鳀魚蛋白粉制備工藝研究

高志中，陳小娥，馬永鈞

（浙江海洋學院食品與藥學學院，浙江舟山 316000）

鳀魚Engraulis japonicus屬鯡形目Clupeiformes、鳀科Engraulidae、鳀屬Engraulis，俗名叫海蜒、抽條、鲅魚食、離水爛等，是世界上有名的高產魚種[1]。主要分布于秘魯、阿根廷、大西洋、北太平洋及中國沿海，其年產量曾高達海洋魚類總產量的20%以上，對世界漁業經濟的發展起到了重要作用，目前仍是年捕撈量排在前10位的海洋魚類之一。秘魯的鳀魚年產量一般為（500～700）萬t，日本的鳀魚年產量在(200～300)萬t[2]。目前根據中國水產科學院等單位的調查評估，僅黃、東海鳀魚的現有資源量為300萬t左右，由于鳀魚性成熟早、生殖周期短、相對生殖率較高，因此我國鳀魚年產量已超過120萬t，占海水捕撈魚類產量的10%以上[3]。

迄今為止，對鳀魚蛋白粉的制備方面的研究國內外鮮有報道，經過反復試驗研究，通過酶水解、精慮、濃縮、噴霧干燥而成的魚蛋白粉，屬于動物蛋白的一種，是高蛋白、低脂肪的蛋白制品[4-5]。鳀魚內源酶自溶和復合外源蛋白酶的聯合使用作為該工藝的關鍵控制點，新工藝生產的鳀魚蛋白粉，苦味少鮮味足色澤白，并順利實現了工業化生產。本品因適度水解而增強風味，并且易溶于水，消化吸收率高，所以有利于人體消化吸收，與其他植物蛋白如大豆蛋白相比其可溶解性大大提高，和奶粉相比魚蛋白粉成分中不含乳糖，可避免糖的代謝紊亂，作為一種優質的動物蛋白食品，魚蛋白主要用于食品營養強化、調味品、氨基酸增補平衡劑，因此魚蛋白水解制品具有廣闊的市場空間[6-7]。為此，本文以鳀魚為對象，以鳀魚內源酶自溶結合復合外源蛋白酶多酶法深度酶解作為關鍵控制點，研究了鳀魚蛋白粉的制備新工藝。

1 材料與方法

1.1 材料

鳀魚，捕撈于東海，海上速凍，岸上-18℃冷藏，使用前解凍，絞肉機絞碎。

復合蛋白酶、風味蛋白酶、堿性蛋白酶、胰蛋白酶等均由Novyzyme公司提供；其他試劑均為國產AR試劑。

1.2 主要儀器

TQ-5型臺式細切機：廣東番禺市恒聯食品機械廠；H-2050R-1冷凍離心機：湖南湘儀離心機有限公司；PHD200精密pH計：Botonyc；快速水分測定儀：Gibertini Eurotherm；噴霧干燥機YC-015：上海雅程儀器設備有限公司；高效液相色譜儀：日本島津公司。

1.3 方法

1.3.1 鳀魚和蛋白粉基本組成成分測定

取鳀魚進行水分（直接干燥法）、灰分（高溫爐550℃灼燒法測定）、粗脂肪（索氏抽提法）、粗蛋白（微量凱氏定氮法）的測定、氨基酸分析參照GB/T 5009.124-2003法。

1.3.2 鳀魚蛋白粉基本生產工藝

操作要點：

（1）鳀魚原料收購：原料的收購主要對魚眼、魚鰓、魚體表面、肉質進行感官評估，通過雜魚比例、青占魚比例、破肚率等決定原料品質，另外對每批原料魚的蛋白質、脂肪和揮發性鹽基氮進行檢測，詳細記錄鳀魚原料的收購日期、產地、各項指標等信息，進行備案入庫；

（2）冷凍貯藏：收購的鳀魚入庫，在-20℃冷庫內低溫保存；

（3）解凍清洗：生產前24 h，把生產需要數量的冷凍鳀魚放預冷間解凍至-5～0℃，再用清水清洗后；

（4）斬拌成糜：放斬拌機切成肉糜，斬拌期間加入少量水，斬拌時間控制在8～10 min，確保斬拌均勻，無大塊組織；

（5）鳀魚肉糜內源蛋白酶自溶，在55℃，pH 6.0～8.0條件下自溶0～12 h；

（6）酶解：加入一定量的外源蛋白酶，在pH 7.0～9.0，55～60℃溫度下，攪拌酶解6～24 h；

（7）滅酶：升溫到85℃保溫30 min，水解度達到預定值后便可加熱滅酶；

（8）離心：將酶解液泵入專門購買調試的碟式分離機中，調整離心機轉速為6 000～10 000 r/min，離心后分離出上層鳀魚初魚油；

（9）純化：壓濾得澄清酶解液；

（10）濃縮噴霧干燥得鳀魚蛋白粉。噴霧干燥前要對脫色純化的酶解液進行減壓濃縮，使其固形物達到30%以上。噴霧干燥時控制酶解液的溫度，保持在60℃，以免細菌繁殖。噴霧干燥進風溫度為185℃，出風溫度為80℃，控制進液泵流量。

