CN115449534A - 一种马尾藻和鱼糜废水的混合酶解方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及生物酶法处理技术领域，公开了一种马尾藻和鱼糜废水的混合酶解方法，包括以下步骤：（1）从鱼糜废水中回收蛋白质，获得鱼糜蛋白回收料；（2）将鱼糜蛋白回收料、马尾藻粉和水混合后，加入复合酶，进行酶解处理，获得酶解产物；所述复合酶包括β‑葡聚糖酶、纤维素酶、木瓜蛋白酶和风味蛋白酶；（3）对酶解产物进行过滤，获得含有海藻酸钠和鱼肽的混合溶液。本发明采用包括β‑葡聚糖酶、纤维素酶、木瓜蛋白酶和风味蛋白酶的复合酶，对鱼糜蛋白回收料和马尾藻粉进行混合酶解，能够提高马尾藻中海藻酸钠的提取率，同时实现鱼糜废水中回收的蛋白质的资源化利用。
Description
技术领域
本发明涉及生物酶法处理技术领域，尤其涉及一种马尾藻和鱼糜废水的混合酶解方法。
背景技术
近年来，随着鱼糜制品加工总量的不断增加，鱼糜制品加工行业的废水排放量也会不断增加。目前对于鱼糜废水(生产鱼糜制品产生的废水)的主要处理方式是直接排放或焚烧，其中大量易腐废弃物的存在带来了较大的环保压力和处置费用，并且，鱼糜废水中水溶性蛋白含量可达10‰～30‰，其废弃将浪费大量蛋白资源。因此，如何实现鱼糜废水中蛋白质的回收和资源化利用，是目前迫切需要解决的行业共性问题，对行业突破环保瓶颈具有重要意义。
海藻酸钠又名褐藻酸钠，是常见于褐藻(包括海带属、马尾藻属等)中的一种天然多糖，在分子水平上由β-(1→4)D-甘露糖醛酸(M)和α-(1→4)L-古洛糖醛酸(G)残基通过1,4糖苷键相连而成，在食品、有机肥料、医学以及饲料等方面具有广泛应用。近年来，随着生物技术的进展，酶解法从褐藻中提取海藻酸钠逐步发展起来，是一种新兴的高效提取工艺。常规的酶解法通常采用纤维素酶或果胶酶降解褐藻细胞壁，从而分离出海藻酸钠，存在海藻酸钠提取率低的问题。
发明内容
为了解决鱼糜废水中的蛋白质无法回收利用以及海藻酸钠提取率低的技术问题，本发明提供了一种马尾藻和鱼糜废水的混合酶解方法。该方法利用复合酶对鱼糜废水中回收的蛋白质和马尾藻粉进行混合酶解，能够提高马尾藻中海藻酸钠的提取率，同时将鱼糜废水中回收的蛋白质转化成多肽和氨基酸，实现其资源化利用。
本发明的具体技术方案为：
一种马尾藻和鱼糜废水的混合酶解方法，包括以下步骤：
(1)从鱼糜废水中回收蛋白质，获得鱼糜蛋白回收料；
(2)将鱼糜蛋白回收料、马尾藻粉和水混合后，加入复合酶，进行酶解处理，获得酶解产物；所述复合酶包括β-葡聚糖酶、纤维素酶、木瓜蛋白酶和风味蛋白酶；
(3)对酶解产物进行过滤，获得含有海藻酸钠和鱼肽的混合溶液。
本发明采用复合酶解的方法，对鱼糜废水中回收的蛋白质和马尾藻粉进行混合酶解，能够获得可溶性的鱼肽(包括多肽、氨基酸)和海藻酸钠。在上述过程中，所使用的复合酶组分包括β-葡聚糖酶、纤维素酶、木瓜蛋白酶和风味蛋白酶，对鱼糜蛋白的酶解和海藻酸钠的提取均具有较好的效果，具体而言：马尾藻细胞壁的主要组成物质包括褐藻胶和纤维素，两者呈网状胶交织结构，利用β-葡聚糖酶和纤维素酶能够分解马尾藻细胞壁，使海藻酸钠释放出来；木瓜蛋白酶和风味蛋白酶在降解鱼糜蛋白的同时，还能降解马尾藻细胞壁中的蛋白质，加快海藻酸钠的释放，此外还能酶解马尾藻胞质中的蛋白质，防止海藻酸钠与蛋白成分结合后沉降。
本发明获得的含有鱼肽和海藻酸钠的混合物可用作有机肥。其中，多肽和氨基酸具有较小的分子量和较好的可溶性，相较于单纯的下脚料水产蛋白而言更易被降解吸收，能够改善土壤理化性质，为土壤微生物和植物的生长提供碳源和氮源；海藻酸钠能够参与植物体内的生理活动，提高植物的抗逆性和抗病毒能力。因此，鱼肽和海藻酸钠相互配合，能够有效促进植物的生长发育。
