一种连续酶解制备鱼蛋白粉的方法与流程

本发明涉及一种鱼蛋白粉的制备方法，特别涉及一种连续酶解制备鱼蛋白粉的方法。

背景技术：

金枪鱼加工碎肉是制作鱼柳、罐头等加工过程中的副产物，除小部分碎肉用于金枪鱼罐头的净量补充外，绝大部分碎肉则作为下脚料被加工成宠物食品、鱼饵、饲料等低值产品中。金枪鱼加工碎肉脂肪含量低，蛋白质含量高，是一种优质的蛋白质资源。如何合理地利用金枪鱼加工碎肉、进一步提高其经济附加值，对整个金枪鱼加工业具有重要意义。

鱼肉酶解前脂肪的脱除对蛋白粉品质与风味存在较大影响，目前多通过溶剂提取或碱法来进行，虽然效果好但存在溶剂残留，且污染环境。鱼肉与蛋白酶作用时间过长会导致其过度水解为肽、氨基酸，其分子量分布范围大，且容易呈现苦味，合理控制酶解程度是蛋白粉制备的关键。现有酶解技术可生产蛋白粉，但存在油脂分离不完全、苦味肽与疏水性氨基酸含量高、有机溶剂与酸碱用量大等问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种连续酶解制备鱼蛋白粉的方法，所述方法通过微滤、超滤、纳滤等膜技术与蛋白酶解耦合的连续生产，能实现鱼肉的无溶剂脱油脂，防止鱼肉过度水解导致的苦味与蛋白分子分布不均匀，生产过程绿色、安全、无污染，鱼肉蛋白利用率高，蛋白酶可重复使用，蛋白粉盐含量低。

蛋白酶与脂肪酶的联合使用，可实现与鱼肉蛋白结合脂的暴露，鱼肉的部分酶解便于脂肪分子的溶出，可提高油脂离心分离效果。胰蛋白酶、中性蛋白酶、木瓜蛋白酶与风味酶的水解位点不同，混合使用可以优化酶的水解效果，减少苦味肽与疏水性氨基酸的生成，增加可溶性蛋白的含量。纳滤可实现对鱼肉肌原纤维蛋白结构破坏后蛋白质与结蹄组织等的有效分离，超滤可将酶解过程s中生成的分子量为10～15kda的可溶性蛋白分子进行原位分离，以减少蛋白的过度水解和降低氨基酸、小肽的生成，而纳滤则可实现对盐类、小分子物质的进一步脱除，保证蛋白粉产品的分子更均一。

本发明采用的技术方案如下：

(1)原料预处理：将碎肉进行斩拌10～15分钟，加入原料总重量1.5～3倍的水，于5000～8000rpm下高速剪切匀浆。金枪鱼罐头加工碎肉，包括白色肉和红色肉。

(2)蛋白酶酶解与微滤耦合：将碎肉匀浆液输送至原料罐中调节ph6.5～7.5，加热至30～40℃，将碎肉匀浆液连续输送至酶解反应罐i中，并连续流加复合酶溶液i，同时开启微滤设备，微滤膜孔径为10～50μm，操作压力为0.7～7kpa。将连续排出的透过液送至离心机，于4000～5000rpm离心分离去除脂肪，水相与沉淀重新混合，于4000～6000rpm高速匀浆后输送至酶解反应罐ii。

(3)蛋白酶酶解与超滤耦合：在酶解反应罐ii中控制反应温度为40～50℃，间隔12～24小时补加1次复合蛋白酶ii，其添加量为反应液总重量的1.5～2.5％，酶解过程中添加稀naoh溶液控制ph在7.0～7.5，同时用超滤进行分离，所选用超滤膜截留分子量为10kda，操作压力为0.2～0.3mpa，收集透过液。

(4)脱盐与浓缩：将超滤透过液泵入纳滤膜设备中，纳滤膜选用截留分子量500da，操作压力为0.2～0.6mpa，可溶性蛋白溶液得到浓缩。

(5)干燥：蛋白浓缩液经喷雾干燥，控制热风温度为130～150℃，出口温度70～80℃，即得到鱼蛋白粉。

所述的复合酶溶液i：1～2克胰脂肪酶与3～4克中性蛋白酶(或木瓜蛋白酶)的混合物，并复合酶溶解于95克水中混合而成。

所述的复合酶i，是胰脂肪酶与蛋白酶(中性蛋白酶、木瓜蛋白酶)的混合，还可以添加磷脂酶、菠萝蛋白酶、溶菌酶，不同酶的作用机制不同，其目的是为了实现鱼肉蛋白中油脂的释放，并促进纤维蛋白的部分水解。

优选的复合蛋白酶ii，其配方为：胰蛋白酶1000～3000u、中性蛋白酶2000～5000u、木瓜蛋白酶500～3000u与风味酶300～2000u。

所述的组合膜技术涉及微滤、超滤、纳滤，微滤操作目的在于截留蛋白酶很难降解的蛋白、结蹄组织等，截留分子直径可达100μm；超滤可实现对酶解蛋白的有效分离，操作过程中还可以串联方式设置不同截留分子量的多组超滤膜组件，将可制备到不同分子量范围的可溶性鱼蛋白；纳滤可同时实现蛋白溶液的脱盐与精制(去除小分子的氨基酸与肽类)，其截留分子范围视目的可在200～1000da调整。

所述的蛋白酶酶解与微滤耦合、蛋白酶酶解与超滤耦合，其单个生产过程中均由透过液流速来控制，其中超滤通过液的流速大小决定了整个反应过程的生产效率。生产过程工艺参数调节均依此为依据，酶的间隔流加频率、稀naoh溶液连续流加速度也需依次进行调整。

