鲢鱼下脚料营养组成成分及酶解条件优化的研究

鲢鱼下脚料营养组成成分及酶解条件优化的研究江胜滔1，陈丽敏1，赖雪莲1，陈晓玲1，江华书1，林标声1,2（1.龙岩学院福建龙岩364000；2.预防兽医学与生物技术重点实验室福建龙岩364012）摘要:本论文以鲢鱼下脚料为原料，分析其营养组成成分，并采用木瓜蛋白酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶按1:1:1的比例对其进行酶解实验，通过单因素试验、正交试验对其酶解工艺条件进行优化研究。结果表明：最佳混合酶水解鲢鱼下脚料的工艺条件为酶用量0.20%，温度45℃，pH6，时间3h。通过方差分析表明，其中酶的用量对水解度影响差异显著（P0.05）。关键词:鲢鱼下脚料；营养组成；酶解中图分类号:文献标识码:A文章编号:在鱼类的加工过程中会产生大量的下脚料，包括鱼头、鱼尾、鱼骨、鱼鳍等。据报道，这些下脚料大约占原料鱼总重的40-55%[1]。鱼下脚料的大量存在，不仅造成了环境的污染，其宝贵的营养价值也未得到充分的利用，因此必须对其进行有效的处理，提高鱼的附加利用价值。本论文对鲢鱼下脚料的营养成分进行分析，并通过各种蛋白酶对鲢鱼下脚料进行酶解实验，优化其最佳工艺，获得丰富的蛋白来源，为鲢鱼下脚料的蛋白原料的综合利用提供相应的理论依据，也为提高鲢鱼等水产品下脚料产品附加值的开发提供相应的参考。1材料与方法1.1材料鲢鱼下脚料：包括鲢鱼的鱼头、鱼尾、鱼骨、鱼鳍及剩余的鱼肉等，取自龙岩学院校大门对面的某酒店，专门指定收集。蛋白酶：包括木瓜蛋白酶（酶活2.0×107IU）、胃蛋白酶（酶活1.7×107IU）、胰蛋白酶（酶活1.8×107IU），均购自国药集团化学试剂有限公司。1.2实验方法1.2.1鲢鱼下脚料营养成分分析鲢鱼的下脚料收集后，立即在实验室内进行水分、灰分、粗脂肪、蛋白含量的测定。各营养成分测定均参照食品分析手册[2]，水分测定采用常压干燥法、灰分测定采用高温灼伤法、粗脂肪含量测定采用索式抽提法、蛋白含量测定采用微量凯式定氮法。1.2.2鲢鱼下脚料酶解工艺条件的优化实验（1）酶解考察指标的确定采用样品中水解前后蛋白质含量（水解度）的变化考核酶解效果，其中公式为：水解度（%）=酶解后蛋白含量/原样品蛋白含量×100%。蛋白质含量的测定采用福林（FoLin）-酚试剂法[3]。（2）酶解工艺技术路线收集鲢鱼下脚料→清水洗净→剪切小片后用高速组织搅碎机搅碎于-20℃下储存备用→解冻（4℃过夜）→离心过滤→酶解前蛋白含量测定→酶解→灭酶（90℃下加热15min）→离心沉淀取其上清液→酶解产物的蛋白检测（3）单因素实验根据参考文献[4-5]，选定木瓜蛋白酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶按照1:1:1比例混合后对鲢鱼下脚料进行酶解实验，通过混合酶用量、酶解温度、酶解pH值、酶解时间四个单因素实验，探讨混合蛋白酶水解下脚料的最适工艺参数，为下一步的正交试验各因素水平选定确定基础。a.混合酶用量选用混合酶浓度梯度为0、0.01%、0.02%、0.05%、0.1%、0.15%、0.2%、0.25%，酶用量即酶浓度是以水解底物重量的百分数计算。其余酶解条件为酶解温度50℃、酶解pH为6、酶解4h。b.酶解温度在最适混合酶用量基础上，选定酶解温度梯度为20℃、30℃、40℃、50℃、55℃、60℃、65℃，其余酶解条件为酶解pH为6、酶解4h。c.酶解pH在最适混合酶用量、酶解温度基础上，选定酶解pH梯度为pH3、pH4、pH5、pH6、pH7、pH8、pH9，其余酶解条件为酶解4h。d.酶解时间在最适混合酶用量、酶解温度、酶解pH基础上，选定基金项目：福建省教育厅B类龙岩学院校立服务海西项目（JB09209）；2012年福建省“大学生创新创业计划”项目作者简介：江胜滔（1971-），男，讲师，硕士。研究方向为微生物发酵工程.酶解时间梯度为1h、2h、3h、4h、5h、6h、7h。