钟。
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