蛋白酶在低值水产品加工中的应用

　　摘要:阐述了蛋白酶的种类,探讨了蛋白酶在低值水产品加工方面的应用现状,分析了其中存在的问题及未来发展趋势,为蛋白酶在水产品开发方面提出一些有益见解。
　　关键词:蛋白酶;种类;低值水产品加工;应用现状;存在问题;发展趋势

　　AbstractIn this paper,types of protease were expounded,the protease preparation application in low value aquatic product processing was introduced. The key problems in application and the development trend in future were studied so as to put forward some valuable standpoints on protease preparation application in low value aquatic product processing.
　　Key wordsprotease;types;low value aquatic product;application status;problems;developement trend
　　
　　水产品是人类优质蛋白质的主要来源之一,富含人体必需的8种氨基酸,而且数量和比例符合人体需要,属于完全蛋白质。水产品能够提供高度不饱和脂肪酸。鱼脂肪中高度不饱和脂肪酸EPA和DHA是人体必需的脂肪酸,具有重要的生理作用。水产品还能够提供丰富的维生素、矿物质和卵磷脂等营养物质。鱼类富含人体所需多种维生素和矿物质,对人体的健康成长都有非常重要的意义。鱼类(尤其是海产鱼)矿物质质量分数较高,为1%～2%。其中磷的质量分数最高,钙、钠、氯、钾、镁质量分数丰富。低值水产品是指经济价值较低的一类水产品,主要包括以下2种类型,一种是小鱼、毛虾等价格较低、不便食用的渔获物;另一种是水产品在进行加工时所产生的下脚料,如对虾、罗非鱼加工中产生的虾头及鱼排等废弃物。近年来由于水体污染和捕捞过度,渔获物中小鱼虾等低值、低质水产品的比例不断提高。由于我国水产加工水平较低,水产加工副产品产量极大。随着人们生活水平提高,已不满足直接食用低值淡水鱼、虾,迫切需要具有特殊风味的新型水产品方便食品出现,这方面的市场前景广阔。
　　1蛋白酶的种类
　　食品加工中使用的种类繁多,并且有不同的分类方法。蛋白酶从来源上分为动物蛋白酶、植物蛋白酶和微生物蛋白酶;从活性集团上分为金属蛋白酶、巯基蛋白酶、丝氨酸蛋白酶;从作用环境分为酸性蛋白酶、中性蛋白酶、碱性蛋白酶;从应用上也分很多,比如肉制品用、啤酒用等;从剪切集团分内切酶和外切酶2种主要类型,内切酶能够分解大分子的蛋白质生成多肽,包含短肽及部分功能性肽;外切酶又可称为肽酶,它从末端开始切割蛋白和肽链,释放出具有特殊功能和风味的氨基酸[1]。在食品蛋白质加工领域,通过使用食品级蛋白酶制剂,改变了使用酸碱所带来的三氯丙醇等有害物质的水解工艺,避免了水解风味差、含盐量高、腐蚀严重、营养损失大、生产时间长、环境污染等缺点,从而从人体健康与营养、对环境友好的角度来进行食品蛋白质加工,作为绿色天然的蛋白酶,可以从现代生物学、蛋白质组学、食品营养学等多个学科角度,为人类提供美味、可口的蛋白质加工产品。根据产品特点及酶资源情况,蛋白酶在水产品中的使用方法也是多种多样的。最常用的就是加入商业酶制剂,特点是使用方便,便于控制,但生产成本比较高[2];也可以通过直接加入蛋白酶丰富的产品的方式来提供蛋白酶[3],特点是就地取材,成本低,但会将蛋白酶源的食品特性带入,可能产生不利影响;还可以利用食品内源蛋白酶进行水解,特点是节约成本,但时间相对较长[4]。