综上，通过本发明中的方法对马尾藻和鱼糜废水进行混合酶解，能够实现鱼糜废水中蛋白质的回收和资源化利用，同时，还能提高马尾藻中海藻酸钠的提取率。
作为优选，步骤(2)中，在进行酶解处理前，调节pH至5.0～6.0。
酶解效率受pH的影响。将pH控制在5.0～6.0范围内时，能够使本发明中的复合酶具有较高的酶解效率。
作为优选，步骤(1)的具体过程包括以下步骤：将鱼糜废水的pH调节至7.0～7.5，加入絮凝剂进行絮凝后，分离出絮凝物；所述絮凝剂包括醛基化β-葡聚糖和亚精胺。
本发明采用醛基化β-葡聚糖和亚精胺，能够实现鱼糜废水中可溶性蛋白质的絮凝回收，并且，与本发明中的酶解工艺相配合，能够实现较高的酶解效率，具体而言：
(1)絮凝过程中，醛基化β-葡聚糖中的醛基能够与可溶性蛋白质中的氨基发生醛胺缩合反应，在两者之间形成亚胺键，同时，醛基化β-葡聚糖和可溶性蛋白质之间还能通过羧基、氨基、羟基等基团形成氢键；亚精胺中含有两个氨基，通过与醛基化β-葡聚糖中的醛基反应形成亚胺键，能够将两个醛基化β-葡聚糖分子连接起来。通过以上方式，醛基化β-葡聚糖和亚精胺能够使鱼糜废水中的可溶性蛋白质发生絮凝，从而被分离回收，以便下一步酶解。
(2)酶解过程中，在本发明所使用的复合酶的适宜pH环境(pH 5.0～6.0)下，蛋白质与醛基化β-葡聚糖之间、以及醛基化β-葡聚糖与亚精胺之间由醛基和氨基反应形成的亚胺键断裂，同时醛基化β-葡聚糖在复合酶中β-葡聚糖酶和纤维素酶的作用下降解，从而使絮凝物中的可溶性蛋白质重新溶解，有利于可溶性蛋白质和酶在溶液中充分接触，提高酶解效率。并且，利用亚胺键在酸性环境中的不稳定性和絮凝剂中主要成分(氧化葡聚糖)的酶解，还能够避免酶在絮凝剂的作用下从溶液中析出，同样有利于可溶性蛋白质和酶在溶液中充分接触，从而提高鱼糜蛋白的酶解效率和海藻酸钠的提取效率。
此外，本发明中采用的絮凝剂中不含有有毒的金属元素(如传统絮凝剂中的铝元素)，因此，当将获得的含有鱼肽和海藻酸钠的混合物作为有机肥使用时，不会造成土壤金属污染；并且，亚精胺作为一种广泛存在于生物体内的生物胺，当存在于有机肥中时，能够调节植物生长发育，提高植物的抗逆性。
进一步地，所述醛基化β-葡聚糖的制备方法包括以下步骤：将β-葡聚糖溶解到水中，加入高碘酸盐，所述高碘酸盐的摩尔量与β-葡聚糖中葡萄糖单元的摩尔量之比为1：2～4，在20～25℃下避光反应2.5～3.5h后终止反应，分离出产物，获得醛基化β-葡聚糖。
β-葡聚糖醛基化程度的提高有利于鱼糜废水中可溶性蛋白质的絮凝，进而提高蛋白质回收率，但同时，也会对酶解时絮凝物中可溶性蛋白质的重新溶解产生不利影响，进而影响鱼糜蛋白的酶解效率和海藻酸钠的提取效率。基于此，本发明通过控制醛基化β-葡聚糖制备过程中的工艺条件，将β-葡聚糖的醛基化程度控制在合适范围内，能够在较大程度上回收鱼糜废水中的可溶性蛋白质，同时实现较高的鱼糜蛋白酶解效率和海藻酸钠提取效率。
进一步地，所述β-葡聚糖与水的质量体积比为1g：50～60mL。
进一步地，所述絮凝剂中，醛基化β-葡聚糖和亚精胺的质量比为1：0.1～0.4。
进一步地，所述絮凝剂在鱼糜废水中的添加量为0.8～1.5mg/mL。
进一步地，所述加入絮凝剂的过程包括以下步骤：先加入醛基化β-葡聚糖，搅拌3～5min后，在加入亚精胺，搅拌3～5min，而后静置30～40min。
进一步地，在分离出絮凝物后，将絮凝物脱水至含水量为60～70wt％。
