馬鮫魚魚頭蛋白酶解工藝研究

林婉茹，王曉輝，陳洪彬，王寶貝，鄭宗平

（泉州師范學院海洋與食品學院，福建泉州 362000）

馬鮫魚（Scomberomorus niphonius）俗稱鲅魚，主要分布在渤海、黃海、東海和南海等海域，是中國主要的海洋經濟魚類之一，為上中層海產經濟洄游性魚類[1]。常見馬鮫魚有中華馬鮫、康氏馬鮫、藍點馬鮫和斑點馬鮫等，其營養價值豐富、滋味鮮美，富含脂肪、蛋白質和不飽和脂肪酸[2-3]。目前，對馬鮫魚的利用主要是鮮銷和凍品，也有些企業開發馬鮫魚方便食品并批量工業化生產[4]。李西騰[5]以馬鮫魚作為原料經過一系列工藝制作將馬鮫魚制成魚丸，馬鮫魚丸加工過程中廢棄的副產物大多是直接丟棄或粗加工成飼料，對其中的營養價值部分尚未得到有效利用。魚體本身的營養成分和魚類的蛋白成分更相近，利用魚類加工剩下的副產物制成魚飼料，更有利于魚類的消化吸收。利用蛋白酶對其進行酶解，可以提高魚類高蛋白副產物的利用[6]。

在魚類深加工過程中，產生大量諸如魚頭、魚皮、魚骨等副產品（占40%~45%），造成資源浪費或引發環境污染[7]。近年來，隨著漁業資源的衰退，有效處理水產品副產物，對水產品應用蛋白酶進行綜合利用，不僅能降低生產成本、節約資源，且實現了低值水產品的高值化利用，同時促進了水產品行業的可持續發展[8]。利用蛋白酶對魚類進行酶解主要有2個目的：獲得高含量的游離氨基酸水解液和特定的功能性多肽[9]。目前，酶解在高蛋白副產物的利用上技術成熟，王可琦等人[10]以蝶魚下腳料為原材料，采用不同蛋白酶水解，可以得到較高含量的蛋白酶解液。酶解法的反應條件相對溫和，反應速率高，營養成分不易被破壞[11]。因此，利用蛋白酶酶解馬鮫魚魚頭是可行的。

以馬鮫魚副產物中魚頭為主要原料，以充分利用馬鮫魚魚頭中的優質蛋白資源，使用復合蛋白酶、風味蛋白酶、中性蛋白酶、堿性蛋白酶、木瓜蛋白酶對其進行酶解，以酶解度作為考查指標，通過單因素試驗、正交優化試驗篩選出酶解馬鮫魚魚頭最佳的蛋白酶酶解工藝，提高馬鮫魚副產物綜合利用率，同時對減少環境污染具有一定意義。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

馬鮫魚魚頭，惠安瑞芳食品有限公司提供，使用時制備成魚泥并除去脂肪；木瓜蛋白酶（86 980 U/g）、中性蛋白酶（316 440 U/g）、復合蛋白酶（45 380 U/g）、堿性蛋白酶（133 700 U/g）、風味蛋白酶（4 282 U/g）等，廣西南寧龐博生物工程公司提供，括號內數值為實際測得的蛋白酶活力。

KDN-04型蛋白質消化爐、K9840型自動凱氏定氮儀、SXT-06型索氏抽提器、DK-S12型電熱恒溫水浴鍋、DHG-9030型電熱恒溫鼓風干燥箱、PHS-3C型精密pH計、LGR10-42型高速冷凍離心機、BS110S型電子分析天平、R205B型旋轉蒸發儀等。

1.2 試驗方法

1.2.1 馬鮫魚魚頭基本營養成分測定

水分測定采用直接干燥法[12]，粗脂肪測定采用索氏抽提法[13]，蛋白質測定采用凱氏定氮法[14]，灰分測定依據GB/5009.4—2010[15]，蛋白酶酶活力測定依據GB/T 23527—2009，總含氮量測定采用凱氏定氮法[14]，氨基酸態氮含量測定采用甲醛滴定法。酶解度（DH）=（上清液中氨基酸態氮/總氮）×100。