所述的蛋白酶酶解与超滤耦合过程中间隔12～24小时补加1次复合蛋白酶ii，需要考察酶的失活情况。酶的活性会受到反应温度、时间、ph、离子强度等的影响，碎鱼肉蛋白中几乎不含hg²⁺、pb²⁺、ag⁺等抑制酶活性的重金属离子，同时反应过程中ph亦控制在最适ph附近，极端ph对酶活的影响也较小，因此反应过程中酶失活动力学按照温度、时间2个主要因素对酶活性的影响：

其中，t——反应时间；

t——反应温度；

ad——前因子；

ed——反应活化能。

整个生产过程可实现连续化、自动化控制，在微滤、超滤、纳滤过程中遇到膜堵塞等问题时，需要定期进行清洗，若超滤过程中部分蛋白仍无法酶解时也需要定期清理。

本发明与现有技术相比，其有益效果体现在：

使用本发明提供的蛋白粉制备方法，其组合膜技术可同时实现对蛋白酶酶解的脱油、蛋白分离、脱盐、蛋白浓缩，同时蛋白粉品质好、安全性高，且生产过程绿色安全、能耗低。本方法组合膜技术与酶解耦合，可连续生产鱼蛋白粉，并实现了无溶剂脱油脂、可溶性蛋白分子量可控且分布均一、蛋白粉品质好、绿色无污染，且生产过程能耗低、原料蛋白利用率高。

附图说明

图1为鱼蛋白粉的连续酶解制备工艺流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本说明进行进一步描述，但本发明的保护范围不限于此。

参照图1。

实施例1：

将400千克碎白肉进行斩拌，加入1100千克的水，5000rpm高速剪切匀浆。将碎肉匀浆液输送至原料罐中调节ph7.0，加热至35℃，将碎肉匀浆液以100ml/min的流速输送至酶解反应罐i中，以5ml/min的流速连续流加复合酶溶液i(其中胰脂肪酶30u/ml，中性蛋白酶200u/ml)，开启微滤设备(微滤膜孔径为50μm)，调整其流出液排出速度以维持反应罐i反应液体积50l左右，操作压力为0.7kpa。

将连续排出的透过液离心分离去除脂肪，将水相与沉淀在酶解反应罐ii中重新混合，匀浆。控制反应温度为45℃，间隔12小时补加1次复合蛋白酶ii(每次加入500克胰蛋白酶、100克中性蛋白酶、木瓜蛋白酶200克)，酶解过程中添加稀naoh溶液控制ph在7.0，同时用超滤进行分离，所选用超滤膜截留分子量为10kda，操作压力为0.2mpa，收集透过液。

将透过液泵入纳滤膜设备中，纳滤膜选用截留分子量2000da，操作压力为0.5mpa，可溶性蛋白溶液得到浓缩。蛋白浓缩液经喷雾干燥，控制热风温度为150℃，出口温度80℃，即得到分子量范围为5～10kda的鱼蛋白粉。

实施例2：

将200千克碎白肉进行斩拌，加入300千克的水，6000rpm高速剪切匀浆。将碎肉匀浆液输送至原料罐中调节ph7.5，加热至40℃，将碎肉匀浆液以50ml/min的流速输送至酶解反应罐i中，以5ml/min的流速连续流加复合酶溶液i(其中胰脂肪酶30u/ml、木瓜蛋白酶200u/ml、中性蛋白酶100u/ml)，开启微滤设备(微滤膜孔径为10μm)，调整其流出液排出速度以维持反应罐i反应液体积50l左右，操作压力为7kpa。

将连续排出的透过液离心分离去除脂肪，将水相与沉淀在酶解反应罐ii中重新混合，匀浆。控制反应温度为50℃，间隔12小时补加1次复合蛋白酶ii(每次加入200克胰蛋白酶、300克中性蛋白酶、木瓜蛋白酶300克)，酶解过程中添加稀naoh溶液控制ph在7.0，同时用超滤进行分离，所选用超滤膜截留分子量为3kda，操作压力为0.3mpa，收集透过液。

将透过液泵入纳滤膜设备中，纳滤膜选用截留分子量500da，操作压力为0.3mpa，可溶性蛋白溶液得到浓缩。蛋白浓缩液经喷雾干燥，控制热风温度为130℃，出口温度70℃，即得到分子量范围为0.5～3kda的鱼蛋白粉。

实施例3：

将200千克碎红肉进行斩拌，加入600千克的水，8000rpm高速剪切匀浆。将碎肉匀浆液输送至原料罐中调节ph6.5，加热至30℃，将碎肉匀浆液以50ml/min的流速输送至酶解反应罐i中，以5ml/min的流速连续流加复合酶溶液i(其中胰脂肪酶50u/ml、木瓜蛋白酶200u/ml、中性蛋白酶200u/ml)，开启微滤设备(微滤膜孔径为30μm)，调整其流出液排出速度以维持反应罐i反应液体积50l左右，操作压力为3kpa。

将连续排出的透过液离心分离去除脂肪，将水相与沉淀在酶解反应罐ii中重新混合，匀浆。控制反应温度为50℃，间隔24小时补加1次复合蛋白酶ii(每次加入200克胰蛋白酶、300克中性蛋白酶、木瓜蛋白酶300克)，酶解过程中添加稀naoh溶液控制ph在7.5，同时用超滤进行分离，所选用超滤膜截留分子量为5kda，操作压力为0.1mpa，收集透过液。

将透过液泵入纳滤膜设备中，纳滤膜选用截留分子量1000da，操作压力为0.2mpa，可溶性蛋白溶液得到浓缩。蛋白浓缩液经喷雾干燥，控制热风温度为140℃，出口温度80℃，即得到分子量范围为1～5kda的红肉蛋白粉。