殼聚糖回收魚糜漂洗液中蛋白質效果的研究

薛超軼，梁鵬，鐘機

（福建農林大學食品科學學院，福建福州350000）

殼聚糖回收魚糜漂洗液中蛋白質效果的研究

薛超軼，梁鵬*，鐘機

（福建農林大學食品科學學院，福建福州350000）

以殼聚糖作為魚糜漂洗液蛋白質絮凝劑，考察了時間、殼聚糖添加量、作用溫度及pH值等因素對殼聚糖回收蛋白質效果的影響。設置魚糜漂洗液的pH值為6.0，對回收水溶性蛋白質的條件進行了優化。結果表明：作用時間60min、殼聚糖添加量為0.01 g/mL、作用溫度為35℃時為最佳回收條件。在此條件下，魚糜漂洗液中水溶性蛋白質的回收率高達50.79%，試驗結果為魚糜漂洗液的高值化利用提供了重要的參考依據。

殼聚糖；魚糜漂洗液；水溶性蛋白；回收效果

魚糜具有調理簡便、細嫩味美且耐儲藏等優點，頗受消費者喜愛。在魚糜生產過程中，漂洗是一道重要的工序，通過漂洗可除去魚糜中的酶，血色素和一些含氮化合物等，對制品的色澤、質構、氣味等起到重要作用。但是魚糜在漂洗加工過程中會造成大量的蛋白質損失，損失量約占全部魚肉蛋白質的30%～40%［1］，其中魚糜漂洗液中水溶性蛋白含量高達到9.0 mg/mL［2］，說明魚糜漂洗液中含有大量的水溶性蛋白。但是，目前魚糜漂洗液大多排入海水中，未得以充分利用，不僅極大地造成了資源浪費，而且污染了海洋環境，增加了海水的生物耗氧量，使海水富營養化，成為產生赤潮的潛在因素［2］。因此，對如何從魚糜漂洗液中回收蛋白質的研究顯得尤為重要，回收和利用魚糜漂洗液中蛋白質，不僅能增加企業的效益，而且可以顯著降低海水中化學耗氧量，大大減少廢水處理的成本［3］，對于節能減排、建設資源節約性和環境友好型社會具有重要的意義。

目前，回收蛋白質的一般方法有等電點沉淀法［4］、絮凝法［2］、膜分離法［5］。其中，絮凝法可以分為無機類和有機類兩大類。無機類的如鐵、鋁的無機鹽類及聚鹽類等［6］，雖然蛋白質的回收率高，但由于無機絮凝劑的使用受pH影響較大、生成的絮體易碎，故處理后的水中仍含有較高濃度的金屬離子，產生大量的含金屬污泥，因此還需要進一步的處理。而天然有機高分子絮凝劑具有原料來源廣泛、無毒無害、價格低廉［7］等特點。研究表明，殼聚糖是一種自然界中資源僅次于纖維素的第二大天然高分子聚合物，是一種陽離子氨基多糖物質，因其獨特的結構優勢，廣泛應用于醫藥、食品、生工和工業領域。此外，殼聚糖在一定的條件下還具有吸附蛋白質的功能［8］，用殼聚糖作為絮凝劑處理蛋白廢水不會引入有毒物質，而且絮凝物富含蛋白質，無毒無害，經進一步處理可作為動物飼料或食品添加劑。

為進一步回收和利用魚糜漂洗液中的水溶性蛋白，本研究擬采用殼聚糖作為回收絮凝劑，考察作用時間、殼聚糖用量、溫度、pH值等因素對殼聚糖回收水溶性蛋白效果的影響，試驗結果對魚糜加工企業提升經濟效益具有重要的意義。

1　材料與方法

1.1材料

魚糜漂洗液：福建農林大學食品科學學院實驗室自制；殼聚糖（脫乙酰度達90%，黏度為0.7 Pa·s）：青島海匯生物有限公司；鹽酸、氫氧化鈉（化學純）：國藥集團。

1.2儀器

UV-1601型分光光度計：北京瑞利分析儀器公司；PB-10 pH計：上海錫為科學儀器有限公司。

1.3方法

1.3.1魚糜漂洗液制備

制備方法：用5倍體積的蒸餾水分3次清洗魚肉得到的漂洗液，然后于4 000 r/min離心機離心15 min，上清液置于冰箱4℃冷藏備用。

1.3.2蛋白質標準曲線的繪制

將牛血清白蛋白配制成10 mg/mL的標準溶液。分別取蛋白質標準溶液（10 mg/mL）0、0.2、0.4、0.6、0.8 mL和1.0 mL于試管中，不足1 mL則用蒸餾水補齊至1.0 mL，然后各試管均加入4.0 mL雙縮脲試劑，室溫下反應30 min。用分光光度計在540 nm波長條件下測定吸光值。以蛋白質質量濃度為橫坐標，以吸光度為縱坐標做標準曲線。