（4）正交试验根据单因素试验结果，选定最适酶解工艺各因素最佳水平进行正交试验,探讨混合酶水解鲢鱼下脚料的最佳工艺条件。2.结果与分析2.1鲢鱼下脚料营养成分分析结果表1鲢鱼下脚料营养成分分析(g/100g)成分水分灰分粗脂肪蛋白质含量76.45±0.2111.81±0.469.22±0.1114.01±1.03鲢鱼下脚料营养成分分析结果见表1所示，结果表明鲢鱼下脚料中含有一定的营养价值，其中蛋白质含量为14.01%，含量较高，可作为蛋白原料来源做进一步的研究与开发利用。2.2混合酶用量实验结果不同的混合酶浓度对鲢鱼下脚料水解结果如图1所示，结果表明：随着混合酶浓度的增加水解度也在不断地增加，但当酶浓度小于0.15%时，鲢鱼下脚料蛋白质水解度变化趋势较大，而当酶浓度高于0.15%时，水解度变化趋于平缓。根据成本等因素综合考虑，选用0.15%左右的混合酶浓度作为正交试验考察水平。0510152025303500.050.10.150.20.250.3酶浓度（%)水解度（%）图1不同混合酶浓度水解鲢鱼下脚料结果2.3酶解温度实验结果酶的活性受温度影响较大，较低或较高的温度会使得蛋白酶降低活性甚至失活，从而影响反应结果。不同的酶解温度对鲢鱼下脚料的水解结果如图2所示，结果表明：蛋白酶的水解效果随着温度的上升呈现“先上升后下降”的趋势，当温度低于50℃时，水解度呈上升趋势；但当温度高于50℃时，水解度呈下降趋势。酶解温度在50℃时，水解度达到最大值34.87%。综合考虑，选用50℃左右的酶解温度作为正交试验考察水平。051015202530354015253545556575酶解温度（℃）水解度（%）图2不同酶解温度水解鲢鱼下脚料结果2.4酶解pH实验结果环境pH同样影响着酶的活性，不同的酶解pH对鲢鱼下脚料的水解结果如图3所示，结果表明：当pH值小于6时，水解度均呈现上升的趋势；当pH值大于6时，水解度则开始下降。酶解温度在pH值为6时水解度达到最大值36.77%。综合考虑，选用pH值6左右作为正交实验考查水平。05101520253035402345678910pH值水解度（%）图3不同酶解pH水解鲢鱼下脚料结果2.5酶解时间实验结果051015202530354045012345678酶解时间（h）水解度（%）图4不同酶解时间水解鲢鱼下脚料结果不同的酶解时间对鲢鱼下脚料的水解结果如图4所示，结果表明：当酶解时间小于4h时鲢鱼下脚料蛋白质水解度变化趋势较大，而当酶解时间高于4h时，水解度变化趋于平缓。综合考虑，选用4h左右的酶解时间作为正交实验考查水平。2.6混合酶水解鲢鱼下脚料正交试验根据单因素实验结果，混合酶水解鲢鱼下脚料正交试验因素水平表安排及实验结果、分析如表2表3所示。表2正交实验因素水平表安排及实验结果序号酶用量/%（A）温度/℃(B)pH/(C)时间/h(D)水解度/%11（0.10）1（45）1（5）1（3）22.96212（50）2（6）2（4）34.90313（55）3（7）3（5）29.1242（0.15）12329.895223134.136231223.7373（0.20）13243.378321335.299332143.76k128.9932.0727.3333.62k229.2534.7736.1834.00k340.8132.2035.5431.43极差11.822.708.852.57表3正交实验方差分析表正交实验结果及分析如表3、表4所示。结果表明：四因素中重要性依次为ACBD，即酶用量＞pH＞温度＞时间；方差分析结果表明，各影响因素中只有酶用量对水解度的影响显著（P0.05），经LSD多重比较，并结合经济效益方面综合考虑，最优组合为A3B1C2D1，即酶用量0.20%，温度45℃，pH6，时间3h。经验证性实验，此最优组合下混合酶对鲢鱼下脚料的水解度达到43.84%。3.小结本实验木瓜蛋白酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶按照1:1:1比例混合后对鲢鱼下脚料的最佳酶解工艺条件为：酶用量0.20%，温度45℃，pH6，时间3h。