鲮鱼下脚料酶解液发酵条件的研究

李小燕，王莉嫦,2，汪 薇，任文彬*

（1.仲恺农业工程学院 轻工食品学院，广东 广州 510225；2.广州鹰金钱企业集团公司，广东 广州 510000）

豆豉鲮鱼是广东、福建等地的特产。鲮鱼在加工过程中剩余的鱼头、鱼骨、鱼鳞等下脚料营养丰富，所含的蛋白质和脂质与鱼肉相近，矿物质中的钙含量高于鱼肉，并且还含有人类所需的各种营养物质[1-3]。但是这些下脚料往往仅是进行粗加工，得不到充分利用，造成大大的浪费。

鱼蛋白的水解方式有酶法水解、微生物水解、碱水解、酸水解、酒精萃取脱脂等[4]。国外早在1886年已开始水解鱼类蛋白方面的研究[5]，我国近几年随着深加工企业的发展，也在这方面进行大力开发。赵静等[6]研究碱性蛋白酶水解虾头壳蛋白质，水解度可达21.8%。张晓旭等[7]用木瓜蛋白酶酶解甲鱼蛋白。丁梅等[8]用高效能蛋白质分解酶水解章鱼下脚料，多肽质量浓度达5.0798 mg/mL。而微生物发酵法相对于其他水解方法，不但可提高鱼类下脚料消化利用率，还可减少营养物质的损失。特别是利用微生物发酵技术生产蛋白质饲料或是鱼露产品，越来越受到人们的重视[9-10]。

目前，用于发酵的菌种主要有霉菌、酵母菌、细菌三大类[11]。KIM J K等[12]利用从蚯蚓内脏分离出的芽孢杆菌对鱼类废弃物进行发酵使其转化成液体肥料。刘峰等[11]用嗜酸乳杆菌发酵海水鱼下脚料，发酵后提高了原料中氨基酸等的含量。本研究拟采用酵母菌发酵鲮鱼下脚料酶解液，以期能为鲮鱼下脚料的综合利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜鲮鱼：华润万家超市；干酵母：湖北安琪酵母股份有限公司；复合风味蛋白酶：广州市华琪生物科技有限公司。

1.2 仪器与设备

TJ12-H绞肉机：广东恒联食品机械有限公司；800型电动离心机：江苏金坛市金城国胜实验仪器厂；UV5200紫外分光光度计：上海元析仪器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 鲮鱼下脚料酶解液的制备工艺流程及操作要点

鲜活鲮鱼下脚料→绞成糜状→冷冻备用→解冻→加水搅打均匀→酶解→灭酶→冷却→离心→收集上清液即得酶解液

操作要点如下：

鲮鱼下脚料：新鲜鲮鱼去肉后的鱼骨、鱼头、鱼鳍、鱼鳞。

企业社会责任从内容的争论到企业社会责任报告的发布，经历了从理论到实践的飞跃。一旦一种理论成为实践的指导就获得了理论证实的合法地位。“我们知道，科学界利用规范的一个收获是，只要接受了这种规范，就有了一个标准来选择那些可以肯定有解的问题。”〔1〕30“有了一种规范，有了规范所容许的那种更深奥的研究，这是任何一个科学部门达到成熟的标志。”〔1〕9企业社会责任的提出、内容的界定以及最终形成共识被确定为评判企业非经济层面行为的规则和标准，实现了企业伦理从宽泛的而又抽象的甚至有点空洞的企业文化研究转变到务实的社会责任研究上，渡过了企业伦理研究对象模糊不清的阶段，这是它成熟的一种标志。

加水搅打均匀：料水比为1∶2（g∶mL），经高速匀浆后，水浴加热至50 ℃，并调节pH至7.0。

酶解：加酶量为每30 g鲮鱼下脚料加入0.06 g酶，温度为50 ℃，搅拌均匀，于恒温振荡器中50 ℃恒温酶解6 h，能使蛋白酶酶解充分。

灭酶：酶解结束后，将酶解液加热至90～95 ℃灭酶20 min。

离心：4 800 r/min，20 min。离心充分能使不溶物和悬浮物沉淀，过滤后取上清液即为酶解液。

1.3.2 酵母发酵酶解液条件的优化

分别以料水比、接种量、发酵时间和发酵温度为单因素，以水解度为指标，研究这4个因素对鲮鱼下脚料酶解液水解度的影响。

1.3.3 发酵条件优化正交试验

根据单因素试验的结果，以接种量A、发酵时间B、发酵温度C进行3因素3水平正交试验，确定发酵最佳条件。

蛋白含量测定：考马斯亮蓝法[13]；氨基酸含量测定：茚三酮比色法[14]；水解度（degree of hydrolysis，DH）计算公式如下：

2 结果与分析

2.1 料水比对鲮鱼下脚料酶解液酶解效果的影响

图1 料水比对酶解液水解度的影响Fig.1 Effect of material to water ratio on hydrolysis degree of enzymatic hydrolysate

