脂肪酶B4000和P1000對鮮鱸魚魚片的脫脂工藝優化

朱小靜,吳燕燕,李來好,魏 涯,鄧建朝

(1.中國水產科學研究院南海水產研究所,農業部水產品加工重點實驗室,廣東廣州 510300;2.上海海洋大學食品學院,上海 201306)

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脂肪酶B4000和P1000對鮮鱸魚魚片的脫脂工藝優化

朱小靜,吳燕燕,李來好,魏 涯,鄧建朝

(1.中國水產科學研究院南海水產研究所,農業部水產品加工重點實驗室,廣東廣州 510300;2.上海海洋大學食品學院,上海 201306)

為解決養殖鱸魚脂肪含量較高不利于后續加工和貯藏的問題,本文采用脂肪酶B4000和P1000,在室溫(20±2) ℃條件下對鮮鱸魚魚片進行脫脂處理,分析魚片的脫脂率和蛋白損失率以及感官變化,比較脂肪酶B4000和P1000的脫脂效果,并采用正交實驗法優化脂肪酶B4000和P1000復合脫脂工藝。結果表明:脂肪酶B4000對鮮鱸魚魚片的脫脂率為46.22%,蛋白損失率為7.19%;脂肪酶P1000的脫脂率為37.74%,蛋白損失率為7.04%,均對魚片的色澤和完整性無影響。正交實驗法優化復合酶最佳脫脂工藝:脂肪酶B4000∶P1000酶濃度比為50 U/mL∶20 U/mL,料液比1∶3(W∶V),室溫下脫脂處理60 min,脫脂率達到51.06%,蛋白損失率為8.18%。該脫脂工藝可有效脫除鮮鱸魚片50%的脂肪,有利于后續產品的加工貯藏和保持產品品質。

脂肪酶B4000,脂肪酶P1000,鱸魚魚片,脫脂工藝

我國2014年養殖鱸魚46.55萬噸,占養殖魚類總產量的1.71%[1]。養殖的淡水鱸魚,

又稱大口黑鱸(Micropterus salmoides)、加州鱸魚、鱸魚,原產美國,上世紀80年代,作為海鱸魚的替代品種引入國內[2],該魚肉質鮮嫩,潔白嫩滑,肉為蒜瓣形,滋味醇香,營養豐富,富含維生素和DHA等對人體健康有益的微量元素[3],其蛋白質含量高于鳙魚[4]、軍曹魚[5]、鱘魚[6]等優質魚類,深受人們的喜愛。

近幾年,隨著鱸魚育種的成功,鱸魚的養殖規模越來越大,產量不斷增加,2014年養殖淡水鱸魚產量達35.17萬噸,占養殖魚類總產量的1.29%[1],鱸魚產量的增加,使其越來越大眾化。但由于養殖的鱸魚脂肪含量較各大宗淡水魚脂肪含量都高[7-8],所以鱸魚在加工貯藏過程極易出現脂質氧化變質問題,導致其除鮮銷外產品加工轉化率低[9]。為了開發鱸魚多元化的加工產品,必須適當降低鱸魚脂肪含量,有助于后續加工和延長儲藏期[10]。

魚類脫脂主要脫除的是魚類貯藏脂質的甘油三酯(Triglycerides,TG)[11]。目前國內外魚類脫脂方法主要為物理法、化學法和生物法三大類[12-13]。生物法主要是脂肪酶法,酶法脫脂現在應用比較廣泛,因為其專一性強,在脫脂過程中脂肪酶只水解脂肪的酯鍵,對制品的其它方面不會造成影響;又因為酶是一種天然產物,且具有用量少、降解快等特點,對制品沒有任何負效應;酶法具有操作簡單,只需通過調節單因素即可調節脫脂率的特點[14]。本研究在前期研究的基礎上,研究脂肪酶B4000和P1000對鮮鱸魚片的脫脂效果,并優化其在不改變鮮鱸魚片品質的基礎上,對魚片的最佳脫脂工藝,為鱸魚產品加工提供技術支持,對提高鱸魚利用率和價值有重要意義。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

淡水養殖鱸魚(Micropterussalmoides)鮮活,300～400 g/條,體長25～35 cm,均在2015年9月至12月期間 廣州華潤萬家超市;B4000脂肪酶(提取于黑曲霉,40萬U/g,食品級)、P1000脂肪酶(提取于洋蔥假單胞菌,10萬U/g,食品級) 深圳綠微康生物工程有限公司;氫氧化鈉、石油醚、鹽酸、硼酸等 均為國產分析純,購于廣州化學試劑廠。

