專利名稱：一種酶法綜合利用蝦加工下腳料的方法
技術領域：
本發明提供了一種用酶法綜合利用蝦加工下腳料的方法，涉及食品生物技術領域。
背景技術：
我國蝦類資源豐富，近年來隨著蝦仁加工業的迅速發展，產生了大量的加工下腳料，這些加工下腳料中含有大量的蛋白質、甲殼素以及蝦青素等有用成分，如果不回收利用將造成嚴重的資源浪費。
目前國內外除將下腳料直接用做飼料外主要用于甲殼素的加工。但是目前國內甲殼素的加工主要是用化學法，酸堿用量大，蛋白質通常不進行回收利用，造成資源浪費，且易引起嚴重的環境污染；另外由于強酸強堿的高溫劇烈化學反應使甲殼素產品質量不高、波動也較大。
國內外以前主要是采用堿法回收蛋白質，蛋白質得率低，且受到破壞，營養價值低，只能作為普通或低檔飼料；近年來，國內外相繼報道了采用生物酶法來回收蛋白質，采用生物酶法回收蛋白質反應條件溫和，對蛋白質及甲殼素的質量影響小，生產過程安全，對環境污染少。但目前的研究大多是采用單一蛋白酶對下腳料進行水解，水解效率較低，蛋白質回收率不高。
蝦青素是一種具有強抗氧化活性的類胡蘿卜素類物質，并具有提高機體免疫的功能，國外已開發為保健食品、藥品和動物營養飼料，特別在鮭魚等特種水產養殖方面顯示了獨特的優勢，具有廣闊的開發前景。目前國內外對蝦青素的回收利用主要是采用有機溶劑提取的方法，近年來國內外開始采用酶法水解下腳料，增大蝦青素的溶出率，提高后續溶劑提取時蝦青素的回收率。
如上所述，對蝦加工下腳料的回收利用在理論研究上取得了一定的成果，為蝦加工下腳料的回收利用提供了有利的途徑。但是在工業化生產方面，目前主要還是用于生產甲殼素，對于蛋白質和蝦青素的回收利用由于回收成本太高難于實現工業化生產。針對單獨回收生產成本太高的問題，我們從綜合利用的角度考慮，利用酶法使蛋白質和蝦青素同時回收，得到的富含蝦青素的蛋白質，產品附加值大大提高，同時與單獨回收相比工藝簡單，生產成本大大降低。另外蛋白質回收后又減少了后續甲殼素生產過程的酸堿用量，廢水中蛋白質含量降低77％左右，產生的廢水容易處理達標排放。甲殼素加工的生產成本也相應降低，從而形成工藝路線簡單、生產成本低的適合工業化生產的綜合利用工藝。
發明內容
本發明的目的就是提出一種酶法綜合利用蝦加工下腳料的方法。以新鮮蝦加工下腳料為原料，提出了利用復合酶水解蝦加工下腳料，回收富含蝦青素的蛋白質，回收蛋白質后的殘渣用于生產甲殼素的綜合利用方法。利用優選的復合蛋白酶對下腳料進行水解，提高蛋白質的回收率。由于蝦青素是以與蛋白質結合的形式存在的，所以蝦青素可以隨著蛋白質的溶出而一起溶出，同時回收蝦青素與蛋白質，從而得到富含蝦青素的蛋白質。酶解產物經過濾后，濾過液經濃縮得到富含蝦青素的蛋白濃縮物或再經噴霧干燥得到富含蝦青素的蛋白粉。
