鯪魚下腳料酶解液發酵條件的研究

李小燕，王莉嫦,2，汪 薇，任文彬*

（1.仲愷農業工程學院 輕工食品學院，廣東 廣州 510225；2.廣州鷹金錢企業集團公司，廣東 廣州 510000）

豆豉鯪魚是廣東、福建等地的特產。鯪魚在加工過程中剩余的魚頭、魚骨、魚鱗等下腳料營養豐富，所含的蛋白質和脂質與魚肉相近，礦物質中的鈣含量高于魚肉，并且還含有人類所需的各種營養物質[1-3]。但是這些下腳料往往僅是進行粗加工，得不到充分利用，造成大大的浪費。

魚蛋白的水解方式有酶法水解、微生物水解、堿水解、酸水解、酒精萃取脫脂等[4]。國外早在1886年已開始水解魚類蛋白方面的研究[5]，我國近幾年隨著深加工企業的發展，也在這方面進行大力開發。趙靜等[6]研究堿性蛋白酶水解蝦頭殼蛋白質，水解度可達21.8%。張曉旭等[7]用木瓜蛋白酶酶解甲魚蛋白。丁梅等[8]用高效能蛋白質分解酶水解章魚下腳料，多肽質量濃度達5.0798 mg/mL。而微生物發酵法相對于其他水解方法，不但可提高魚類下腳料消化利用率，還可減少營養物質的損失。特別是利用微生物發酵技術生產蛋白質飼料或是魚露產品，越來越受到人們的重視[9-10]。

目前，用于發酵的菌種主要有霉菌、酵母菌、細菌三大類[11]。KIM J K等[12]利用從蚯蚓內臟分離出的芽孢桿菌對魚類廢棄物進行發酵使其轉化成液體肥料。劉峰等[11]用嗜酸乳桿菌發酵海水魚下腳料，發酵后提高了原料中氨基酸等的含量。本研究擬采用酵母菌發酵鯪魚下腳料酶解液，以期能為鯪魚下腳料的綜合利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮鯪魚：華潤萬家超市；干酵母：湖北安琪酵母股份有限公司；復合風味蛋白酶：廣州市華琪生物科技有限公司。

1.2 儀器與設備

TJ12-H絞肉機：廣東恒聯食品機械有限公司；800型電動離心機：江蘇金壇市金城國勝實驗儀器廠；UV5200紫外分光光度計：上海元析儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 鯪魚下腳料酶解液的制備工藝流程及操作要點

鮮活鯪魚下腳料→絞成糜狀→冷凍備用→解凍→加水攪打均勻→酶解→滅酶→冷卻→離心→收集上清液即得酶解液

操作要點如下：

鯪魚下腳料：新鮮鯪魚去肉后的魚骨、魚頭、魚鰭、魚鱗。

企業社會責任從內容的爭論到企業社會責任報告的發布，經歷了從理論到實踐的飛躍。一旦一種理論成為實踐的指導就獲得了理論證實的合法地位。“我們知道，科學界利用規范的一個收獲是，只要接受了這種規范，就有了一個標準來選擇那些可以肯定有解的問題。”〔1〕30“有了一種規范，有了規范所容許的那種更深奧的研究，這是任何一個科學部門達到成熟的標志。”〔1〕9企業社會責任的提出、內容的界定以及最終形成共識被確定為評判企業非經濟層面行為的規則和標準，實現了企業倫理從寬泛的而又抽象的甚至有點空洞的企業文化研究轉變到務實的社會責任研究上，渡過了企業倫理研究對象模糊不清的階段，這是它成熟的一種標志。

加水攪打均勻：料水比為1∶2（g∶mL），經高速勻漿后，水浴加熱至50 ℃，并調節pH至7.0。

酶解：加酶量為每30 g鯪魚下腳料加入0.06 g酶，溫度為50 ℃，攪拌均勻，于恒溫振蕩器中50 ℃恒溫酶解6 h，能使蛋白酶酶解充分。

滅酶：酶解結束后，將酶解液加熱至90～95 ℃滅酶20 min。

離心：4 800 r/min，20 min。離心充分能使不溶物和懸浮物沉淀，過濾后取上清液即為酶解液。

1.3.2 酵母發酵酶解液條件的優化

分別以料水比、接種量、發酵時間和發酵溫度為單因素，以水解度為指標，研究這4個因素對鯪魚下腳料酶解液水解度的影響。

1.3.3 發酵條件優化正交試驗

根據單因素試驗的結果，以接種量A、發酵時間B、發酵溫度C進行3因素3水平正交試驗，確定發酵最佳條件。

蛋白含量測定：考馬斯亮藍法[13]；氨基酸含量測定：茚三酮比色法[14]；水解度（degree of hydrolysis，DH）計算公式如下：

2 結果與分析

2.1 料水比對鯪魚下腳料酶解液酶解效果的影響

圖1 料水比對酶解液水解度的影響Fig.1 Effect of material to water ratio on hydrolysis degree of enzymatic hydrolysate