酶解液与水的比例会影响酵母菌的发酵环境，料水比过低时底物浓度过大，发酵液过稠，不利于酵母菌的生长发酵；料水比过高会稀释酵母浓度，进而影响发酵的效率。试验结果如图1所示，各处理对鲮鱼下脚料酶解液的水解度与空白对照相比，随着加水量的升高，水解度均有所提高，但在料水比＞1∶15（g∶mL）后，水解度增加幅度较小，添加量1∶25时，水解度最高为25.09%，综合试验结果和经济效益，选用最佳料水比为1∶15（g∶mL）。

2.2 接种量对鲮鱼下脚料酶解液酶解效果的影响

活化后的酵母接种量对鲮鱼下脚料酶解液酶解效果的影响见图2。水解度随接种量增大而增加，在接种量达到1.0%时，水解度最高为26.57%，随后鲮鱼下脚料酶解液的水解度开始下降。这说明酵母菌的加入能有效提高增加鲮鱼下脚料酶解液中可溶性氨基酸的含量，提高其水解程度。根据试验结果，选择适宜接种量为1.0%。

图2 接种量对酶解液水解度的影响Fig.2 Effect of inoculum on hydrolysis degree of enzymatic hydrolysate

2.3 发酵时间对鲮鱼下脚料酶解液酶解效果的影响

图3 发酵时间对酶解液水解度的影响Fig.3 Effect of fermentation time on hydrolysis degree of enzymatic hydrolysate

适宜的发酵时间有利于酵母菌的增殖，也有利于酵母菌适应发酵环境，充分发挥其活性，提高鲮鱼下脚料酶解液中的各类蛋白质的含量。由图3可知，鲮鱼下脚料酶解液的水解度随着发酵时间的延长而逐渐增加，当发酵时间为1.5 h时，水解度为26.65%；1.5 h后水解度略下降，可能是随着发酵时间延长，鲮鱼下脚料酶解液中水解产物增加，使其黏度加大，影响了反应的进行。因此选择适宜的发酵时间为1.5 h。

2.4 发酵温度对鲮鱼下脚料酶解液酶解效果的影响

温度是影响酵母菌发酵的重要因素之一，温度过低会影响发酵的速度，而温度过高则可能造成一些杂菌的生长，也可能产生不良的风味。由图4可知，在20～35 ℃发酵温度范围内，鲮鱼下脚料酶解液发酵后的水解度随温度增加呈上升趋势。当发酵温度为30 ℃时，水解度增加趋于平缓。根据酵母菌的最适生长温度，选择适宜发酵温度为30 ℃。

图4 发酵温度对酶解液水解度的影响Fig.4 Effect of fermentation temperature on hydrolysis degree of enzymatic hydrolysate

2.5 发酵条件优化正交试验结果

选择接种量（A）、发酵时间（B）、发酵温度（C）3个因素进行正交试验设计，因素水平见表1，试验结果见表2。

表1 鲮鱼下脚料酶解液发酵条件优化正交试验因素与水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment for enzymatic hydrolysate fermentation conditions optimization of mud carp by-product

表2 鲮鱼下脚料酶解液发酵条件优化正交试验结果与分析Table 2 Results and analysis of orthogonal experiment for enzymatic hydrolysate fermentation conditions optimization of mud carp by-product

从表2的正交试验分析结果可知影响因素主次顺序为A＞B＞C。根据正交试验表结果，初步确定鲮鱼下脚料酶解液发酵的最佳条件是A2B3C1，即在接种量为1.0%，发酵时间为2.0 h，发酵温度为25 ℃时，鲮鱼下脚料酶解液水解度最高。

在最优发酵条件下进行验证试验，测得水解度3次重复平均值为（41±2）%，验证结果与正交试验结果相近，说明优化后的条件基本稳定可行，重复性好。

3 结论

本研究通过单因素和正交试验优化了酵母菌发酵鲮鱼下脚料酶解液的最佳条件为料水比1∶15（g∶mL）、接种量1.0%、发酵时间2.0 h、发酵温度25 ℃。在此条件下最后得到的鲮鱼下脚料酶解液水解度为41%。

利用微生物发酵鱼类下脚料，将其转化为可利用的优质蛋白饲料，可一定程度上提高鱼类下脚类的资源利用率。而菌种是影响到发酵效果的最主要因素，酵母菌作为常见的生产菌体蛋白的微生物之一，本身就含有一定量的蛋白质和氨基酸[9，15-16]。因此加工企业在考虑经济效益和产品质量的条件下，选择优良的酵母品种、适当酵母添加量或是与其他微生物混合发酵，更好地提高鲮鱼下脚料酶解液中的粗蛋白和氨基酸态氮含量。

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