Kjeltec TM 2300型蛋白質分析儀 丹麥Foss公司;Soxtec TM 2050型脂肪分析儀 丹麥Foss公司;Titrando 809型自動電位滴定儀 瑞士萬通公司;2000型蛋白消化器 Foss TecatorTM Digestor;DHG-9145A型電熱恒溫鼓風干燥箱 上海一恒科技有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品預處理 活魚運至實驗室后拍暈,去鱗去內臟,清洗干凈,將鱸魚體壓緊在操作臺上,右手握刀,刀口從魚尾部貼著中骨向鰓部剖切,將背腹肌肉沿鰓邊割下,然后反轉再剖另一邊,將魚片稍修型,泡入冰水中待用。

1.2.2 脫脂工藝流程 綜合考慮商品脂肪酶建議使用的最適溫度(30～35 ℃)和加工廠生產操作中的溫度以及保證脫脂后魚片的鮮度品質要求,本研究的脫脂處理溫度均在室溫(20±2) ℃條件下進行,分別將脂肪酶B4000和P1000按照一定濃度溶解到水中,配制成不同濃度的酶溶液,以魚重與酶溶液體積比為料液比(w:v),將鱸魚片放入酶溶液中,在室溫條件下浸泡不同的時間進行脫脂處理。然后測定不同脫脂處理條件后鱸魚片的水分、脂肪、蛋白含量,計算脫脂率和蛋白損失率,根據脫脂率和蛋白損失率確定最優脫脂條件。

1.2.3 脂肪酶B4000和P1000對鮮鱸魚片的脫脂效果分析 為保證魚片脫脂后的鮮度品質,通過對脂肪酶B4000和P1000的酶解條件進行預實驗得出兩種酶的最優酶解條件,脂肪酶B4000在(20±2) ℃對鮮鱸魚魚片有較高的脫脂率的水解條件為:酶濃度為70 U/mL,料液比為1∶4、脫脂處理50 min;而脂肪酶P1000在(20±2) ℃對鮮鱸魚魚片有較高的脫脂率的水解條件為:酶濃度為80 U/mL,料液比為1∶5、脫脂處理60 min。將鱸魚片分別在這兩種酶較優的脫脂條件下進行脫脂處理,測定脫脂處理后鱸魚肉的水分、脂肪、蛋白含量,計算脫脂率和蛋白損失率。

1.2.4 正交法優化復合脂肪酶對鮮鱸魚片的脫脂工藝

1.2.4.1 復合脂肪酶單因素實驗 當料液比為1∶3,室溫(20±2) ℃,將脂肪酶B4000和P1000按照不同酶濃度比例混合,脫脂處理60 min的條件下,考察脂肪酶B4000與P1000酶濃度比分別為50∶10、50∶20、50∶30、50∶40、50∶50(U/mL∶U/mL)時對鮮鱸魚片脫脂率和蛋白損失率的影響。

當脂肪酶B4000與P1000酶濃度比為50 U/mL∶20 U/mL,室溫(20±2) ℃,脫脂處理60 min的條件下,考察料液比分別為1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5時對鮮鱸魚片脫脂率和蛋白損失率的影響。

當脂肪酶B4000與P1000酶濃度比為50 U/mL∶20 U/mL,料液比為1∶3,室溫(20±2) ℃條件下,考察脫脂時間分別為30、40、50、60、70 min對鮮鱸魚片脫脂率和蛋白損失率的影響。

1.2.4.2 正交實驗法優化實驗 在單因素實驗的基礎上,對主要影響因素,采用正交實驗,對復合酶的三因素三水平進行實驗,并測定脫脂處理后鱸魚肉的水分、脂肪、蛋白含量,計算脫脂率和蛋白損失率。優化復合酶脫脂工藝條件,正交實驗因素水平如表1所示。

表1 正交實驗因素水平

1.2.5 指標測定 水分測定:參照GB/5009.3-2010,直接干燥法測定;粗蛋白質測定:參照GB/5009.5-2010,凱氏定氮法測定;粗脂肪測定:參照GB/T14772-2008,索氏抽提法。

按照下式計算脫脂率和蛋白質損失率。

脫脂率(%)=脫脂前脂肪含量-脫脂后脂肪含量/脫脂前脂肪含量×100

蛋白質損失率(%)=脫脂前蛋白質含量-脫脂后蛋白質含量/脫脂前蛋白質含量×100

1.3 數據處理

使用軟件Microsoft Excel 2007 和IBM SPSS Statistics 19進行數據分析和處理,計算平均值、RSD值及進行顯著性分析,p<0.05 表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 脂肪酶B4000和P1000脫脂效果比較