酶解液與水的比例會影響酵母菌的發酵環境，料水比過低時底物濃度過大，發酵液過稠，不利于酵母菌的生長發酵；料水比過高會稀釋酵母濃度，進而影響發酵的效率。試驗結果如圖1所示，各處理對鯪魚下腳料酶解液的水解度與空白對照相比，隨著加水量的升高，水解度均有所提高，但在料水比＞1∶15（g∶mL）后，水解度增加幅度較小，添加量1∶25時，水解度最高為25.09%，綜合試驗結果和經濟效益，選用最佳料水比為1∶15（g∶mL）。

2.2 接種量對鯪魚下腳料酶解液酶解效果的影響

活化后的酵母接種量對鯪魚下腳料酶解液酶解效果的影響見圖2。水解度隨接種量增大而增加，在接種量達到1.0%時，水解度最高為26.57%，隨后鯪魚下腳料酶解液的水解度開始下降。這說明酵母菌的加入能有效提高增加鯪魚下腳料酶解液中可溶性氨基酸的含量，提高其水解程度。根據試驗結果，選擇適宜接種量為1.0%。

圖2 接種量對酶解液水解度的影響Fig.2 Effect of inoculum on hydrolysis degree of enzymatic hydrolysate

2.3 發酵時間對鯪魚下腳料酶解液酶解效果的影響

圖3 發酵時間對酶解液水解度的影響Fig.3 Effect of fermentation time on hydrolysis degree of enzymatic hydrolysate

適宜的發酵時間有利于酵母菌的增殖，也有利于酵母菌適應發酵環境，充分發揮其活性，提高鯪魚下腳料酶解液中的各類蛋白質的含量。由圖3可知，鯪魚下腳料酶解液的水解度隨著發酵時間的延長而逐漸增加，當發酵時間為1.5 h時，水解度為26.65%；1.5 h后水解度略下降，可能是隨著發酵時間延長，鯪魚下腳料酶解液中水解產物增加，使其黏度加大，影響了反應的進行。因此選擇適宜的發酵時間為1.5 h。

2.4 發酵溫度對鯪魚下腳料酶解液酶解效果的影響

溫度是影響酵母菌發酵的重要因素之一，溫度過低會影響發酵的速度，而溫度過高則可能造成一些雜菌的生長，也可能產生不良的風味。由圖4可知，在20～35 ℃發酵溫度范圍內，鯪魚下腳料酶解液發酵后的水解度隨溫度增加呈上升趨勢。當發酵溫度為30 ℃時，水解度增加趨于平緩。根據酵母菌的最適生長溫度，選擇適宜發酵溫度為30 ℃。

圖4 發酵溫度對酶解液水解度的影響Fig.4 Effect of fermentation temperature on hydrolysis degree of enzymatic hydrolysate

2.5 發酵條件優化正交試驗結果

選擇接種量（A）、發酵時間（B）、發酵溫度（C）3個因素進行正交試驗設計，因素水平見表1，試驗結果見表2。

表1 鯪魚下腳料酶解液發酵條件優化正交試驗因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment for enzymatic hydrolysate fermentation conditions optimization of mud carp by-product

表2 鯪魚下腳料酶解液發酵條件優化正交試驗結果與分析Table 2 Results and analysis of orthogonal experiment for enzymatic hydrolysate fermentation conditions optimization of mud carp by-product

從表2的正交試驗分析結果可知影響因素主次順序為A＞B＞C。根據正交試驗表結果，初步確定鯪魚下腳料酶解液發酵的最佳條件是A2B3C1，即在接種量為1.0%，發酵時間為2.0 h，發酵溫度為25 ℃時，鯪魚下腳料酶解液水解度最高。

在最優發酵條件下進行驗證試驗，測得水解度3次重復平均值為（41±2）%，驗證結果與正交試驗結果相近，說明優化后的條件基本穩定可行，重復性好。

3 結論

本研究通過單因素和正交試驗優化了酵母菌發酵鯪魚下腳料酶解液的最佳條件為料水比1∶15（g∶mL）、接種量1.0%、發酵時間2.0 h、發酵溫度25 ℃。在此條件下最后得到的鯪魚下腳料酶解液水解度為41%。

利用微生物發酵魚類下腳料，將其轉化為可利用的優質蛋白飼料，可一定程度上提高魚類下腳類的資源利用率。而菌種是影響到發酵效果的最主要因素，酵母菌作為常見的生產菌體蛋白的微生物之一，本身就含有一定量的蛋白質和氨基酸[9，15-16]。因此加工企業在考慮經濟效益和產品質量的條件下，選擇優良的酵母品種、適當酵母添加量或是與其他微生物混合發酵，更好地提高鯪魚下腳料酶解液中的粗蛋白和氨基酸態氮含量。

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