1.2.2 單因素試驗

（1）蛋白酶種類。選用風味蛋白酶、木瓜蛋白酶、堿性蛋白酶、中性蛋白酶和復合蛋白酶，酶添加量為2 000 U/g，料液比1∶4，并在各自最佳酶解溫度和pH值下酶解4 h，重復3次。

（2）料液比。研究不同料液比（1∶1，1∶2，1∶3，1∶4，1∶5）對風味蛋白酶酶解馬鮫魚魚頭的影響，其他條件為酶的添加量為2 000 U/g，酶解時間4 h，pH值7，酶解溫度50℃，重復3次。

（3）酶添加量。研究不同加酶量（500，1 000，1 500，2 000，2 500，3 000 U/g）對風味蛋白酶酶解馬鮫魚魚頭的影響，其他條件為料液比1∶4，酶解時間4 h，pH值7，酶解溫度50℃，重復3次。

（4）pH值。研究不同pH值（6.0，6.5，7.0，7.5，8.0，8.5）對風味蛋白酶酶解馬鮫魚魚頭的影響，其他條件為料液比1∶4，酶添加量2 000 U/g，酶解時間4 h，酶解溫度50℃，重復3次。

（5）酶解時間。研究不同酶解時間（1，2，3，4，5，6 h）對風味蛋白酶酶解馬鮫魚魚頭的影響，其他條件為液料比1∶4，酶添加量2 000 U/g，pH值7，酶解溫度50℃，重復3次。

（6）酶解溫度。研究不同酶解溫度（40，45，50，55，60℃）對風味蛋白酶酶解馬鮫魚魚頭的影響，其他條件為液料比1∶4，酶添加量2 000 U/g，pH值7，酶解時間4 h，重復3次。

1.2.3 正交試驗設計

根據單因素試驗的結果，采用L9（34）正交試驗設計進行工藝優化，以酶解度為指標，考查酶添加量、pH值、酶解時間、酶解溫度4個影響因素。

正交試驗因素與水平設計見表1。

表1 正交試驗因素與水平設計

2 結果與分析

2.1 馬鮫魚魚頭的基本營養成分

馬鮫魚魚頭基本營養成分分析見表2。

表2 馬鮫魚魚頭基本營養成分分析

由表2可知，馬鮫魚魚頭的蛋白質成分較高，但是對于馬鮫魚魚頭的最常見的方式還是粗加工成飼料的形式或者棄之不用，無法有效地提高其利用價值。試驗擬利用蛋白酶酶解馬鮫魚魚頭，對這些資源進行綜合利用，也提高了其實際應用價值。

2.2 單因素試驗結果

2.2.1 蛋白酶的選擇

不同蛋白酶酶解馬鮫魚下腳料的效果見表3。

表3 不同蛋白酶酶解馬鮫魚下腳料的效果

選用常見的風味蛋白酶、木瓜蛋白酶、堿性蛋白酶、中性蛋白酶、復合蛋白酶對馬鮫魚魚頭進行水解。由表3可知，馬鮫魚魚頭酶解后測得的風味蛋白酶的酶解度最高，風味最佳，酶解條件也較為溫和，故風味蛋白酶的酶解效果最好，同時風味蛋白酶的價格也較為合理，故試驗采用風味蛋白酶作為試驗用酶酶解馬鮫魚的副產物魚頭。

2.2.2 料液比對酶解效果的影響

料液比對馬鮫魚魚頭酶解效果的影響見圖1。

圖1 料液比對馬鮫魚魚頭酶解效果的影響

由圖1可知，隨著馬鮫魚魚頭與水的比例增加，馬鮫魚魚頭的酶解度呈現先升高后下降的趨勢。在料液比為1∶2時，馬鮫魚魚頭酶解液中的蛋白酶解度最高。隨著料液比的增加，酶解液中蛋白質的濃度降低，其酶解度也隨之下降。因此，選取料液比1∶2作為馬鮫魚魚頭最佳酶解條件。