從表2中可以看出兩種脂肪酶在最優條件下對鮮鱸魚片進行脫脂的脫脂率存在顯著差異。脂肪酶B4000對鮮鱸魚魚片的脫脂率為46.22%,此結果與吳燕燕等[15]用堿性脂肪酶對軍曹魚片進行脫脂處理相似。脂肪酶P1000對鮮鱸魚魚片的脫脂率為37.74%,脫脂效果差于脂肪酶B4000,但脫脂率還是高于鄭毅等[16]用脂肪酶對鯖魚魚片進行脫脂處理的脫脂率。用脂肪酶B4000和P1000脫脂處理過的鮮鱸魚魚片,其蛋白損失率分別為7.19%和7.04%,蛋白損失低;脂肪酶B4000處理過的鮮鱸魚魚片蛋白損失率稍高于脂肪酶P1000。從脫脂率來看,脂肪酶B4000和脂肪酶P1000均對鮮魚片有一定的脫脂效果,且條件溫和,對魚肉蛋白質的影響較小,其蛋白損失率低于高元沛等[17]用NaHCO3法對梅童魚和吳靖娜等[18]采用NaHCO3法對大黃魚進行的脫脂處理。因整個過程條件溫和,所以脫脂處理過的鮮鱸魚魚片顏色依然為青白色,色澤沒有變化;整個過程是帶魚皮處理,且沒有采用物理方法,所以魚片完整性好,魚肉硬度未改變;整個過程未調節酶溶液酸堿度,在自然pH條件下進行,對魚片品質影響較小。采用的脂肪酶為食品級,除此之外未使用任何其它試劑,又因整個過程在室溫下的水溶液中浸泡,所以脫脂處理后魚片不但沒有引入其它氣味,還降低了魚片腥味。綜合考慮脫脂率、蛋白損失率,脂肪酶B4000對鮮鱸魚魚片脫脂效果好于脂肪酶P1000對鮮鱸魚魚片脫脂效果。

表2 脂肪酶B4000和P1000脫脂效果比較

注:同列數據上標不同字母者表示差異顯著(p<0.05)。

分別用脂肪酶B4000和P1000對鮮鱸魚魚片進行脫脂處理雖有一定的效果,可脫脂率不太理想。采用兩種酶復合的方法對鮮鱸魚魚片進行脫脂處理,利用彼此之間的協同增效作用,提高鮮鱸魚魚片的脫脂率。

2.2 復合脂肪酶對鮮鱸魚片的脫脂工藝研究

2.2.1 復合酶濃度比對鮮鱸魚片脫脂率影響 由圖1可見,隨著脂肪酶B4000和P1000的濃度比例的變化,鮮鱸魚片的脫脂率和蛋白損失率均有變化,且變化趨勢相似。其中,脂肪酶B4000與P1000酶濃度比為50 U/mL∶20 U/mL時脫脂率最高48.76%,其次是50 U/mL∶30 U/mL,其它比例的脂肪酶脫脂率都明顯低于此脫脂率。脂肪酶脫脂即脂肪酶與TG的酯鍵發生特異性反應,使TG分解為甘油和脂肪酸,甘油溶于水中,脂肪酸與少量的堿形成皂鹽,通過漂洗去除,從而使脂肪含量降低[19]。但是脂肪酶催化脂肪降解反應的過程又是可逆的,所以脫脂過程中加入的酶量過多時,脫脂率反而降低。當兩種酶復合后,酶溶液濃度增加的過程中,脫脂率呈現先上升后下降的趨勢。從圖1也可以看出,蛋白損失率趨勢基本與脫脂率趨勢一致,在酶溶液濃度升高時不僅脫脂率降低,蛋白損失率也降低,這可能是因為酶溶液濃度高滲透壓大,酶溶液難以進入魚肉內,酶無法與油脂反應,水溶液也難以溶解蛋白質,魚肉內部的脂肪和蛋白無法游離出來,所以脫脂率和蛋白損失率都低。兩種酶復合后彼此之間有協同增效作用[20],從復合酶濃度的單因素效果看,兩種酶復合之后鮮鱸魚魚片脫脂率有所提高。另外,脂肪酶B4000比P1000的價格高,復合之后脂肪酶B4000用量減少,成本降低。

