（应用化学专业论文）草鱼粗蛋白浸出率的影响因素及鱼乳蛋白液稳定乳化特性研究.pdf

草鱼粗蛋白浸出率的影响因素 及鱼乳蛋白液稳定乳化特性研究 应用化学专业 研究生赵学梅指导老师卢晓黎 淡水鱼是我国水产品的重要组成部分，草鱼是淡水鱼中最为常见、 养殖最为普遍的品种，其蛋白质含量高达l7 9 ，是重要的动物蛋白 质资源。本课题以草鱼为原料，采用加热浸提试验方法，研究了提取 草鱼粗蛋白的工艺条件及影响因素，并以草鱼粗蛋白浸提液作为鱼乳 蛋白液的基料，依据风味化学及液态食品的稳定乳化理论，对鱼乳蛋 白液的风味、稳定及乳化特性进行了研究，筛选出了风味添加成分、 稳定剂及乳化剂的种类和用量，确定了鱼乳蛋白液的组分与配比。 第一部分草鱼粗蛋白浸出率的影响因素研究 本部分以草鱼为原料，采用加热浸提试验方法，研究了提取草鱼 粗蛋白的浸提温度、浸提时问、料液比、搅拌速度、搅拌时间、蔗糖、 氯化钠、酸碱度等工艺条件及影响因素。试验确定的制备草鱼粗蛋白 浸出液的工艺参数为：浸提温度9 0 、浸提时间2 h 、鱼浆：蒸馏水= 1 ：3 、搅拌速度3 0 0 r m in 、搅拌时间i2 h 、氯化钠添加量0 ，7 5 、p h 为7 。在此条件下草鱼粗蛋白浸出率为2 5 3 。试验证明，蔗糖对草 鱼粗蛋白浸出无影响。 第二部分鱼乳蛋白液稳定及乳化特性研究 本部分以草鱼为原料，采用第一部分中加热浸提试验方法及参数， 制取草鱼粗蛋白浸提液作为鱼乳蛋白液基料，对鱼乳蛋白液的风味、 稳定及乳化特性进行了研究。研究结果表明，全脂乳粉、氢化植物油、 蔗糖、碳酸氢钠等对鱼乳蛋白液的风味有重要影响，构成鱼乳蛋白液 风味成分的比例为：草鱼粗蛋浸提液1 0 0 、全脂乳粉2 、氢化植物油 0 2 5 、蔗糖7 ，用碳酸氢钠调节p h 至7 。 试验研究以黄原胶、明胶、海藻酸钠、吉尔胶等为稳定剂，单甘 酯、蔗糖酯、酪蛋白酸钠等为乳化剂，采用单因素、双因素、多因素 正交试验方法，确定了满足鱼乳蛋自液稳定及乳化要求冉e 稳定、乳化 剂种类及用量比例：黄原胶0 1 、海藻酸钠o 1 、，v 。n l t i p , 0 2 0 、酪 蛋白酸钠0 ，0 5 。 在确定了鱼乳蛋白液稳定、乳化等非工艺因素的条件下，研究了 满足鱼乳蛋自液保藏要求的热力苯菌湿度及杀菌时剧，测定了鱼乳蛋 白液在热力杀菌后粗蛋白损失率及在微生物培养期限内菌落总数、大 肠菌群、致病菌等的变化情况。确定灼热力杀菌湿度为1 2 】、杀菌 时f r j3 0 m in ，在此条件下鱼乳蛋白液叶，粗蛋白损失率0 1 6 7 ：在3 7 、 9 5 恒温恒湿条件下贮减2 1 天，菌落总数为4 5 个m l ，大肠菌群、致 病菌均未检出。 关键词：加热浸提草鱼粗蛋白鱼乳蛋白液稳定乳化特性 s t u d i e so ft h ei n f l u e n c i n gf a c t o r so f t h ec a r p sc r u d ep r o t e i na n dt h e c h a r a c t e r so ft h ec a r pm i l k s s t a b i l i z a t l 0 na n de m u l s i f i c a t i o n a p p l i e dc h e m i s t r y p o s t g r a d u a t e z h a ox u e m e i s u p e r v i s o r l ux i a o l i f r e s h w a t e rf i s hi sa ni m p o r t a n tp a r to fa q u a t i cp r o d u c ti no u rc o u n t r y a n d c a r pi st h em o s tc o m m o n a n du n i v e r s a lv a r i e t y t h eg r a s sc a r pi st h es i g n i f i c a n t n a t u r a lr e s o u r c eo fa n i m a lp r o t e i n w h i c hc o n t e n