本發明的技術方案將新鮮的或經冷凍保藏技術保鮮的蝦加工下腳料經壓榨破碎后，加入一定比例的水，然后加入復合蛋白酶水解，酶解液過濾后，濾過液經濃縮制得富含蝦青素的濃縮蛋白或再經噴霧干燥后得到富含蝦青素的蛋白粉，回收蛋白質后的殘渣用于生產甲殼素，污水經處理后達到排放要求，所述方法包括如下步驟(1)原料加工原料為新鮮蝦加工下腳料或經冷凍保藏技術保鮮的蝦加工下腳料，總揮發性鹽基態氮TVBN≤15mg/100g；(2)壓榨破碎和加水蝦加工下腳料經壓榨破碎后加入水，蝦加工下腳料與水的質量比為1∶1～1.5；(3)加復合酶進行酶水解調節pH8.0-8.5，加入復合蛋白酶進行酶解，復合酶總用量為1000-5000u/g蛋白質，在45-65℃下避光攪拌反應1～3h；(4)過濾酶解液經60目濾網離心過濾；(5)濃縮濾過液采用真空濃縮，濃縮到可溶性固形物40～60％，得富含蝦青素的濃縮蛋白；(6)噴霧干燥濾過液采用真空濃縮，濃縮到可溶性固形物20～35％，進行噴霧干燥，得富含蝦青素的蛋白粉；(7)殘渣處理過濾后所得殘渣用于生產甲殼素。
濃縮蛋白經調味料或其他輔料造粒后再進行流化床干燥，可制成相應的調味湯料。
上述反應中用的復合酶種為木瓜蛋白酶、Alcalase蛋白酶、胰蛋白酶、AS.1398蛋白酶中兩種酶的組合。酶解反應中按酶的活力單位計兩種酶的用量比為4～6∶6～4。
回收蛋白質后的殘渣用于生產甲殼素，與化學方法相比，酸堿用量分別降低了20％、60％左右，排放的污水中蛋白質含量降低77％左右，廢水中BOD、COD值也相應大大降低。
本發明的有益效果形成了適合于工業化生產的綜合利用工藝，使甲殼素、蛋白質和蝦青素同時得到回收利用，提高了資源的利用率，并有利于提高我國蝦資源的綜合利用能力和提升我國水產品加工的水平。
采用TVBN值作為衡量原料新鮮程度的指標，確保了加工原料的新鮮程度，從而從原料上保證了產品的質量。
采用復合酶水解大大提高了蛋白質的回收率，在最佳工藝條件下蛋白質回收率達到84.7％，且酶法回收蛋白質，反應條件溫和，生產的蛋白質品質高，由于蝦青素是以與蛋白質結合的形式存在的，所以蝦青素可以隨著蛋白質的溶出而一起溶出，同時回收蝦青素與蛋白質，從而得到富含蝦青素的蛋白質，大大提高了蛋白質的營養價值，可用作調味品或特種魚飼料。
采用酶法綜合利用工藝，由于酶解反應條件溫和，避免了劇烈的化學反應，對甲殼素的品質影響小，生產的甲殼素品質高、質量穩定，促進了甲殼素工業的技術改造和技術水平的提高。
后續甲殼素加工過程中，酸堿用量分別降低了20％和60％左右，排放的污水中蛋白質含量較化學法降低了77％左右，廢水中BOD、COD值也相應大大降低，大大降低了對環境的污染程度，做到了環保生產。
本發明的關鍵技術是利用復合酶水解蝦加工下腳料，對所用酶的種類、復合酶的配比、復合酶的用量、酶解條件提出了一個完整的技術方案。與現有技術相比，如與CN1463988A相比，本發明不用有機酸及有機溶劑對鮮蝦殼進行提取，從而簡化工藝、便于操作、工藝更加經濟合理；與CN1502606A相比，本發明無需單獨進行蝦青素的提取，而是在酶解過程中回收蛋白質的同時也回收了蝦青素，得到的產品是富含蝦青素的濃縮蛋白。本發明人發表的文章《食品工業科技，2004年第7期，“影響酶法回收螯蝦加工下腳料中蝦青素及蛋白質的因素研究”》，該論文雖對酶解溫度、時間、酶底比作了一定的研究，但本發明進一步提出了用復合酶進行水解的具體方案，相比之下有了更大的進步。
圖1酶法綜合利用蝦加工下腳料的工藝流程框圖。
具體實施例方式