圖1 比較不同酶濃度比例對脫脂效果的影響Fig.1 Comparing the influence of different enzyme concentration ratio of degreasing effect

圖2 比較不同料液比對脫脂效果的影響Fig.2 Comparing different material liquid ratio on the degreasing effect

2.2.2 料液比對鮮鱸魚片脫脂率影響 由圖2可見,鮮鱸魚片的脫脂率和蛋白損失率隨著料液比的升高而增加,其中,當料液比從1∶1增加到1∶3時,脫脂率也在增加,但料液比從1∶3增加到1∶5時,脫脂率沒有明顯提高,但蛋白損失率隨著料液比的升高而升高。因脫脂是采用酶的水溶液,在脫脂過程中魚肉中的一些水溶性蛋白和鹽溶性蛋白會溶解到水溶液中[21]。隨著料液比的增加水溶液也增多,酶溶液溶解水溶性蛋白和鹽溶性蛋白的能力也增強,蛋白損失也隨之增加,所以當料液比持續增加時,蛋白質損失率也在升高。綜合考慮營養成分和成本問題,選1∶3為最佳脫脂料液比。當兩種酶混合后所需最佳料液比降低,這大大節省了原料和成本。

表4 復合酶對鮮鱸魚片脫脂工藝正交實驗脫脂率方差分析

表5 復合酶對鮮鱸魚片脫脂工藝正交實驗脫脂率方差分析

注:去掉F<1因子后。2.2.3 處理時間對鮮鱸魚片脫脂率影響 由圖3可見,鮮鱸魚片的脫脂率和蛋白損失率隨著脫脂時間增加而明顯變化。其中,當處理時間從30 min增加到60 min過程中,脫脂率也在增加,但處理時間超過60 min之后再增加脫脂處理時間,脫脂率反而下降。酶溶液中酶的活力會隨著時間的延長而降低[22],所以當處理時間持續增加時脫脂率增加到一定程度后反而會降低。從蛋白損失率來看,其變化趨勢和脫脂率并未完全一致,當處理時間超過60 min后脫脂率開始降低,蛋白損失率還是增長趨勢,但增長不顯著。因為時間越長,魚肉中水溶性蛋白和鹽溶性蛋白溶解到水溶液中越多,所以隨著處理時間的延長,蛋白損失率持續增長,但處理時間超過60 min后,蛋白損失率增長緩慢,這可能是因為水溶性蛋白和鹽溶性蛋白已基本溶解,所以蛋白損失率增長緩慢。

圖3 比較不同處理時間對脫脂效果的影響Fig.3 Comparing the influence of different processing time on the degreasing effect

2.3 正交法優化復合酶對鮮鱸魚片脫脂工藝的結果分析

表3 復合酶對鮮鱸魚片脫脂工藝正交實驗及結果

由表3極差分析可以看出,影響鮮鱸魚片脫脂率三因素的主次順序為A>B>C,即濃度比>料液比>時間。由正交實驗方差分析表4可以看出,三因素F值均不顯著,但將F<1的因子合并到誤差項后,表5中因素A的F值達到極顯著水平,同樣可以得出該實驗過程中濃度的改變對脫脂率影響最大。根據脫脂率可以得出A2B2C2是復合酶對鮮鱸魚魚片的最優脫脂組合,正交設計得出的最佳脫脂條件與各單因素結果一致,即酶濃度為50 U/mL∶20 U/mL(B4000∶P1000),料液比為1∶3,處理時間為60 min時,脫脂效果最好。且經實驗驗證之后脫脂率符合正交設計結果。從蛋白損失率的極差來看,三因素的影響順序為B>A>C,即料液比對蛋白損失影響最大。在此實驗因素水平范圍內,蛋白損失率有所增加,但都在較低的水平。復合酶法對鮮鱸魚魚片進行脫脂效果較好,脫脂率達到51.06%,蛋白損失率為8.18%。

綜上所述,復合酶法比單種酶法對鮮鱸魚魚片脫脂效果要好,與羅紅宇等[23]用復合酶法酶解大黃魚脫脂結果一致。復合酶法脫脂率比單酶P1000脫脂率明顯提高,但與單酶B4000脫脂效果相比,脫脂率提高并不明顯,但是復合酶法中的每一種酶最適酶濃度都低于其單獨使用時的酶濃度,復合酶法的料液比也低于任何兩種單酶單獨使用時的料液比。從料液比來考慮,復合酶與兩種單酶相比可以降低鮮鱸魚魚片脫脂的原料和成本,所以對鮮鱸魚魚片進行脫脂處理,復合酶法優于兩種單酶。