1.3.3 氨基酸轉化率的測定

式中：DH-氨基酸轉化率；AN-水解液中氨基態氮的含量；TN-水解液中總氮量。

1.3.4 蛋白質利用率的測定

2 結果

2.1 鳀魚的主要營養成分分析

表1結果表明鳀魚含有豐富的蛋白質，其蛋白含量高達18.50%，可以經過深加工將其水解制成多肽、氨基酸等營養物質供人類利用，以提高鳀魚的經濟利用價值。

表1 鳀魚原料主要成分測定Tab.1 Determination of major components of anchovy

2.2 鳀魚蛋白的氨基酸組分分析

鳀魚蛋白質氨基酸組成見表2。由表2可知，鳀魚蛋白質氨基酸組成中呈鮮甜味的氨基酸比例較高，其中呈鮮味的天冬氨酸占9.97%，谷氨酸占14.59%；呈甜味的氨基酸，如甘氨酸占5.70%，絲氨酸占3.93%，丙氨酸占6.78%，蘇氨酸占4.75%，脯氨酸占5.16%，呈鮮味和甜味氨基酸占總氨基酸和蛋白質含量的比例分別為50.88%和46.86%，是生產海鮮調味品的優質原料。

表2 鳀魚蛋白的氨基酸組成分析（g/100 g濕重）Tab.2 Anchovy analysis of amino acid composition(g/100 g wet weight)

2.3 鯷魚蛋白酶解工藝研究

2.3.1 初始pH對鯷魚蛋白自溶的影響

圖1結果表明反應體系的初始pH對鳀魚內源蛋白酶的水解活性有明顯的影響，當pH=8.0，時間12 h，水解度達到27%。鳀魚內源酶最適pH偏堿性，因此實驗時pH=8.0左右的堿性體系有利于提高氨基酸轉化率。雖然鳀魚內源蛋白酶非常豐富，但其中的外切蛋白酶含量較低，導致氨基酸轉化率較低，自溶液鮮味差，有苦味，不利于產業化應用。

2.3.2 外源復合蛋白酶對鯷魚蛋白酶解的研究

采用正交試驗法考察了不同水解條件下的水解度，實驗結果見表3，可以看出，對水解效果影響最大的因素是水解時間，然后依次是pH，加酶量和溫度。在試驗設定的范圍內，最佳方案為A2B3C1D2，即pH 8.0、水解時間24 h、溫度為55℃、加酶量為0.2%，得到鳀魚蛋白水解度的平均值為30.81%。分析原因，由于復合蛋白酶為內切蛋白酶，所以水解時間對水解度的影響最為顯著，隨著水解時間的延長，水解度逐漸增大。然而復合蛋白酶為內切蛋白酶，對氨基酸的轉化率影響不大。

圖1 初始pH對鳀魚蛋白自溶氨基酸轉化率的影響Fig.1 The initial pH of anchovy protein hydrolysis degree of autolysis

表3 正交試驗結果Tab.3 The results of orthogonal test

2.3.3 鳀魚蛋白的多酶法深度水解工藝研究

由于任何一種蛋白酶對蛋白質的水解作用都是有限的，難以達到酸法水解的水解度，所以實驗考慮采用多酶水解法。工藝1：底物為8.6%鳀魚蛋白濃度，初始pH為8.0，0.1%堿性蛋白酶+0.05%胰蛋白酶+0.05%風味蛋白酶，55℃酶解24 h；工藝2：底物為8.6%鳀魚蛋白濃度，初始pH為8.0，0.05%堿性蛋白酶+0.1%胰蛋白酶+0.05%風味蛋白酶，55℃酶解24 h；工藝3：底物為8.6%鳀魚蛋白濃度，初始pH為7.0，0.1%復合蛋白酶+0.1%風味蛋白酶，55℃酶解24h[8-9]；結果如圖2所示。

從圖2蛋白質利用率和氨基酸轉化率可見，方案三為最優化方案，蛋白質利用率為92.5%，氨基酸轉化率為81.2%，酶解到24 h時，酶解液的蛋白利用率和氨基酸轉化率分別達到92%和80%，酶解液苦味較小，適合產業化生產。因此在中試方案中選擇方案三作為基本工藝。