t sa b o u t17 ，9 p r o t e i n t h e p a p e rs t u d i e dt h et e c h n o l o g i c a lc o n d i t i o n sa n di n f l u e n c i n gf a c t o r so f t h el e a c ho f c a r p sc r u d ep r o t e i n a c c o r d i n gt ot h ef l a v o rc h e m i s t r ya n dt h es t a b i l i z a t i o na n d e m u l s i f i c a t i o nt h e o r y ，t h ep a p e rd i s c u s s e dt h ef l a v o r ，s t a b i l i z a t i o n ，e m u l s i f i c a t i o n o ft h ec a r pm i l k ，o fw h i c hm a t e r i a lw a sb a s e do nt h ee x t r a c t i o no ft h ec a r p s c r u d ep r o t e i n t h r o u g ht h ee x p e r i m e n t st h ek i n d sa n dt h ed o s a g e so ft h ef l a v o r s u b s t a n c e s ，s t a b i l i z e r sa n de m u l s i f e r sw e r e d e t e r m i n e d p a r tis t u d y0 ft h e1 n f l u e n c ef a c t o r s0 n t h eh e a t i n g e x t r a c t l 0 no fg r a s sc a r p sc r u d ep r o t e i n h e a t i n ge x t r a c t i o nw a sa d o p t e dt os t u d y t h ei n f l u e n c eo fs o m ef a c t o r ss u c h a se x t r a c t i v et i m ea n dt e m p e r a t u r e ，s t i r r i n g ，s u g a r ，p ha n ds o d i u mc h l o r i d eo n t h el e a c ho f g r a s sc a r p sc r u d ep r o t e i n a c c o r d i n gt ot h er e s u l to f e a c hs i n g l et e s t ， w eg e tt h eo p t i m i z ep a r a m e t e r sb yc a r r y i n gt h r o u g ho r t h o g o n a lt e s t ，t h eb e s t p a r a m e t e r sf o rt h ee x p e r i m e n tw e r et h a tp h w a s7 ，s t i r r i n gs p e e dw a s3 0 0 r m i n ， a d d i n gd o s a g eo fs o d i u mc h l o r i d ew a so 7 5 ，t e m p e r a t u r ew a s9 0 ( 7 ，a n dt h e e x t r a c t i v et i m ew a s2 h o nt h e s ec o n d i t i o n st h eb e s tl i x i v i a t i o no fg r a s sc a r p s c r u d ep r o t e i nw a s 2 5 3 s u g a rh a dl i t t l