作为优选，步骤(2)中，所述鱼糜蛋白回收料、马尾藻粉和水的质量体积比为1g：0.5～2.0g：5～15mL。
作为优选，步骤(2)中，所述复合酶的添加量为鱼糜蛋白回收料和马尾藻粉总质量的1.0～1.5wt％。
作为优选，步骤(2)中，所述复合酶中，β-葡聚糖酶、纤维素酶、木瓜蛋白酶和风味蛋白酶的质量比为1：0.5～1.5：1.5～3.0：1.5～3.0。
作为优选，步骤(2)中，所述酶解处理的温度为45～55℃，时间为6～12h。
作为优选，步骤(3)中，在获得含有海藻酸钠和鱼肽的混合溶液后，对其进行浓缩和脱水干燥，获得含有海藻酸钠和鱼肽粉的混合粉体。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明采用包括β-葡聚糖酶、纤维素酶、木瓜蛋白酶和风味蛋白酶的复合酶，对鱼糜蛋白回收料和马尾藻粉进行混合酶解，能够提高马尾藻中海藻酸钠的提取率，同时实现鱼糜废水中回收的蛋白质的资源化利用；
(2)本发明采用包括醛基化β-葡聚糖和亚精胺的絮凝剂，能够实现鱼糜废水中可溶性蛋白质的絮凝回收，并且，与本发明中的酶解工艺相配合，利用亚氨基在酸性条件下的不稳定性以及醛基化β-葡聚糖在β-葡聚糖酶作用下的酶解，能够实现较高的鱼糜蛋白酶解效率和海藻酸钠提取效率；
(3)本发明通过控制醛基化β-葡聚糖制备过程中的工艺条件，能够使絮凝剂对鱼糜废水中可溶性蛋白质具有较好的絮凝效果，同时能够在酶解时实现较高的酶解效率。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
总实施例
一种马尾藻和鱼糜废水的混合酶解方法，包括以下步骤：
(1)从鱼糜废水中回收蛋白质，获得鱼糜蛋白回收料；
(2)将鱼糜蛋白回收料、马尾藻粉和水混合后，加入复合酶，调节pH至5.0～6.0，进行酶解处理，获得酶解产物；所述复合酶包括β-葡聚糖酶、纤维素酶、木瓜蛋白酶和风味蛋白酶；(3)对酶解产物进行过滤，获得含有海藻酸钠和鱼肽的混合溶液。
作为一种具体实施方式，步骤(1)的具体过程包括以下步骤：将鱼糜废水的pH调节至7.0～7.5，加入絮凝剂进行絮凝后，分离出絮凝物；所述絮凝剂包括醛基化β-葡聚糖和亚精胺。
可选地，所述醛基化β-葡聚糖的制备方法包括以下步骤：将β-葡聚糖溶解到水中，加入高碘酸盐，所述高碘酸盐的摩尔量与β-葡聚糖中葡萄糖单元的摩尔量之比为1：2～4，在20～25℃下避光反应2.5～3.5h后终止反应，分离出产物，获得醛基化β-葡聚糖。进一步地，所述β-葡聚糖与水的质量体积比为1g：50～60mL。
可选地，所述絮凝剂中，醛基化β-葡聚糖和亚精胺的质量比为1：0.1～0.4。
可选地，所述絮凝剂在鱼糜废水中的添加量为0.8～1.5mg/mL。
可选地，所述加入絮凝剂的过程包括以下步骤：先加入醛基化β-葡聚糖，搅拌3～5min后，在加入亚精胺，搅拌3～5min，而后静置30～40min。
可选地，在分离出絮凝物后，将絮凝物脱水至含水量为60～70wt％。
作为一种具体实施方式，步骤(2)中，所述鱼糜蛋白回收料、马尾藻粉和水的质量体积比为1g：0.5～2.0g：5～15mL；所述复合酶的添加量为鱼糜蛋白回收料和马尾藻粉总质量的1.0～1.5wt％。
作为一种具体实施方式，步骤(2)中，所述复合酶中，β-葡聚糖酶、纤维素酶、木瓜蛋白酶和风味蛋白酶的质量比为1：0.5～1.5：1.5～3.0：1.5～3.0。
作为一种具体实施方式，步骤(2)中，所述酶解处理的温度为45～55℃，时间为6～12h。
作为一种具体实施方式，步骤(3)中，在获得含有海藻酸钠和鱼肽的混合溶液后，对其进行浓缩和脱水干燥，获得含有海藻酸钠和鱼肽粉的混合粉体。