1.3.3水溶性蛋白質的回收

取20 mL 8.5 mg/mL的漂洗液于100 mL燒杯中，用鹽酸或氫氧化鈉調pH值至定值，加入定量的殼聚糖絮凝劑。置于離心管中，4 000 r/min條件下離心5 min。測定上清液中的蛋白質吸光值，計算回收率，平行處理3次，結果取其平均值。

1.3.4殼聚糖絮凝條件的優化

1.3.4.1pH值對回收效果的影響

設5組試驗，每組取20 mL魚糜漂洗液，用鹽酸和氫氧化鈉調整漂洗液的pH值分別為5.0、6.0、7.0、8.0、9.0和10.0。然后分別添加殼聚糖絮凝劑0.2 g于上述體系中，溫度和時間分別控制在30℃和60 min，平行處理3次，結果取其平均值。

1.3.4.2殼聚糖添加量對回收效果的影響

設5組試驗，每組取20 mL魚糜漂洗液，分別加入0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 g殼聚糖絮凝劑，濃度分別表示為：0.005、0.01、0.015、0.02、0.025 g/mL。pH值和溫度分別控制在6.0和30℃，時間為60 min，觀察添加量對回收率的影響。平行處理3次，結果取平均值。

1.3.4.3溫度對回收效果的影響

設5組試驗，每組取20 mL魚糜漂洗液，溫度分別設25、30、35、40℃和45℃，pH值調至6.0，每組均加入0.3 g殼聚糖絮凝劑，水浴時間為60 min。平行處理3次，結果取平均值。

1.3.4.4時間對回收效果的影響

設5組試驗，每組取20 mL魚糜漂洗液，水浴加熱時間分別設為20、40、60、80、100 min，每組均加入0.2 g殼聚糖絮凝劑，pH值調至6.0，溫度為30℃。平行處理3次，結果取平均值。

1.3.4.5回收水溶性蛋白質的正交試驗

在單因素試驗的水平上設計L9（34）正交試驗，考察水浴時間、殼聚糖添加量和溫度3個因素對蛋白質回收率的影響，因素水平表見表1。

表1　正交因素表Table 1　Factors and levels of orthogonal test of chitosan

1.4檢測方法

1.4.1水溶性蛋白的測定

采用雙縮脲法，用分光光度計于540 nm處比色測定［9］。

1.4.2pH值測定

采用PB-10pH計測定。

1.4.3蛋白質回收率

1.4.4透光率

用分光光度計在540 nm處測定，用雙縮脲試劑與蒸餾水的混合液作為對照。

2　結果與討論

2.1蛋白質標準曲線

蛋白質的標準曲線見圖1所示?？梢?，蛋白質質量濃度在0～10 mg/mL范圍內與吸光值之間的線性關系良好。因此，后續試驗中檢測蛋白質質量濃度時，可根據此標準曲線進行計算。

圖1　牛血清蛋白的標準曲線Fig.1　Strandard curve of bovine serum albumin

2.2殼聚糖絮凝條件的優化

2.2.1pH值對回收效果的影響

pH值對殼聚糖回收魚糜漂洗液中蛋白回收效果的影響見圖2所示。

圖2　pH值對蛋白質回收率的影響Fig.2　Effect of pH on protein recovery rate

魚糜漂洗液中水溶性蛋白質的初始濃度為8.5 mg/ mL。如圖2所示，隨著pH值為上升，回收率逐漸降低，當體系的pH值為7.0左右時，回收率趨于穩定。大于7.0以后繼續增大pH值，不利于回收?？赡苁瞧匆褐械鞍踪|的等電點在4.5～5.5，在等電點時蛋白質分子以兩性離子形式存在，其分子凈電荷為零，即正負電荷相等，此時蛋白質分子顆粒在溶液中因沒有相同電荷的相互排斥，分子相互之間的作用力減弱，其顆粒極易碰撞凝聚而產生沉淀。所以蛋白質在等電點時其溶解度最小，最易形成沉淀物。