ef u n c t i o no nt h ee x p e r i m e n t p a r tl ir e s e a r c hf o r t h es t a b i l i t ya n de m u l s i f i c a t l 0 no f t h ep r o t e i ne x t r a c t i o no fc a r pm i l k t h ec r u d ep r o t e i no fc a r pw a su s e da st h eb a s i ci n g r e d i e n tt od i s c u s st h e f l a v o r ，s t a b i l i t ya n de m u l s i f i c a t i o no ft h ec a r pm i l k t h ee x p e r i m e n ti n d i c a t e d t h a tf u l lm i l k ，h y d r o g e n i z e d v e g e t a b l eo i la n ds u g a rh a v es i g n i f i c a n ti n f u l e n c eo n t h ef l a v o ro ft h ec a r pm i l kt h eb e s tc o m p o n e n t sa n dr a t i ot o s a t i s f yt h ec a r p m i l k sf l a v o rw e r et h a tf u l lm i l kw a s2 ，h y d r o g e n i z e d v e g e t a b l eo i lw a so 2 5 ， s u g a rw a s7 a n dt h er e s tw a st h ec a r pe x t r a c t i o n p hw o u l db ea d j u s t e dt o a b o u t7w i t hs o d i u mb i c a r b o n a t e t h ep a p e rw e n to nr e s e a r c h i n ga n dd e t e r m i n i n gt h ek i n d sa n dd o s a g e so f t h es t a b i l i z e ra n dt h ee m u l s i f i e r t h r o u g ht h ee x p e r i m e n t st h ec o n c l u s i o ni st h a t x a n t h a n0 1 0 ，a l g a ea c i dn a t r i u m0 1 0 ，c a s e i na c i dn a t r i u m0 0 5 ，m o n o g l y c e r i d e0 2 o nt h ec o n d i t i o no ft h ed e t e r m i n e d n o n - t e c h n o l o g i c a lf a c t o r s ，t h e p a p e rs t u d i e dt h es a t i s f y i n gt h e r m a l s t e r i l i z a t i o nt i m ea n dt e m p e r a t u r et o p r e s e r v et h ec a r pm i l k t h e c r u d ep r o t e i n ，t h ea m o u n to fb a c t e r i u m ， c o l i b a c i l l u sa n dp a t h o g e no ft h ec a r p m i l kw e r ee x a m i n e da f t e rt h e p r o c e s s i nt h i s e x p e r i m e n t t h ee x p e r i m e