實施例1原料采用新鮮蝦加工下腳料，TVBN≤15mg/100g。將下腳料進行壓榨破碎后，按下腳料/水質量比1∶1加入水，加熱到55℃并恒溫，調節pH8.0，加入復合酶進行酶解，酶種為胰蛋白酶和Alcalase蛋白酶，兩種酶的比例為1∶1，復合酶總用量按酶活計為5000U/g蛋白質，避光攪拌反應2h。反應結束后用60目的濾網離心過濾，濾過液真空濃縮，濃縮到可溶性固形物28％，進行噴霧干燥，得到富含蝦青素的蛋白粉，蛋白質含量64.5％，蝦青素含量1048mg/kg。過濾后剩余的殘渣用于甲殼素的制備。
實施例2原料采用新鮮蝦加工下腳料，TVBN≤15mg/100g。將下腳料進行壓榨破碎后，按下腳料/水質量比1∶1.25加入水，加熱到45℃并恒溫，調節pH8.0，加入復合酶進行酶解，酶種為胰蛋白酶和AS.1398蛋白酶，兩種酶的比例為4∶6，復合酶總用量按酶活計為3000U/g蛋白質，避光攪拌反應3h。反應結束后用60目的濾網離心過濾，濾過液真空濃縮，濃縮到可溶性固形物20％，進行噴霧干燥，得到富含蝦青素的蛋白粉，蛋白質含量58.1％，蝦青素含量650mg/kg。其他操作同實施例1。
實施例3原料采用新鮮蝦加工下腳料，TVBN≤15mg/100g。將下腳料進行壓榨破碎后，按下腳料/水質量比1∶1.5加入水，加熱到65℃并恒溫，調節pH8.5，加入復合酶進行酶解，酶種為胰蛋白酶和木瓜蛋白酶，兩種酶的比例為6∶4，復合酶總用量按酶活計為1000U/g蛋白質，避光攪拌反應1h。反應結束后用60目的濾網離心過濾，濾過液真空濃縮，濃縮到可溶性固形物35％，進行噴霧干燥，得到富含蝦青素的蛋白粉，蛋白質含量55.8％，蝦青素含量245mg/kg。其他操作同實施例1。
實施例4原料采用冷凍保藏技術保鮮的蝦加工下腳料，總揮發性鹽基態氮TVBN≤15mg/100g。將原料進行壓榨破碎后，按下腳料/水質量比1∶1.25加入水，加熱到45℃并恒溫，調節pH8.5，加入復合酶進行酶解，酶種為AS.1398蛋白酶和Alcalase蛋白酶，兩種酶的比例為4∶6，復合酶總用量按酶活計為1000U/g蛋白質，避光攪拌反應2h。反應結束后用60目的濾網離心過濾，濾過液真空濃縮，濃縮到可溶性固形物30％，進行噴霧干燥，得到富含蝦青素的蛋白粉，蛋白質含量56.7％，蝦青素含量350mg/kg。其他操作同實施例1。
實施例5
原料采用新鮮蝦加工下腳料，TVBN≤15mg/100g。將下腳料進行壓榨破碎后，按下腳料/水質量比1∶1.5加入水，加熱到65℃并恒溫，調節pH8.0，加入復合酶進行酶解，酶種為木瓜蛋白酶和Alcalase蛋白酶，兩種酶的比例為6∶4，復合酶總用量按酶活計為5000U/g蛋白質，避光攪拌反應3h。反應結束后用60目的濾網離心過濾，濾過液真空濃縮，濃縮到可溶性固形物60％，得到富含蝦青素的濃縮蛋白，其他操作同實施例1。
實施例6原料采用新鮮蝦加工下腳料，TVBN≤15mg/100g。將下腳料進行壓榨破碎后，按下腳料/水質量比1∶1加入水，加熱到55℃并恒溫，調節pH8.0，加入復合酶進行酶解，酶種為木瓜蛋白酶和AS.1398蛋白酶，兩種酶的比例為1∶1，復合酶總用量按酶活計為3000U/g蛋白質，避光攪拌反應1h。反應結束后用60目的濾網離心過濾，濾過液真空濃縮，濃縮到可溶性固形物40％，得到富含蝦青素的濃縮蛋白，其他操作同實施例1。