　　2蛋白酶在低值水产品加工中的应用现状
　　2.1提取蛋白质
　　提取蛋白质的方法应该根据其特点来选择,常用蛋白质提取方法有水溶液提取法、有机溶剂提取法及酶法提取方法等。稀盐和缓冲系统的水溶液对蛋白质的稳定性好,溶解度大,是提取蛋白质最常用的溶剂。水溶液提取蛋白质要注意温度、pH值和盐浓度的控制,防止蛋白质变性。一些和脂类结合比较牢固或者分子中非极性侧链较多的蛋白质,不溶于水、稀盐溶液、稀酸或稀碱中,可用乙醇、丙酮或丁醇等有机溶剂,它们具有一定的亲水性,还有较强的亲脂性,是理想的提取脂蛋白的提取液,但必须要在低温下操作。酶法提取蛋白质是对食品原料中的蛋白质进行有限水解,使蛋白质从其他成分中游离出来,然后再进行分离。酶法提取的蛋白质与食品原料中的蛋白质有很大区别,除了蛋白质外,产物中含有较多的肽类及氨基酸成分。液化食用鱼蛋白易溶于水,富含蛋白质。它的溶解特性(如可溶性、可湿性、弥散性和溶解速度)优于糖和奶粉,可用于制作鱼糊、调味品、人造牛奶、人造肉类制品和蛋白质饮料。使用蛋白酶水解鱼肉浆即可获得食用鱼蛋白,采用这种方法可避免营养素的损失,避免产生臭味和微生物危害,提高产品的感官质量[5]。
　　2.2提取生物活性物质
　　利用蛋白酶水解作用,将水产品蛋白质分解,活性物质游离出来后,再进行分离。利用水产品提取生理活性物质是目前研究热点之一。主要的生理活性物质包括生物活性肽、多糖类及EPA和DHA等高度不饱和脂肪酸。吴红棉等[6]人从珠母贝肉酶解液中分离出糖胺聚糖,经动物试验证明具有抗肿瘤活性。Liu等[7]利用胰蛋白酶从金枪鱼头中提取EPA和DHA。采用酶法从低值水产品中提取活性肽更是目前研究热点,先后从鱼、虾、贝等原料中分离出来降血压肽(ACEI)、高F值寡肽、谷胱甘肽(GSH)[8-10]。制备活性肽的方法很多。目前有酸水解法、化学合成法、基因重组法及酶法。酸水解法工艺简单、成本低,但因氨基酸受损严重、水解难控制而较少应用;化学合成法采用液相或固相化学合成法可制取任意需要的活性肽,但因成本高、副反应物及残留化合物多,生理活性不稳定等因素而制约其发展;基因重组法采用DNA重组技术制取活性肽,目前还处在试验阶段;酶法生产活性肽产品安全性极高,生产条件温和,水解易控制,可定位生产特定的肽,成本低,已成为最主要的生产方法。
　　3存在的问题
　　3.1酶工业的发展
　　随着我国食品工业的迅猛发展以及食品市场的不断繁荣,人们对食品质量及安全的要求不断提高,食品健康及卫生安全问题也越来越引起人们的重视。在食品行业,蛋白质的深加工占据了很大的比例,曾经普遍使用的酸碱水解法因存在食品安全和产品质量差等原因,使其产品在应用上受到很大的限制。随着生物技术和生物工程的应用与发展,纯天然无毒害的酶法生产,因其具有天然无毒、不含氯丙醇、生产条件温和、成本低和产品质量上佳等优点,已成为了大势所趋。近30年来,我国酶制剂工业获得了较快发展,但与发达国家相比,还有较大差距。在全世界有名的酶制剂企业中,丹麦NOVO公司牢牢占据着龙头地位,占有50%以上市场份额,杰能科公司其次,占25%左右市场份额,其他各国酶制剂生产企业分享余下的25%市场份额。我国酶制剂工业主要差距表现在以下几个方面:提取工艺和装备落后,产品杂质多、质量;产品结构不合理,影响酶制剂行业发展及应用领域开拓;科研开发投入不足,设备闲置率高,行业效益低下。近几年,我国酶制剂企业在提高产品质量方面也取得了较大进步。如南宁庞博生物工程有限公司通过在国内建立了首条采用生物工程技术、膜分离技术及真空冷冻干燥技术的高活力木瓜蛋白酶生产线,克服了过去直接热风烘干法生产的粗酶杂质多、色泽差、微生物超标、酶活力低、喷雾干燥法酶活损失大、水溶性相对较差、酶活稳定性也较差等缺点,其所生产的木瓜蛋白酶酶活力(超过350万U/g),超过国外同类产品质量水平。