2.2.2殼聚糖的添加量對回收效果的影響

殼聚糖的添加量對殼聚糖回收魚糜漂洗液中蛋白回收效果的影響見圖3所示。

如圖3所示，隨著殼聚糖添加量的逐漸增加，蛋白質回收率也隨之增加。殼聚糖添加量為0.015 g/mL左右時蛋白質回收率達到最大（45.56%），繼續添加則回收率逐漸減小，具體原因尚待進一步研究。綜合考慮使用成本和回收率的影響，選擇0.015 g/mL為最佳使用量。

圖3　添加量對蛋白質回收率的影響Fig.3　Effect of additive amount of chitosan onprotrin recoveryrate

2.2.3溫度對回收效果的影響

溫度對殼聚糖回收魚糜漂洗液中蛋白回收效果的影響見圖4所示。

圖4　溫度對蛋白質回收率的影響Fig.4　Effect of temperature on protein recovery rate

從圖4可以看到溫度從25℃升高到40℃的過程中蛋白質回收率逐步增大，繼續升溫時蛋白質回收率明顯增大。推測原因是溫度過高，蛋白質變性結塊而易于除去。從高回收率和節約能源兩方面考慮，選擇溫度25℃為最佳回收溫度。

2.2.4水浴加熱時間對回收效果的影響

處理時間對殼聚糖回收魚糜漂洗液中蛋白回收效果的影響見圖5所示。

圖5　水浴時間對蛋白質回收率的影響Fig.5　Effect of reaction time on protein recovery rate

從圖5可以看到，時間從20 min～60 min過程中蛋白質回收率明顯增大，隨時間延長蛋白質回收率先降低，原因可能為時間過長，殼聚糖與蛋白質的作用力因溫度升高而減弱，導致已被殼聚糖吸附的蛋白質不能再被牢固的吸附，從而回收率降低。80 min后趨于穩定。

2.2.5正交試驗結果

正交試驗結果如表2。

表2　正交試驗結果及分析Table 2　Design and result of orthogonal test

由蛋白質回收率的極差分析可以看出，影響蛋白質回收率的各因素主次順序應為C（溫度）>A（水浴時間）=B（殼聚糖添加量）。極差分析得到的優化組合為A2B1C3或A3B1C3，即溫度35℃，殼聚糖的添加量0.01 g/mL，水浴時間為60 min或80 min。

綜合以上分析并結合實際生產，殼聚糖從魚糜漂洗水中回收水蛋白質的最佳工藝條件為水浴時間60 min，殼聚糖絮凝劑的添加量0.01 g/mL，溫度35℃。在該工藝條件下進行驗證試驗，得出蛋白質回收率50.79%。

3　結論

本試驗采用殼聚糖作為魚糜漂洗液蛋白質的絮凝劑，考察了主要影響絮凝效果的幾個因素，包括作用溫度、殼聚糖添加量、時間及pH值等，優化了工藝，得出作用時間60 min、殼聚糖添加量為0.01 g/mL、作用溫度為35℃時，回收率可以達到最大。這一研究結論可為相關魚糜加工企業廢棄物高值化利用提供參考。

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Recovering Soluble Protein from Surimi Washings with Chitosan

XUE Chao-yi，LIANG Peng*，ZHONG Ji
（College of Food Science，Fujian Agriculture and Forestry University，Fuzhou 350000，Fujian，China）

Chitosan was choosed as flocculating agent for recovering soluble protein from surimi washings，and the influence factors on recovering effect were investigated including touching time，the additive amount of chitosan，reaction temperature and pH.The processes of recovering protein was optimized when the experiment variedotherparameterswithoutpHvalue6.0.Theresultsshowedthattherecoveryratewasupto50.79%，when the touching time was 60 min，the additive amount of chitosan was 0.01 g/mL，and reaction temperature was 35℃. The result of experiment provide important basis for high value utilization of surimi washings.

chitosan；surimi washings；soluble protein；effect of recovering

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.21.024

薛超軼（1995—），男（漢），本科在讀，研究方向：食品化學。

梁鵬（1985—），男（漢），講師，博士，研究方向：水產品加工。

2015-04-02