实施例1
通过马尾藻和鱼糜废水混合酶解制备海藻酸钠和鱼肽，具体步骤如下：
(1)马尾藻预处理：
将马尾藻在65℃烘箱中烘干后，用粉碎机打磨成粉，获得马尾藻粉。
(2)β-葡聚糖醛基化：
将重均分子量Mw为40kDa的β-葡聚糖溶解到水中，制成20mg/mLβ-葡聚糖溶液；向β-葡聚糖溶液中加入高碘酸钾，添加量为每克β-葡聚糖加入0.36g高碘酸钾，在避光条件下，20℃搅拌反应2.5h，加入丙二醇终止反应；采用截留分子量为3kDa的透析袋透析12h，每3h换一次水，将透析液冷冻干燥，获得醛基化β-葡聚糖。
(3)鱼糜废水预处理：
采用1mol/L盐酸溶液和1mol/L氢氧化钠溶液，将鱼糜废水的pH调节至7.0；加入醛基化β-葡聚糖，添加量为每毫升鱼糜废水中加入0.6mg醛基化β-葡聚糖，搅拌5min；加入亚精胺，添加量为每毫升鱼糜废水中加入0.2mg亚精胺，搅拌5min后，静置40min；离心收集絮凝物，而后再将絮凝物脱水至含水量为60wt％，获得鱼糜蛋白回收料。
(4)混合酶解：
将鱼糜蛋白回收料、马尾藻粉和水按照1g：1g：15mL的比例混合，加入β-葡聚糖酶、纤维素酶、木瓜蛋白酶和风味蛋白酶，添加量分别为鱼糜蛋白回收料和马尾藻粉总质量的0.2wt％、0.2wt％、0.4wt％和0.4wt％，搅拌5min后，采用1mol/L盐酸溶液和1mol/L氢氧化钠溶液，调节pH至5.0，50℃下酶解12h，获得酶解产物。
(5)酶解产物分离：
对酶解产物进行过滤，浓缩2倍后冷冻干燥，获得含有海藻酸钠和鱼肽粉的混合粉体。
实施例2
通过马尾藻和鱼糜废水混合酶解制备海藻酸钠和鱼肽，具体步骤如下：
(1)马尾藻预处理：
将马尾藻在65℃烘箱中烘干后，用粉碎机打磨成粉，获得马尾藻粉。
(2)β-葡聚糖醛基化：
将重均分子量Mw为40kDa的β-葡聚糖溶解到水中，制成17mg/mLβ-葡聚糖溶液；向β-葡聚糖溶液中加入高碘酸钾，添加量为每克β-葡聚糖加入0.71g高碘酸钾，在避光条件下，25℃搅拌反应3.5h，加入丙二醇终止反应；采用截留分子量为3kDa的透析袋透析12h，每3h换一次水，将透析液冷冻干燥，获得醛基化β-葡聚糖。
(3)鱼糜废水预处理：
采用1mol/L盐酸溶液和1mol/L氢氧化钠溶液，将鱼糜废水的pH调节至7.5；加入醛基化β-葡聚糖，添加量为每毫升鱼糜废水中加入1.1mg醛基化β-葡聚糖，搅拌5min；加入亚精胺，添加量为每毫升鱼糜废水中加入0.4mg亚精胺，搅拌3min后，静置30min；离心收集絮凝物，而后再将絮凝物脱水至含水量为70wt％，获得鱼糜蛋白回收料。
(4)混合酶解：
将鱼糜蛋白回收料、马尾藻粉和水按照1g：1g：5mL的比例混合，加入β-葡聚糖酶、纤维素酶、木瓜蛋白酶和风味蛋白酶，添加量分别为鱼糜蛋白回收料和马尾藻粉总质量的0.22wt％、0.11wt％、0.33wt％和0.34wt％，搅拌5min后，采用1mol/L盐酸溶液和1mol/L氢氧化钠溶液，调节pH至5.5，45℃下酶解6h，获得酶解产物。
(5)酶解产物分离：
对酶解产物进行过滤，浓缩2倍后冷冻干燥，获得含有海藻酸钠和鱼肽粉的混合粉体。
实施例3
通过马尾藻和鱼糜废水混合酶解制备海藻酸钠和鱼肽，具体步骤如下：
(1)马尾藻预处理：
将马尾藻在65℃烘箱中烘干后，用粉碎机打磨成粉，获得马尾藻粉。
(2)β-葡聚糖醛基化：
将重均分子量Mw为40kDa的β-葡聚糖溶解到水中，制成20mg/mLβ-葡聚糖溶液；向β-葡聚糖溶液中加入高碘酸钾，添加量为每克β-葡聚糖加入0.50g高碘酸钾，在避光条件下，25℃搅拌反应3h，加入丙二醇终止反应；采用截留分子量为3kDa的透析袋透析12h，每3h换一次水，将透析液冷冻干燥，获得醛基化β-葡聚糖。