n t d e t e r m i n e dt h a tt h e r m a l s t e r i l i z a t i o n t e m p e r a t u r e i s121 t h es t e r i l i z a t i o nt i m ei s3 0 m i n o nt h i s c o n d i t i o n ，t h e l o s er a t i oo ft h ec r u d ep r o t e i no ft h ec a r pm i l kw a s0 16 7 k e p t a tr h 8 5 ，3 7 cf o r2i d a y sp r e s e r v i n g ，t h eb a c t e r i u ma m o u n ti nc a r p m i l kw a sa b o u t4 5c f u l m l ；c o l i b a c i l l u sa n dp a t h o g e nw e r en o td e t e c t e d k e y w o r d s ：h e a t i n g e x t r a c t i o n c a r p sc r u d ep r o t e i nc a r pm i l ks t a b i l i z a t i o n e m u l s i f i c a t i o n 4 四川i 大学硕上学位论文 刖吾 我国水产业持续不断发展，2 0 0 0 年来水产品总量已达4 2 7 亿垤，占世界 水产量的3 0 5 左右。淡水渔业是我国水产业的重要组成部分，同年，我国淡水 鱼产量就已达1 4 7 亿k g ，占水产总量的4 0 6 7 ”3 。随着人民生活水平的不断提 高，低值淡水鱼作为直接食用鱼的社会效益和经济效益也越来越低，在沿海地 区，低值淡水鱼被作为贵重高价鱼的饵料；而在内陆地区，由于很多方面的原 因使得淡水鱼没有被充分地利用而使得大量的淡水鱼腐败、变质，失去食用价 值，每年经济损失达十几亿元”1 。因此如何全面利用淡水鱼就成为我们所要研 究的重要课题。 1 淡水鱼保鲜及产品开发现状 我国是淡水鱼养殖大国，但是除鲜销及少量冷冻冷藏外运，淡水鱼的d n 7 - 品仅占其总量的1 3 左右。因此，通过发展淡水鱼精深加工，实现淡水鱼的二 次、三次加工增值，使淡水鱼加工向系列化、多样化和高附加值方向发展，成 为淡水鱼加工利用的一个重要研究方向”1 。 1 1 淡水鱼冷冻保鲜加工 在淡水鱼的保鲜中，以低温保鲜应用得最为广泛，研究得最为深入，并且 在低温下能最大程度的保持淡水鱼的原有品质，因而得到比较广泛的应用。除 了一些常用的冰减、微冻、冻藏等低温保鲜方法，超级快速冷却和玻璃化保鲜 等新技术也f 在研究丌发“1 。 1 1 1 传统低温保鲜技术 冰冻冷却将捕获物与碎冰混合或浸渍在冰水中的保鲜方法。鱼体捕获后 利用冰水冷却法保鲜，可以不经融冰阶段而直接上市供应或进行加工处理“1 。 目前曾名蛹等人用定量分析的方法发现了山梨酸钾冰和低分子壳聚糖冰的保鲜 效果明显优于纯水冰。 四川i 大学颂 。学位论文 微冻将水产品置于一4 c 的温度下进行贮减的方法，在这个温度下很容易 形成最大的冰晶生成带，形成粗大的冰品，严重损伤鱼肉组织。但是，现代研 究结果表明微冻法有独特的优越性，能有效地抑制鱼体中细菌的生长繁殖，保 持感官与延长保质期。目前使用的微冻法主要是微冻或与食赫混合微冻，冰中 加的盐越多，所得到的温度就越低”1 。 冻结将鱼体中心温度降到o 。c 左右然后放入冷库中保藏，但是在此温度 下还是有一部分水与盐类、氨基酸和糖类未冻结，而且处于溶质浓缩状态，在 长期保减过程中，容易导致蛋白质变性。因此，理想的状态是鱼中的水分全部 冻结。现今，所采用的冻结液有盐水、氯化钙、酒精和丙二醇等，采用的冻结 方法有空气冻结法、连续式吹风冻结法、隧道式送风冻结法、接触式冻结法、 盐水浸渍式冻结法等。 1 12 低温保鲜新技术 超级快速冷却鱼捕获后在3 分钟内使鱼体表面急速冷却。这种方法将鱼 即杀死和初期的急速冷却同时实现，以最大限度地抑制鱼体死后的生化变化， 从而达到保持鱼体原有的鲜度和鱼肉品质的目的。 