圖2 鳀魚蛋白深度酶解優化Fig.2 Optimization of anchovy protein enzymatic depth

由圖3和表4可知，氨基酸轉化率同蛋白質率用率在前6 h內都有顯著增加，在后期兩者增加趨勢有所不同，氨基酸利用率在前24 h內都有增加，而蛋白質率用率在9～24 h就進入緩慢增長期。考慮到酶解的時間過長，會增加能耗及生產效率，酶解時間可根據具體產品的實際情況進行工藝的調整。

圖3 鳀魚蛋白深度酶解氨基酸轉化率及蛋白利用率的變化趨勢Fig.3 Anchovy protein and amino acids in the depth enzymatic conversion rate

表4 鳀魚蛋白多酶法深度酶解蛋白利用率和氨基酸轉化率Tab.4 Anchovy protein and enzymatic hydrolysis of amino acids depth conversion

2.4 鳀魚蛋白粉營養成分分析

2.4.1 鳀魚蛋白粉主要成分分析

表5結果顯示鳀魚蛋白粉中蛋白質含量很高，達到82.8%，脂肪含量為0.8%，是一種典型的高蛋白低脂肪的健康食品配料。

表5 鳀魚蛋白粉的成分分析Tab.5 The component analysis of anchovy protein

2.4.2 鳀魚蛋白粉氨基酸組成

由表6可知，鯷魚蛋白粉必需氨基酸種類齊全，含量豐富，與成人模型相比，其第一限制氨基酸是含硫氨基酸，與學齡兒童需求模型相比，其第一限制氨基酸是含硫氨基酸，第二限制氨基酸是異亮氨酸。其中的氨基酸大都是游離氨基酸，更有利于人體吸收。

表6 鳀魚蛋白粉氨基酸組成Tab.6 The amino acid composition of anchovy protein

3 討論

（1）加入適量外源復合蛋白酶進行深度酶解，并利用風物蛋白酶進行口味修飾，再經脫苦及純化工藝，獲得鳀魚蛋白粉無明顯苦味和腥味，為鳀魚的蛋白粉的制備提供了新的技術解決方案[10]。

（2）鳀魚蛋白底物為8.6%，初始pH為7.0，0.1%復合蛋白酶與0.1%風味蛋白酶，55℃酶解24 h，氨基酸轉化率可以達到81.2%，蛋白質轉化率達到92.5%，外源酶和內源酶的合理運用，既節省了生產成本，又達到鳀魚蛋白的深度酶解。

（3）該工藝條件下生產的鳀魚蛋白粉呈白色粉末，香味濃郁，無苦味，可速溶于水。鳀魚蛋白粉中蛋白質含量高，高達82.8%，脂肪含量為0.8%。

（4）鳀魚蛋白粉富含小分子蛋白肽、氨基酸、核苷酸、維生素及微量元素，具有營養保健和調味的雙重功能，廣泛用于營養保健品、調味品、功能性食品、肉制品、調理食品等，明顯提高產品品質。利用鳀魚蛋白酶解液開發的海鮮復合調味料、海鮮調味汁及具有降血脂功能的海洋保健食品。

[1]姚祖榕.東海地區經濟水產品原色圖集[M].北京:海洋出版社,2003:7.

[2]馬永鈞,戴秀華.利用酶技術生產魚醬油加工工藝初探[J].浙江海洋學院學報:自然科學版,2004,23(3):252-254.

[3]陳德龍.榮成鳀魚資源開發利用現狀及建議采取的對策與措施[J].現代漁業信息,1995(2):21-23.

[4]鄧尚貴,彭志英,楊 萍,等.多酶法在魚露生產工藝中的應用[J].食品與發酵工業,2002,28(2):32-35.

[5]居乃琥.國際調味品工業發展的新動向與對策(下)[J].中國調味品,2007(1):31-34.

[6]ROZENN R P.Influence of the hydrolysis process on the biological activities of protein hydrolysates from cod muscle[J].Sci Food Agric,2000,80:2 176-2 180.

[7]LIASET B.Enzymatic hydrolysis of by-product from the fish-filleting industry;chemical characterization and nutritional evaluation[J].Sci Food Agric,2000,80:581-589.

[8]林偉峰.可控酶解從海洋魚蛋白中制備生物活性肽的研究[D].廣州:華南理工大學,2003:18-22.

[9]崔 春.海產低值魚深度酶解及機理研究[D].廣州:華南理工大學,2008:25-28.

[10]朱碧英,馮旭文,毋瑾超.鯷魚可溶性蛋白質及魚油的開發[J].東海海洋,2001,19(2):60-63.