實施例7實施例5或6所得富含蝦青素的濃縮蛋白，經添加濃縮蛋白質量的20～30％的變性淀粉，10～20％的食鹽，10-15％的食糖，1-3％的味精經造粒后再進行流化床干燥制得調味湯料。
權利要求
1.一種酶法綜合利用蝦加工下腳料的方法，其特征是將新鮮的或經冷凍保藏技術保鮮的蝦加工下腳料經壓榨破碎后，加入一定比例的水，然后加入復合蛋白酶水解，酶解液過濾后，濾過液經濃縮制得富含蝦青素的濃縮蛋白或再經噴霧干燥后得到富含蝦青素的蛋白粉，回收蛋白質后的殘渣用于生產甲殼素，污水經處理后達到排放要求，所述方法包括如下步驟(1)原料加工原料為新鮮蝦加工下腳料或經冷凍保藏技術保鮮的蝦加工下腳料，總揮發性鹽基態氮TVBN≤15mg/100g；(2)壓榨破碎和加水∶蝦加工下腳料經壓榨破碎后加入水，蝦加工下腳料與水的質量比為1∶1～1.5；(3)加復合酶進行酶水解調節pH8.0-8.5，加入復合蛋白酶進行酶解，復合酶總用量為1000-5000U/g蛋白質，在45-65℃下避光攪拌反應1～3h；(4)過濾酶解液經60目濾網離心過濾；(5)濃縮濾過液采用真空濃縮，濃縮到可溶性固形物40～60％，得富含蝦青素的濃縮蛋白；(6)噴霧干燥濾過液采用真空濃縮，濃縮到可溶性固形物20～35％，進行噴霧干燥，得富含蝦青素的蛋白粉；(7)殘渣處理過濾后所得殘渣用于生產甲殼素。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征是采用復合酶水解蝦加工下腳料，所用酶種為木瓜蛋白酶、Alcalase蛋白酶、胰蛋白酶、AS.1398蛋白酶；所用復合酶為上述酶種中的兩種酶的組合，兩種酶按酶的活力單位計的用量比為4～6∶6～4。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征是濃縮步驟后所得富含蝦青素的濃縮蛋白，經添加濃縮蛋白質量的20～30％的變性淀粉，10～20％的食鹽，10-15％的食糖，1-3％的味精經造粒后再進行流化床干燥制得調味湯料。
全文摘要
一種酶法綜合利用蝦加工下腳料的方法，涉及食品生物技術領域。本發明以新鮮蝦加工下腳料為原料，利用復合酶水解蝦加工下腳料，回收富含蝦青素的蛋白質，回收蛋白質后的殘渣用于生產甲殼素的綜合利用方法。利用優選的復合蛋白酶對下腳料進行水解，有效增大蛋白質與蝦青素的回收率，酶解產物經過濾后，濾過液經濃縮得到富含蝦青素的濃縮蛋白或再經噴霧干燥得到富含蝦青素的蛋白粉，濃縮蛋白經調味后可做成調味湯料，蛋白粉中蛋白質含量55－65％，蝦青素含量200－1100mg/kg。回收蛋白質后的殘渣中蛋白質含量較新鮮蝦加工下腳料降低了80％，甲殼素加工過程中酸堿用量分別降低了20％和60％左右，排放的污水中蛋白質含量較化學法降低了77％左右，廢水中BOD、COD值也相應大大降低。
文檔編號A23J3/00GK1644073SQ20051003828
公開日2005年7月27日 申請日期2005年1月25日 優先權日2005年1月25日
發明者夏文水, 姜啟興 申請人:江南大學