低温玻璃化保存该法是近十年来发展起来的一门新学科。玻璃化保存理 论的核心是在玻璃化转变温度下贮减能最大限度地保存食品质量。水产品的低 温玻璃化保存实质上包括快速降温过程中最大浓缩溶液的玻璃态固化，最大冻 结浓缩溶液的玻璃化转变温度下的玻璃化保存和复温过程中防止反玻璃化的发 生三个过程。1 。 1 ，2 淡水鱼产品开发 淡水鱼深加工是将新鲜水产品通过特殊工艺将其加工制成营养丰富，宜于 贮藏的方便食品。我国许多水产品深加工企业和科研单位在不断完善原有鱼肉 制品加工工艺的同时，对淡水鱼加工的下脚料及副料的再利用进行了深入研 究，并取得了可喜的成果。比如，利用低值淡水鱼加工成鱼松、鱼麋制品、鱼 片、鱼排等：鱼内脏、下脚料加工成调味品，鱼油食品、补脑食品：副料附属 品鱼皮可以制革，鱼鳞提取咖啡因、鱼鳞胶、带肉鱼骨可以制成鱼骨罐头、补 【! ：q 川i 犬学颅十学位论文 钙剂等”1 。这些成果如能在水产品加工企业中得到应用，就能大大提高原料的 综合利用率，减少资源浪费，降低产品成本，增强产品的竞争力。 1 2 1 鱼糜制品 以低值鱼类为原料，通过去内脏、采肉、漂洗、滤水、精滤以除去皮、筋 等结骶组织，以螺旋压榨等过程而制成鱼糜，作为进一步制作鱼糜制品的原料 9 1 。其特点是原料不受限制，通过添加不同的调味料，香料来迎合南北口味。 鱼糜制品具有高蛋白、低脂肪，食用方便、便于携带等特点。现有的鱼糜制品 主要有鱼圆、鱼糕、鱼卷、鱼香肠等。具有较好凝胶能力的白肉淡水鱼是制作 鱼糜的较好原料，采用盐碱水漂沈的红肉鱼也可以提高其鱼糜制品的弹性。近 年来，利用高压技术使鱼肉蛋白变性制成鱼糜制品开始成为新的鱼糜凝胶化加 工技术，与传统的鱼糜制品相比，透明感强，富有弹性。 12 2 全鱼粉 鱼粉生产一直是开发利用低值鱼蛋白的主要手段，如今，鱼粉已经成为配 合饲料中动物蛋白质的主要来源，尽管鱼粉最初是以海水鱼为原料但是通过研 究探索，淡水鱼同样可以被利用。作为饲料，鱼粉蛋白比植物蛋白营养价值更 高，因为构成鱼粉蛋白的某些氨基酸是植物蛋白所缺乏的，如赖氨酸、蛋氨酸 和胱氨酸，这些氨基酸都是家禽、家畜和鱼类生长所必需的，甚至被认为是补 充人类所需动物性蛋白质最有效的廉价产品之一”。1 “。 1 2 3 鱼骨粉 目前市场上的补钙产品，如柠檬酸钙、碳酸钙、葡萄糖酸钙等多为化学制 备，而仅通过物理方法制成的纯天然钙剂较少。鱼骨粉则是以加工剩余的鱼骨 为原料，经高温、皂化脱脂、脱胶、脱腿、千燥粉碎等过程而制成的一种天然 补钙产品。上海水产大学以青鱼脊椎骨为主要原料，研制了一种含钙l o 9 3 的 淡水鱼骨粉，该产品为无腥无味的白色粉木。生物利用和临床试用的结果表 明，具有较好的钙吸收和存留率，是一种利用率较高的优质天然钙剂“”3 。 1 2 4 罐头水产食品 叫川1 人学坝| 学位论立 罐头食品的特点就是耐贮藏，携带使用方便。它是利用小型淡水杂鱼为原 料，经盐水浸渍、沥水、油炸、调味、真空包装后，加热杀菌而制成产品“。 但是，由于水产罐头的加热杀菌过程需要一段时间，会对水产品的营养和风味 造成破坏，这是个有待研究的课题。 1 2 5 模拟仿生食品 国外用水产蛋白质制成各种模拟食品已经成了水产d h _ 一e 业的一个新动向。 利用低值淡水危类_ j f f l l q 高蛋广 、低脂肪、低热r 、功能性的模拟食t 讯，是淡水 鱼综合利用的主要方向之一“”。例如n 本和欧荚各国研制的“海洋牛肉”，是 一种广受欢迎的模拟食品，具有营养价值比鲜鱼高，成本比牛肉低得多，且易 于贮藏、运输和销售等特点。此外，水产品还可以模拟另外一种水产品，例如 用鱼糕模拟蟹肉的肌肉纤维组织构造、肌节强度、断面形状等，制造出蟹肉风 味的食品，用鱼肉、鱼糜以及大豆蛋白为原料，制造类似烟熏乌贼那样的美味 食品，j k # l - 模拟虾仁、模拟扇贝柱等都是著名的模拟食品。模拟制品的研究和 开发，为淡水鱼的加工与利用开辟了广阔的发展前途。 1 3 淡水鱼加工副产物的综合利用 1 3 1 内脏的综合利用 内脏可以加工成鱼油，组成鱼油的脂肪酸约有1 2 为不饱和脂肪酸，其中 二十碳五稀酸4 ，5 ，6 和二十二碳六烯酸7 ，6 的含量是最为可观，两者之和 占脂肪酸总量的8 0 2 “，近十多年来圉内外的研究报道已确认它们是生理活 性物质，具有抑制血小板凝集，降价m 液中的中性脂质，降低极低密度脂蛋白 胆固醇，降低血液粘度，防止老年痴呆及促进婴儿智力发育功能。