林婉茹，王曉輝，陳洪彬，王寶貝，鄭宗平

（泉州師范學(xué)院海洋與食品學(xué)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(jīng)濟(jì)魚類之一，為上中層海產(chǎn)經(jīng)濟(jì)洄游性魚類[1]。常見馬鮫魚有中華馬鮫、康氏馬鮫、藍(lán)點(diǎn)馬鮫和斑點(diǎn)馬鮫等，其營養(yǎng)價(jià)值豐富、滋味鮮美，富含脂肪、蛋白質(zhì)和不飽和脂肪酸[2-3]。目前，對(duì)馬鮫魚的利用主要是鮮銷和凍品，也有些企業(yè)開發(fā)馬鮫魚方便食品并批量工業(yè)化生產(chǎn)[4]。李西騰[5]以馬鮫魚作為原料經(jīng)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(chǎn)物大多是直接丟棄或粗加工成飼料，對(duì)其中的營養(yǎng)價(jià)值部分尚未得到有效利用。魚體本身的營養(yǎng)成分和魚類的蛋白成分更相近，利用魚類加工剩下的副產(chǎn)物制成魚飼料，更有利于魚類的消化吸收。利用蛋白酶對(duì)其進(jìn)行酶解，可以提高魚類高蛋白副產(chǎn)物的利用[6]。

在魚類深加工過程中，產(chǎn)生大量諸如魚頭、魚皮、魚骨等副產(chǎn)品（占40%~45%），造成資源浪費(fèi)或引發(fā)環(huán)境污染[7]。近年來，隨著漁業(yè)資源的衰退，有效處理水產(chǎn)品副產(chǎn)物，對(duì)水產(chǎn)品應(yīng)用蛋白酶進(jìn)行綜合利用，不僅能降低生產(chǎn)成本、節(jié)約資源，且實(shí)現(xiàn)了低值水產(chǎn)品的高值化利用，同時(shí)促進(jìn)了水產(chǎn)品行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[8]。利用蛋白酶對(duì)魚類進(jìn)行酶解主要有2個(gè)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(chǎn)物的利用上技術(shù)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(yīng)條件相對(duì)溫和，反應(yīng)速率高，營養(yǎng)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(chǎn)物中魚頭為主要原料，以充分利用馬鮫魚魚頭中的優(yōu)質(zhì)蛋白資源，使用復(fù)合蛋白酶、風(fēng)味蛋白酶、中性蛋白酶、堿性蛋白酶、木瓜蛋白酶對(duì)其進(jìn)行酶解，以酶解度作為考查指標(biāo)，通過單因素試驗(yàn)、正交優(yōu)化試驗(yàn)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(chǎn)物綜合利用率，同時(shí)對(duì)減少環(huán)境污染具有一定意義。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

馬鮫魚魚頭，惠安瑞芳食品有限公司提供，使用時(shí)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(fù)合蛋白酶（45 380 U/g）、堿性蛋白酶（133 700 U/g）、風(fēng)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(hào)內(nèi)數(shù)值為實(shí)際測(cè)得的蛋白酶活力。

KDN-04型蛋白質(zhì)消化爐、K9840型自動(dòng)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(fēng)干燥箱、PHS-3C型精密pH計(jì)、LGR10-42型高速冷凍離心機(jī)、BS110S型電子分析天平、R205B型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀等。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 馬鮫魚魚頭基本營養(yǎng)成分測(cè)定

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

1.2.2 單因素試驗(yàn)

（1）蛋白酶種類。選用風(fēng)味蛋白酶、木瓜蛋白酶、堿性蛋白酶、中性蛋白酶和復(fù)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(fù)3次。

（2）料液比。研究不同料液比（1∶1，1∶2，1∶3，1∶4，1∶5）對(duì)風(fēng)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(shí)間4 h，pH值7，酶解溫度50℃，重復(fù)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(duì)風(fēng)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(shí)間4 h，pH值7，酶解溫度50℃，重復(fù)3次。

（4）pH值。研究不同pH值（6.0，6.5，7.0，7.5，8.0，8.5）對(duì)風(fēng)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(shí)間4 h，酶解溫度50℃，重復(fù)3次。

（5）酶解時(shí)間。研究不同酶解時(shí)間（1，2，3，4，5，6 h）對(duì)風(fēng)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(fù)3次。

（6）酶解溫度。研究不同酶解溫度（40，45，50，55，60℃）對(duì)風(fēng)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(shí)間4 h，重復(fù)3次。

1.2.3 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)單因素試驗(yàn)的結(jié)果，采用L9（34）正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行工藝優(yōu)化，以酶解度為指標(biāo)，考查酶添加量、pH值、酶解時(shí)間、酶解溫度4個(gè)影響因素。

正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見表1。

表1 正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)