(3)鱼糜废水预处理：
采用1mol/L盐酸溶液和1mol/L氢氧化钠溶液，将鱼糜废水的pH调节至7.5；加入醛基化β-葡聚糖，添加量为每毫升鱼糜废水中加入0.9mg醛基化β-葡聚糖，搅拌5min；加入亚精胺，添加量为每毫升鱼糜废水中加入0.1mg亚精胺，搅拌3min后，静置35min；离心收集絮凝物，而后再将絮凝物脱水至含水量为65wt％，获得鱼糜蛋白回收料。
(4)混合酶解：
将鱼糜蛋白回收料、马尾藻粉和水按照1g：2.0g：10mL的比例混合，加入β-葡聚糖酶、纤维素酶、木瓜蛋白酶和风味蛋白酶，添加量分别为鱼糜蛋白回收料和马尾藻粉总质量的0.18wt％、0.26wt％、0.53wt％和0.53wt％，搅拌5min后，采用1mol/L盐酸溶液和1mol/L氢氧化钠溶液，调节pH至6.0，55℃下酶解8h，获得酶解产物。
(5)酶解产物分离：
对酶解产物进行过滤，浓缩2倍后冷冻干燥，获得含有海藻酸钠和鱼肽粉的混合粉体。
对比例1～4
按照实施例1中的步骤，进行马尾藻和鱼糜废水混合酶解制备海藻酸钠和鱼肽，与实施例1的区别仅在于：对比例1～4中，步骤(4)中采用的酶及其添加量见表1。
表1
测试例1：酶解效果(实施例1和对比例1～4)
参照HG/T 5050-2016附录B中的方法，对含有海藻酸钠和鱼肽粉的混合粉体中海藻酸钠的含量进行检测，并根据测得的海藻酸钠含量计算海藻酸钠提取率，结果见表2。
表2
| 海藻酸钠提取率(％) | |
| 实施例1 | 16.28 |
| 对比例1 | 12.04 |
| 对比例2 | 11.97 |
| 对比例3 | 14.68 |
| 对比例4 | 14.00 |
对含有海藻酸钠和鱼肽粉的混合粉体中氨基酸和多肽的分子量分布进行检测，结果见表3。
表3
从表2和表3可以看出：
本发明将β-葡聚糖酶、纤维素酶、木瓜蛋白酶和风味蛋白酶复配后，能够实现较好的酶解效果，使鱼糜废水中回收的蛋白质酶解成具有较小分子量的多肽和氨基酸，同时从鱼尾藻中提取出较多的海藻酸钠，复合酶中任何一种酶的缺失都会对酶解效果产生影响。其中，将β-葡聚糖酶和纤维素酶复配，能够明显提高马尾藻中海藻酸钠的提取效果；将风味蛋白酶和木瓜蛋白酶复配，在提高鱼糜蛋白酶解效果的同时，还能提高马尾藻中海藻酸钠的提取效果。
对比例5
通过马尾藻和鱼糜废水混合酶解制备海藻酸钠和鱼肽，具体步骤如下：
(1)马尾藻预处理：
将马尾藻在65℃烘箱中烘干后，用粉碎机打磨成粉，获得马尾藻粉。
(2)鱼糜废水预处理：
采用1mol/L盐酸溶液和1mol/L氢氧化钠溶液，将鱼糜废水的pH调节至7.5；加入聚合氯化铝和聚丙烯酰胺，添加量分别为每毫升鱼糜废水中加入0.6mg和0.2mg，搅拌5min后，静置30min；离心收集絮凝物，而后再将絮凝物脱水至含水量为70wt％，获得鱼糜蛋白回收料。
(3)混合酶解：
将鱼糜蛋白回收料、马尾藻粉和水按照1g：1g：5mL的比例混合，加入β-葡聚糖酶、纤维素酶、木瓜蛋白酶和风味蛋白酶，添加量分别为鱼糜蛋白回收料和马尾藻粉总质量的0.22wt％、0.11wt％、0.33wt％和0.34wt％，搅拌5min后，采用1mol/L盐酸溶液和1mol/L氢氧化钠溶液，调节pH至5.5，45℃下酶解6h，获得酶解产物。
(4)酶解产物分离：
对酶解产物进行过滤，浓缩2倍后冷冻干燥，获得含有海藻酸钠和鱼肽粉的混合粉体。
对比例6
通过马尾藻和鱼糜废水混合酶解制备海藻酸钠和鱼肽，具体步骤如下：
(1)马尾藻预处理：