此外内脏经 化学方法制成液体鱼蛋白饲料，营养价值和饲喂效果可与鱼粉相比，因而引起 广泛的重视。 1 3 2 鳞、皮的利用 鱼鳞含有丰富的蛋白质和多种矿物质及少量脂肪，色素，粘多糖等成分， 还有少量碳酸钙，磷酸镁，磷酸钠等无机盐。鱼鳞经过脱色、酸碱处理、熬 炼、凝胶干燥等工艺过程，鱼鳞胶原即转变为鱼鳞胶。可广泛用于食品、医药 州川人学坝士学位论文 等领域。鱼鳞还可以制成食用鱼鳞胶糕，既富于营养，又是良好的美容剂、润 肤剂，其色泽美观、质地细腻。目前鱼皮制革及制成皮鞋，提包，工艺服装等 鱼革制品方面，取得较大进展。 1 3 3 鱼鳍的乖l 用 鱼鳍可以加工成鱼翅，富含多种人体必需的氨基酸并且易于消化吸收，具 有很高的营养价值，历来是我国传统的滋补保健品。但鱼鳍的利用一般以海水 鱼为主，淡水鱼的鱼鳍的利用尚有待开发利用。 随着人们生活水平的提高，以及生物技术的发展，人们将对淡水鱼有更多 的需求，研究新的加工技术和方法，综合利用开发淡水鱼必将呈现更为广阔的 前景。 2 以淡水鱼为原料加工蛋白食品的意义及前景 2 1 以淡水鱼为原料加工蛋白食品的意义 蛋白食品通常指肉类、蛋类、乳类、鱼类、贝类和大豆类等及其加工品。 蛋白质是构成人体细胞、组织的主要物质，每天摄入充足的蛋白质，才能构成 有机体、更新和修补组织。人体的代谢活动、生理功能、抗病能力、酸碱度调 节、体液平衡以及遗传信息传递等都与蛋白质密切相关，可以说没有蛋白质就 没有人类和生命。正是由于这种原因，各国政府都十分重视食物中蛋白质的供 给问题。中国是一个发展中国家，拥有世界2 2 的人口，人均营养水平不仅低 于美国等发展中国家，而且还低于世界人均水平，就蛋白质供给量而言，1 9 9 4 年我国人均蛋白质同供给量为6 7 4 9 ，其中动物性蛋白质占2 3 6 ，较世界水 平低3 4 9 和1 1 1 个百分点，2 0 世纪9 0 年代后期，我国部分地区典型监测表 明居民人均摄入蛋白质为7 0 5 9 ，并且动物性蛋白所占的比重也有一定的提高 “。动物蛋白是非常优质的蛋白质，1 克动物蛋白需要7 克植物蛋白转化，所 以动物蛋白质的丌发要做持续不断地努力，丌发节粮，转化率高的动物蛋白食 品的生产，以满足我国对动物蛋白食品不断增加的需求。我国是一个水产资源 非常丰富的国家，淡水鱼养殖居_ l j = 界首位，淡水鱼提供了丰富的有价值的动物 蛋白资源，其蛋白质含量高，基本都在1 8 左右，结构合理、易吸收，脂肪含 量低，平均含量仅仅只有1 3 彳i ，1 - ：要足不饱和脂肪酸构成，鱼肉的结缔 组织比畜肉少得多，含水量又较高( 8 0 ) ，因此鱼肉柔软细嫩。此外，鱼肉 中含有较多的维生素a 、d ，钙的平均含量足畜禽肉的5 倍碘含量高达数l o 倍r 因此说，淡水鱼类是一种营养十分丰富，对人体健康具有重要意义的理想 食物。所以在蛋白质比较缺乏的现今，丌发淡水鱼蛋白食品有着非常深远的意 义。 2 2 以淡水鱼为原料加工蛋白食品的前景 淡水鱼给人们提供了丰富的蛋白资源，人们对淡水鱼产品的需求也越来越 迫切，传统单一的淡水鱼产品已经不能满足人们不断提高的饮食需求，所以开 发新型的淡水鱼产品已经成为了现今研究的热点，淡水鱼丰富的蛋白资源也成 了食品科研工作人员不断研究的课题，营养方便的休闲食品也是现今淡水鱼蛋 白产品开发的主要研究方向，现令1 1 i 皿上有f 门淡水鱼蛋白产品主要是鱼排、鱼 糜、鱼肉松、鱼罐头等等，而淡水鱼蛋白以液态蛋白出现的产品还是非常的少 见，液态淡水鱼蛋白不但具有其重要的营养价值，而且易于吸收，开发成高营 养的口服液或方便休闲的淡水鱼蛋白饮料等液念蛋白食品是有非常深远的意义 的。虽然市场上的淡水鱼蛋白饮品非常少见，但是还是有一些专家对淡水鱼饮 料做过一些研究，沅江水产科学研究所对鱼蛋白酶解做了大量的研究，将低值 的淡水鱼经过酶解与醋化发酵成为一种营养、利于吸收、定位于运动型饮料的 的淡水鱼蛋白饮品鱼蛋白醋酸饮料，这种高蛋白的保健饮品是替代乳酸饮 料的第四代产品，同时也开了液态鱼蛋白产品的先河，液态鱼蛋白饮品有很大 的开发价值与空问，其营养价值与产品形式不断地获得人们的认同，各种各样 不同类型的淡水鱼饮品将会走向市场，也将会一改植物蛋白饮料与乳蛋白饮料 一统市场的局面。 