在此条件下对鲢鱼下脚料进行水解，水解度为43.84％。各因素中酶的用量对水解度影响差异显著（P0.05）。目前，国内外对水产品如鱼类的下脚料的综合利用有了较多的研究[6]，如周远扬[7]等综述了酶技术在水产加工下脚料利用方面的应用情况，张晓敏[8]等研究了带鱼下脚料的水解蛋白的制备及利用。但是，鲢鱼下脚料在国内外研究还较少，其蛋白资源丰富，如将其酶解为多肽，再制备成饲料等产品，可大大的提高其产品的附加值，还能解决环境污染等问题，一举多得[9]。因此，本实验研究的数据可为将来开发鲢鱼下脚料蛋白资源提供相应的参考依据，具有一定的应用价值。尽管近年来对鱼下脚料综合利用的研究越来越多，并取得了很多进展，但整体应用水平并未显著提高，一些研究成果还存在着或多或少的缺陷，如下脚料中鱼腥味的残留，某些营养成分加工过程中的损失等[10]，均是我们今后进一步研究的方向。另外，如何利用高效液相色谱、超临界萃取、膜分离等高新生物技术应用于鱼产下脚料加工，从而取得回收率大、纯度高的高附加值产品，也值得今后探索。参考文献[1]龚钢明，顾慧，蔡宝国.鱼类加工下脚料的资源化与利用途径[J].中国资源综合利用，2003，(7)：23～24.[2]无锡轻工大学、天津轻工业学院合编.食品分析[M].北京：中国轻工业出版社，2005.[3]陈均辉，陶力，李俊，等.生物化学实验（第三版）[M].北京：科学出版社，2002.[4]赵梅.罗非鱼下脚料酶解工艺的研究[D].福建农林大学，2007.[5]赵玉红，孔宝华.鱼蛋白水解的研究进展[J].肉类工业，2000,(3)：31-34.[6]苑艳辉.水产品下脚料综合利用研究之进展[J].水产科技情报，2004，31(1)：44-48.[7]周远扬，雷百战，潘艺.酶技术在水产加工下脚料利用方面的应用[J].广东农业科学，2008，(7)：107-108.[8]张晓敏.带鱼下脚料水解蛋白的制备及其利用研究[D].西南大学，2008.方差来源离均平方和自由度均方FP值显著性酶用量273.172136.5823.740.040*温度13.8826.941.210.453pH146.44273.2212.730.072时间（误差）11.5125.75[9]陶妍，黄慧红，沙海军，等.鲢鱼加工废弃物的酶法水解[J].水产科技情报，1997，24(4):175-178.[10]苑艳辉.水产品下脚料综合利用研究之进展[J].水产科技情报，2004，34(1):44-48.StudyonthenutritionalcompositionandenzymatichydrolysisoptimizationofchubwasteJIANGSheng-tao1，CHENLi-min1，LAIXue-lian1，LinBiao-sheng1,2（1.CollegeofLifeScience,LongyanUniversity,Longyan364012,China;2.KeyLaboratoryofFujianUniversitiesPreventiveVeterinaryMedicineandBiotechnology,LongyanUniversity,Longyan364012,China）Abstract:Thepaperstudiedonthenutritionalcompositionofchubwaste,andthepapain,pepsinandtrypsinwereblended(1:1:1)usingtohydrolyzefishwasteofchubintheexperiment.Thesinglefactorexperimentandorthogonalexperimentwereusedtooptimizethetechnologyforenzymatichydrolysis.Theresultsindicatedthattheoptimaltechnologiesweretheamountofenzyme0.20%,thetem