将马尾藻在65℃烘箱中烘干后，用粉碎机打磨成粉，获得马尾藻粉。
(2)β-葡聚糖醛基化：
将重均分子量Mw为40kDa的β-葡聚糖溶解到水中，制成17mg/mLβ-葡聚糖溶液；向β-葡聚糖溶液中加入高碘酸钾，添加量为每克β-葡聚糖加入0.71g高碘酸钾，在避光条件下，25℃搅拌反应3.5h，加入丙二醇终止反应；采用截留分子量为3kDa的透析袋透析12h，每3h换一次水，将透析液冷冻干燥，获得醛基化β-葡聚糖。
(3)鱼糜废水预处理：
采用1mol/L盐酸溶液和1mol/L氢氧化钠溶液，将鱼糜废水的pH调节至7.5；加入醛基化β-葡聚糖，添加量为每毫升鱼糜废水中加入1.1mg醛基化β-葡聚糖，搅拌5min后，静置30min；离心收集絮凝物，而后再将絮凝物脱水至含水量为70wt％，获得鱼糜蛋白回收料。
(4)混合酶解：
将鱼糜蛋白回收料、马尾藻粉和水按照1g：1g：5mL的比例混合，加入β-葡聚糖酶、纤维素酶、木瓜蛋白酶和风味蛋白酶，添加量分别为鱼糜蛋白回收料和马尾藻粉总质量的0.22wt％、0.11wt％、0.33wt％和0.34wt％，搅拌5min后，采用1mol/L盐酸溶液和1mol/L氢氧化钠溶液，调节pH至5.5，45℃下酶解6h，获得酶解产物。
(5)酶解产物分离：
对酶解产物进行过滤，浓缩2倍后冷冻干燥，获得含有海藻酸钠和鱼肽粉的混合粉体。
对比例7
通过马尾藻和鱼糜废水混合酶解制备海藻酸钠和鱼肽，具体步骤如下：
(1)马尾藻预处理：
将马尾藻在65℃烘箱中烘干后，用粉碎机打磨成粉，获得马尾藻粉。
(2)鱼糜废水预处理：
采用1mol/L盐酸溶液和1mol/L氢氧化钠溶液，将鱼糜废水的pH调节至7.5；加入醛基化β-葡聚糖，添加量为每毫升鱼糜废水中加入1.1mgβ-葡聚糖，搅拌5min；加入亚精胺，添加量为每毫升鱼糜废水中加入0.4mg亚精胺，搅拌3min后，静置30min；离心收集絮凝物，而后再将絮凝物脱水至含水量为70wt％，获得鱼糜蛋白回收料。
(3)混合酶解：
将鱼糜蛋白回收料、马尾藻粉和水按照1g：1g：5mL的比例混合，加入β-葡聚糖酶、纤维素酶、木瓜蛋白酶和风味蛋白酶，添加量分别为鱼糜蛋白回收料和马尾藻粉总质量的0.22wt％、0.11wt％、0.33wt％和0.34wt％，搅拌5min后，采用1mol/L盐酸溶液和1mol/L氢氧化钠溶液，调节pH至5.5，45℃下酶解6h，获得酶解产物。
(4)酶解产物分离：
对酶解产物进行过滤，浓缩2倍后冷冻干燥，获得含有海藻酸钠和鱼肽粉的混合粉体。
对比例8
通过马尾藻和鱼糜废水混合酶解制备海藻酸钠和鱼肽，具体步骤如下：
(1)马尾藻预处理：
将马尾藻在65℃烘箱中烘干后，用粉碎机打磨成粉，获得马尾藻粉。
(2)β-葡聚糖醛基化：
将重均分子量Mw为40kDa的β-葡聚糖溶解到水中，制成20mg/mLβ-葡聚糖溶液；向β-葡聚糖溶液中加入高碘酸钾，添加量为每克β-葡聚糖加入0.20g高碘酸钾，在避光条件下，20℃搅拌反应1.5h，加入丙二醇终止反应；采用截留分子量为3kDa的透析袋透析12h，每3h换一次水，将透析液冷冻干燥，获得醛基化β-葡聚糖。
(3)鱼糜废水预处理：
采用1mol/L盐酸溶液和1mol/L氢氧化钠溶液，将鱼糜废水的pH调节至7.0；加入醛基化β-葡聚糖，添加量为每毫升鱼糜废水中加入0.6mg醛基化β-葡聚糖，搅拌5min；加入亚精胺，添加量为每毫升鱼糜废水中加入0.2mg亚精胺，搅拌5min后，静置40min；离心收集絮凝物，而后再将絮凝物脱水至含水量为60wt％，获得鱼糜蛋白回收料。
(4)混合酶解：