3 結論

室溫條件下,優化每種酶對鮮鱸魚魚片脫脂率的脫脂條件,單獨使用脂肪酶B4000對鮮鱸魚魚片進行脫脂處理時,脫脂率最高為46.22%,蛋白損失率為7.19%;單獨使用脂肪酶P1000對鮮鱸魚魚片進行脫脂處理時,脫脂率為37.74%,蛋白損失率為7.04%。比較兩種酶對鮮鱸魚魚片脫脂效果的影響,脂肪酶B4000比P1000脫脂效果好,蛋白損失差異不顯著。

進一步將兩種脂肪酶B4000和P1000按一定比例復合后對鮮鱸魚魚片進行脫脂處理,經單因素和正交實驗后發現,當兩種酶濃度比為50 U/mL∶20 U/mL(B4000∶P1000),料液比為1∶3,處理時間為60 min時,脫脂率達到51.06%,蛋白損失率為8.18%。比較三種方法對鮮鱸魚魚片的脫脂效果可以看出,復合酶法比每種單酶脫脂效果都好,且所需酶濃度和料液比降低,節約原料和成本。

為保證鱸魚的最初肉質特性和考慮到實際生產成本和設施情況,脫脂過程選擇在中性pH和室溫下進行,這樣使鮮鱸魚魚片在脫脂處理之后能最大程度的保持其肉質原有的特性和pH,也避免了高溫條件下微生物繁殖,影響鮮鱸魚魚片品質。整個脫脂過程中鱸魚魚片均帶魚皮,雖脫脂率可能較其它一些研究結果低,但這保證了脫脂處理后魚肉的完整性,外觀和口感不被影響。此脫脂處理后的鮮鱸魚魚片很大程度的保持了其肉質特性,為后續加工產品多樣性提供基礎。

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Degreasing process optimization of freshMicropterussalmoidesfillet by lipase B4000 and P1000

ZHU Xiao-jing1,2,WU Yan-yan1,*,LI Lai-hao1,WEI Ya1,DENG Jian-chao1

(1.South China Sea Fisheries Research Institute,Chinese Academy of Fishery Sciences;Key Lab of Aquatic Product Processing,Ministry of Agriculture,Guangzhou 510300,China;2.College of Food Science and Technology,Shanghai Ocean University,Shanghai 201306,China)

To solve the impact of high fat content of culturedMicropterussalmoidesto subsequent processing and storage,freshMicropterussalmoidesfillets were degreased at room temperature(20±2) ℃ by lipase B4000 and P1000,then analysed the rate ofMicropterussalmoidesfillets degreasing and protein loss,and changes of sensory evaluation,compared the different degreasing effect between lipase B4000 and P1000,at last degreasing technology of lipase B4000 and P1000 were optimized composite by orthogonal experiment method. The results showed that the degreasing rate of lipase B4000 for freshMicropterussalmoidesfillets was 46.22%,the rate of protein loss was 7.19%. The degreasing rate of lipase P1000 was 37.74%,the rate of protein loss was 7.04%,both of these degreasing made no influence of the color and the integrity of fish fillets. The details of degreasing process of composite lipase optimized by orthogonal experiment method were as follows,the concentration ratio of compound enzyme was 50 U/mL∶20 U/mL(B4000∶P1000),the ratio of material and water was 1∶3(w∶v),dipping time was 60 min,the rate of degreasing was 51.06%,rate of protein loss was 8.18%. The degreasing process could be removal freshMicropterussalmoidesfillets fat 50% off effectively,and could beadvantageous of the subsequent processing and storage,and then kept the product quality.

lipase B4000;lipase P1000;Micropterussalmoidesfillet;degreasing process

2016-04-18

朱小靜(1992-)，女，碩士研究生，研究方向：水產品加工與質量安全控制，E-mail:zxjgoodg@163.com。

*通訊作者:吳燕燕(1969-)，博士，研究員，研究方向：水產品加工與質量安全控制，E-mail:wuyygd@163.com。

廣東省海洋漁業科技與產業發展專項(A201501C02)；中央級公益性科研院所基本科研業務費專項資金(中國水產科學研究院南海水產研究所)資助項目(2015YD02)；國家自然科學基金項目(31571869)。

TS254.1

A

1002-0306(2016)20-0000-00

10.13386/j.issn1002-0306.2016.20.000