2.2.3 酶添加量對酶解效果的影響

酶添加量對馬鮫魚魚頭酶解效果的影響見圖2。

圖2 酶添加量對馬鮫魚魚頭酶解效果的影響

由圖2可知，隨著酶解液中酶添加量的升高，馬鮫魚魚頭被風味蛋白酶酶解的程度越大，蛋白質酶解度快速升高。在加酶量為2 000 U/g時，其蛋白酶解度最大，之后趨于平緩。因此，選取酶的添加量2 000 U/g作為馬鮫魚魚頭最佳酶解條件。

2.2.4 pH值對酶解效果的影響

pH值對馬鮫魚魚頭酶解效果的影響見圖3。

圖3 p H值對馬鮫魚魚頭酶解效果的影響

由圖3可知，隨著pH值的升高，風味蛋白酶酶解馬鮫魚頭的酶解度呈先升高后下降趨勢。在pH值7的條件下，其酶解度最大。因為風味蛋白酶的最適宜pH值為中性，在偏酸或偏堿性條件，其酶的活性受到抑制。因此，選取pH值7作為馬鮫魚魚頭最佳酶解條件。

2.2.5 酶解時間對酶解效果的影響

酶解時間對馬鮫魚魚頭酶解效果的影響見圖4。

圖4 酶解時間對馬鮫魚魚頭酶解效果的影響

由圖4可知，隨著風味蛋白酶酶解時間的延長，其酶解馬鮫魚魚頭的酶解度逐漸升高，在酶解4 h后趨于穩定，并略有下降。因此，選取酶解時間4 h作為馬鮫魚魚頭最佳酶解條件。

2.2.6 酶解溫度對酶解效果的影響

酶解溫度對馬鮫魚魚頭酶解效果的影響見圖5。

圖5 酶解溫度對馬鮫魚魚頭酶解效果的影響

由圖5可知，隨著溫度升高，風味蛋白酶酶解馬鮫魚魚頭的水解度呈升高后下降趨勢，溫度50℃時，其水解馬鮫魚魚頭的效果最好，之后快速下降。因為隨著溫度的升高，風味蛋白酶發生變性、活性下降，降低其酶解能力。因此，選取酶解溫度50℃作為馬鮫魚魚頭最佳酶解條件。

2.3 正交試驗結果

根據表2中試驗條件，進行L9（34）正交試驗。

正交試驗結果見表4，方差分析見表5。

由表4可知，利用風味蛋白酶酶解馬鮫魚副產物魚頭時，影響其酶解度的因素次序為酶添加量（B）>酶解時間（C）>pH值（A）>酶解溫度（D）。進一步方差分析表明，4個因素的不同處理水平對風味蛋白酶酶解馬鮫魚魚頭酶解度的影響顯著。因此，確定最優組合為A3B3C3D3，即pH值7，酶添加量2 000 U/g，酶解時間4 h，酶解溫度55℃。在此最優條件下，進行驗證性試驗（n=3），該條件下風味蛋白酶酶解馬鮫魚魚頭的酶解度為20.40%±0.12%。

表4 正交試驗結果

表5 方差分析

3 結論

馬鮫魚副產物魚頭的基本營養成分為含水量67.4%，脂肪4.5%，蛋白質13.6%，灰分1.61%，其蛋白質含量高，是優質的酶解原料。最佳酶解馬鮫魚副產物魚頭的蛋白酶為風味蛋白酶，影響風味蛋白酶酶解馬鮫魚魚頭的因素為酶添加量、酶解時間、酶解溫度和pH值。利用正交試驗優化后最佳馬鮫魚魚頭酶解條件為pH值7，酶添加量2 000 U/g，酶解時間4 h，酶解溫度55℃。在此最優條件下，風味蛋白酶酶解馬鮫魚魚頭的酶解度為20.40%±0.12%。目前，馬鮫魚副產物的綜合利用仍有一定欠缺，利用蛋白酶進一步開發和利用馬鮫魚副產物提供了新途徑，不僅提高了馬鮫魚副產物的利用價值，同時也能帶來其他效益。