将鱼糜蛋白回收料、马尾藻粉和水按照1g：1g：15mL的比例混合，加入β-葡聚糖酶、纤维素酶、木瓜蛋白酶和风味蛋白酶，添加量分别为鱼糜蛋白回收料和马尾藻粉总质量的0.2wt％、0.2wt％、0.4wt％和0.4wt％，搅拌5min后，采用1mol/L盐酸溶液和1mol/L氢氧化钠溶液，调节pH至5.0，50℃下酶解12h，获得酶解产物。
(5)酶解产物分离：
对酶解产物进行过滤，浓缩2倍后冷冻干燥，获得含有海藻酸钠和鱼肽粉的混合粉体。
对比例9
通过马尾藻和鱼糜废水混合酶解制备海藻酸钠和鱼肽，具体步骤如下：
(1)马尾藻预处理：
将马尾藻在65℃烘箱中烘干后，用粉碎机打磨成粉，获得马尾藻粉。
(2)β-葡聚糖醛基化：
将重均分子量Mw为40kDa的β-葡聚糖溶解到水中，制成17mg/mLβ-葡聚糖溶液；向β-葡聚糖溶液中加入高碘酸钾，添加量为每克β-葡聚糖加入1g高碘酸钾，在避光条件下，25℃搅拌反应5.5h，加入丙二醇终止反应；采用截留分子量为3kDa的透析袋透析12h，每3h换一次水，将透析液冷冻干燥，获得醛基化β-葡聚糖。
(3)鱼糜废水预处理：
采用1mol/L盐酸溶液和1mol/L氢氧化钠溶液，将鱼糜废水的pH调节至7.5；加入醛基化β-葡聚糖，添加量为每毫升鱼糜废水中加入1.1mg醛基化β-葡聚糖，搅拌5min；加入亚精胺，添加量为每毫升鱼糜废水中加入0.4mg亚精胺，搅拌3min后，静置30min；离心收集絮凝物，而后再将絮凝物脱水至含水量为70wt％，获得鱼糜蛋白回收料。
(4)混合酶解：
将鱼糜蛋白回收料、马尾藻粉和水按照1g：1g：5mL的比例混合，加入β-葡聚糖酶、纤维素酶、木瓜蛋白酶和风味蛋白酶，添加量分别为鱼糜蛋白回收料和马尾藻粉总质量的0.22wt％、0.11wt％、0.33wt％和0.34wt％，搅拌5min后，采用1mol/L盐酸溶液和1mol/L氢氧化钠溶液，调节pH至5.5，45℃下酶解6h，获得酶解产物。
(5)酶解产物分离：
对酶解产物进行过滤，浓缩2倍后冷冻干燥，获得含有海藻酸钠和鱼肽粉的混合粉体。
测试例2：蛋白回收效果和酶解效果(实施例1、2和对比例5～9)
测定鱼糜废水中的可溶性蛋白含量，以及离心收集絮凝物后上清液中的可溶性蛋白含量，并据此计算可溶性蛋白回收率，结果见表4。
参照HG/T 5050-2016附录B中的方法，对含有海藻酸钠和鱼肽粉的混合粉体中海藻酸钠的含量进行检测，并根据测得的海藻酸钠含量计算海藻酸钠提取率，结果见表4。
表4
| 可溶性蛋白回收率(％) | 海藻酸钠提取率(％) | |
| 实施例1 | 86.25 | 16.29 |
| 实施例2 | 88.73 | 15.83 |
| 对比例5 | 88.08 | 12.10 |
| 对比例6 | 75.36 | 15.92 |
| 对比例7 | 70.77 | 16.15 |
| 对比例8 | 80.40 | 16.33 |
| 对比例9 | 89.12 | 13.28 |
对含有海藻酸钠和鱼肽粉的混合粉体中氨基酸和多肽的分子量分布进行检测，结果见表5。
表5
从表4和表5可以看出：
(1)实施例2与对比例5的可溶性蛋白回收率相当，而海藻酸钠提取率和小于2000Da的多肽含量明显高于对比例5，说明相较于传统含铝絮凝剂(聚合氯化铝和聚丙烯酰胺)而言，采用本发明中的絮凝剂(醛基化β-葡聚糖和亚精胺)，能够实现与之相当的鱼糜废水中可溶性蛋白回收效果，且后续酶解效率明显提高。推测原因在于：酶解过程中，在酶解pH环境下，蛋白质与醛基化β-葡聚糖之间、以及醛基化β-葡聚糖与亚精胺之间由醛基和氨基反应形成的亚胺键断裂，同时醛基化β-葡聚糖在复合酶中β-葡聚糖酶和纤维素酶的作用下降解，从而使絮凝物中的可溶性蛋白质重新溶解，且能够避免酶在絮凝剂的作用下从溶液中析出，因而有利于底物和酶充分接触，提高鱼糜蛋白的酶解效率和海藻酸钠的提取效率。