2 結(jié)果與分析

2.1 馬鮫魚魚頭的基本營養(yǎng)成分

馬鮫魚魚頭基本營養(yǎng)成分分析見表2。

表2 馬鮫魚魚頭基本營養(yǎng)成分分析

由表2可知，馬鮫魚魚頭的蛋白質(zhì)成分較高，但是對(duì)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(jià)值。試驗(yàn)擬利用蛋白酶酶解馬鮫魚魚頭，對(duì)這些資源進(jìn)行綜合利用，也提高了其實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

2.2 單因素試驗(yàn)結(jié)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(fēng)味蛋白酶、木瓜蛋白酶、堿性蛋白酶、中性蛋白酶、復(fù)合蛋白酶對(duì)馬鮫魚魚頭進(jìn)行水解。由表3可知，馬鮫魚魚頭酶解后測(cè)得的風(fēng)味蛋白酶的酶解度最高，風(fēng)味最佳，酶解條件也較為溫和，故風(fēng)味蛋白酶的酶解效果最好，同時(shí)風(fēng)味蛋白酶的價(jià)格也較為合理，故試驗(yàn)采用風(fēng)味蛋白酶作為試驗(yàn)用酶酶解馬鮫魚的副產(chǎn)物魚頭。

2.2.2 料液比對(duì)酶解效果的影響

料液比對(duì)馬鮫魚魚頭酶解效果的影響見圖1。

圖1 料液比對(duì)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(xiàn)先升高后下降的趨勢(shì)。在料液比為1∶2時(shí)，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(zhì)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(duì)酶解效果的影響

酶添加量對(duì)馬鮫魚魚頭酶解效果的影響見圖2。

圖2 酶添加量對(duì)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(fēng)味蛋白酶酶解的程度越大，蛋白質(zhì)酶解度快速升高。在加酶量為2 000 U/g時(shí)，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(duì)酶解效果的影響

pH值對(duì)馬鮫魚魚頭酶解效果的影響見圖3。

圖3 p H值對(duì)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(fēng)味蛋白酶酶解馬鮫魚頭的酶解度呈先升高后下降趨勢(shì)。在pH值7的條件下，其酶解度最大。因?yàn)轱L(fēng)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(shí)間對(duì)酶解效果的影響

酶解時(shí)間對(duì)馬鮫魚魚頭酶解效果的影響見圖4。

圖4 酶解時(shí)間對(duì)馬鮫魚魚頭酶解效果的影響

由圖4可知，隨著風(fēng)味蛋白酶酶解時(shí)間的延長(zhǎng)，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(wěn)定，并略有下降。因此，選取酶解時(shí)間4 h作為馬鮫魚魚頭最佳酶解條件。

2.2.6 酶解溫度對(duì)酶解效果的影響

酶解溫度對(duì)馬鮫魚魚頭酶解效果的影響見圖5。

圖5 酶解溫度對(duì)馬鮫魚魚頭酶解效果的影響

由圖5可知，隨著溫度升高，風(fēng)味蛋白酶酶解馬鮫魚魚頭的水解度呈升高后下降趨勢(shì)，溫度50℃時(shí)，其水解馬鮫魚魚頭的效果最好，之后快速下降。因?yàn)殡S著溫度的升高，風(fēng)味蛋白酶發(fā)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(yàn)結(jié)果

根據(jù)表2中試驗(yàn)條件，進(jìn)行L9（34）正交試驗(yàn)。

正交試驗(yàn)結(jié)果見表4，方差分析見表5。

由表4可知，利用風(fēng)味蛋白酶酶解馬鮫魚副產(chǎn)物魚頭時(shí)，影響其酶解度的因素次序?yàn)槊柑砑恿浚˙）>酶解時(shí)間（C）>pH值（A）>酶解溫度（D）。進(jìn)一步方差分析表明，4個(gè)因素的不同處理水平對(duì)風(fēng)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(yōu)組合為A3B3C3D3，即pH值7，酶添加量2 000 U/g，酶解時(shí)間4 h，酶解溫度55℃。在此最優(yōu)條件下，進(jìn)行驗(yàn)證性試驗(yàn)（n=3），該條件下風(fēng)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(yàn)結(jié)果

表5 方差分析

3 結(jié)論

馬鮫魚副產(chǎn)物魚頭的基本營養(yǎng)成分為含水量67.4%，脂肪4.5%，蛋白質(zhì)13.6%，灰分1.61%，其蛋白質(zhì)含量高，是優(yōu)質(zhì)的酶解原料。最佳酶解馬鮫魚副產(chǎn)物魚頭的蛋白酶為風(fēng)味蛋白酶，影響風(fēng)味蛋白酶酶解馬鮫魚魚頭的因素為酶添加量、酶解時(shí)間、酶解溫度和pH值。利用正交試驗(yàn)優(yōu)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(shí)間4 h，酶解溫度55℃。在此最優(yōu)條件下，風(fēng)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(chǎn)物的綜合利用仍有一定欠缺，利用蛋白酶進(jìn)一步開發(fā)和利用馬鮫魚副產(chǎn)物提供了新途徑，不僅提高了馬鮫魚副產(chǎn)物的利用價(jià)值，同時(shí)也能帶來其他效益。