(2)实施例2的可溶性蛋白回收率明显高于对比例6，说明添加亚精胺能够促进醛基化β-葡聚糖絮凝回收鱼糜废水中的可溶性蛋白质。推测原因在于：醛基化β-葡聚糖能够通过亚胺键、氢键等作用力与可溶性蛋白质结合，而亚精胺中含有两个氨基，通过与醛基化β-葡聚糖中的醛基反应形成亚胺键，能够将两个醛基化β-葡聚糖分子连接起来，因而能够促进可溶性蛋白絮凝。
(3)实施例2的可溶性蛋白回收率明显高于对比例7，说明对β-葡聚糖进行醛基化，能够提高其对鱼糜废水中可溶性蛋白的絮凝效果。推测原因在于：醛基化β-葡聚糖中的醛基能够与可溶性蛋白质和亚精胺中的氨基发生醛胺缩合反应形成亚胺键，因而有利于使可溶性蛋白质絮凝。
(4)实施例1的可溶性蛋白回收率高于对比例8，实施例2的海藻酸钠提取率和小于2000Da的多肽含量高于对比例9，说明当β-葡聚糖的醛基化程度过低时，会对鱼糜废水中可溶性蛋白的回收造成不利影响，而当β-葡聚糖的醛基化程度过高时，会对鱼糜蛋白的酶解效率和海藻酸钠的提取效率造成不利影响。
本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种马尾藻和鱼糜废水的混合酶解方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）从鱼糜废水中回收蛋白质，获得鱼糜蛋白回收料；
（2）将鱼糜蛋白回收料、马尾藻粉和水混合后，加入复合酶，进行酶解处理，获得酶解产物；所述复合酶包括β-葡聚糖酶、纤维素酶、木瓜蛋白酶和风味蛋白酶；
（3）对酶解产物进行过滤，获得含有海藻酸钠和鱼肽的混合溶液。
2.如权利要求1所述的混合酶解方法，其特征在于，步骤（2）中，在进行酶解处理前，调节pH至5.0~6.0。
3.如权利要求2所述的混合酶解方法，其特征在于，步骤（1）的具体过程包括以下步骤：将鱼糜废水的pH调节至7.0~7.5，加入絮凝剂进行絮凝后，分离出絮凝物；所述絮凝剂包括醛基化β-葡聚糖和亚精胺。
4.如权利要求3所述的混合酶解方法，其特征在于，所述醛基化β-葡聚糖的制备方法包括以下步骤：将β-葡聚糖溶解到水中，加入高碘酸盐，所述高碘酸盐的摩尔量与β-葡聚糖中葡萄糖单元的摩尔量之比为1：2~4，在20~25℃下避光反应2.5~3.5h后终止反应，分离出产物，获得醛基化β-葡聚糖。
5.如权利要求3或4所述的混合酶解方法，其特征在于，所述絮凝剂中，醛基化β-葡聚糖和亚精胺的质量比为1：0.1~0.4。
6.如权利要求3所述的混合酶解方法，其特征在于，所述絮凝剂在鱼糜废水中的添加量为0.8~1.5mg/mL。
7.如权利要求1所述的混合酶解方法，其特征在于，步骤（2）中，所述鱼糜蛋白回收料、马尾藻粉和水的质量体积比为1g：0.5~2.0g：5~15mL。
8.如权利要求1所述的混合酶解方法，其特征在于，步骤（2）中，所述复合酶的添加量为鱼糜蛋白回收料和马尾藻粉总质量的1.0~1.5wt%。
9.如权利要求1或8所述的混合酶解方法，其特征在于，步骤（2）中，所述复合酶中，β-葡聚糖酶、纤维素酶、木瓜蛋白酶和风味蛋白酶的质量比为1：0.5~1.5：1.5~3.0：1.5~3.0。
10.如权利要求1所述的混合酶解方法，其特征在于，步骤（2）中，所述酶解处理的温度为45~55℃，时间为6~12h。
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