3 草鱼蛋白液研究的相关理论基础 3 1 淡水鱼的主要化学成分及其蛋白质特性 3 ，1 。1 淡水鱼主要化学成分 淡水鱼含有丰富的蛋白质、钙、磷、铁，矿物质等，是一种非常有价值的 动物蛋白源“。1 。四大淡水鱼可食用部分的化学成分对照表见表1 。 p q 川人学碳l j 学位论文 3 1 2 鱼蛋白质的特性 鱼蛋白根据其溶解度可以分为：可溶性中性盐中肌原纤维蛋白( 盐溶性蛋 白) ，可溶于水和稀盐溶液的肌浆蛋白( 水溶性蛋白) 以及不溶于水和盐溶液 的肌基质蛋白，通常的粗蛋白除了上述蛋白质外，还包括存在于肌肉浸出物中 的低分子肽类，游离氨基酸，核苷酸及相关物质氧化三甲胺，尿素等非蛋白态 含氮化合物n “。 鱼肉的肌原纤维蛋白质占全鱼蛋白质的6 0 7 0 ，是以肌球蛋白和肌动蛋 白为主体所组成的，是支持肌肉运动的结构蛋白质，其中，由肌球蛋白为主构 成肌原纤维的粗丝，由肌动蛋白为主体构成肌原纤维的细丝。与陆产动物相比 较，鱼肉肌球蛋白的最大特征是非常不稳定，易于受外界因素的影响而发生变 性，并导致加工产品品质的下降。不同鱼种之间的肌原纤维的热稳定性有很大 的差异，热水性类的鱼类的稳定性较稳定，冷水性鱼类较差。 肌浆蛋白由肌纤维细胞质中存在的白蛋白和代谢中的各种蛋白酶及色素蛋 白等构成的，相对分子量基本在1 万l o 万，其含量为全蛋白含量的2 0 3 5 ，红身鱼类的肌浆蛋白含量多于白身鱼类，肌浆蛋白稳定性好，不易受外 界因素的影响而变性。 肌基质蛋白由肌原蛋白、弹性蛋白和连接蛋白构成的结缔组织蛋白，其占 全部蛋白质含量的2 t 0 ，远远低于陆地动物。 肌肉浸出物除了蛋白质、脂肪、高分子糖之外，还有那些水溶性低分子成 分，这里主要指是有机成分，这些成分除了参与机体的代谢外也是水产品特有 的呈昧物质组成成分。鱼肉浸出物含量为1 5 ，且红身鱼大于白身鱼，这些 物质越高，则风味越好。 p q 川1 人学埘i 。学位论史 3 2 鱼蛋白质提取方法 就目前的研究看，鱼蛋白的主要的提取方法有热水浸提法、酸解浸提法和 酶解浸提法“。 3 2 1 热水浸提法 热水浸提法主要是以热水为浸提液，通过搅拌、调节浸提液的p h 值以及 添加适量对蛋白质浸提影响较大的巾性盐。种蛋白质的提取方法。 3 2 2 酸解浸提法 将原料绞碎，加入适量的无机酸如硫酸、盐酸等，或有机酸如甲酸、丙酸等 也可用无机酸与有机酸混合液，搅拌均匀。放置于耐酸容器中液化，贮存，并定 期搅拌，制成液体鱼蛋白1 。 3 2 3 酶解浸提法 将原料绞碎，加入适量的蛋白酶如木瓜蛋白酶、胰蛋白酶或胃蛋白酶在适 宜的温度、p t l 下酶解，酶解结束后经过灭酶、脱苦处理后制成以多肽为主的液 体鱼蛋白“1 。 3 3 鱼蛋白饮料稳定乳化理论 鱼蛋白饮料是以水为分散介质，以蛋白质、脂肪为主要分散相的宏观分散 体系，呈乳状液态，具有动力学不稳定性。影响蛋自饮料稳定性因素较多，其 稳定机理也较为复杂，主要有下面五个方面的原因。”川。 3 3 1 胶体颗粒的总位能 胶体稳定性理论( d l v o 理论) 认为，胶体悬浮体系的稳定性主要与胶体颗 粒问的两个独立的相互作用的相对距离有关。浚距离的大小是由分散体系中的 分散相的多少、即胶体的浓度决定的。在蛋白饮料中，单位体积里蛋白质脂肪 微粒越多，浓度越大，微粒间的相对距离越小；反之微粒间的相对距离越大。 微粒问的这些i ，f l 互作用力主要是范德华力和相同符号的双电层之问的静电斥 力。 舳川大学硕卜学位论文 范德华力起源于中性原子快速涨落的偶极矩，瞬时偶极矩化了其他原子， 从而产生一种吸引力。当胶体的浓度较大，分散相粒子间距离很近时，其范德 华力为： 中 = f i n 1 3d 1 2 h ( 1 ) 式中n 每c m 3 的分子数： 1 3 引力常数： a 粒子的球半径； h 粒子球面间的距离。 由式( 1 ) 可以看出，在特定的蛋白饮料里，引力常数1 3 和粒子的球半径 a 为常量，范德华力与每c m 3 的蛋白质粒予数e l 的平方成正比的，与微粒间的 i 成反比，其中微粒数与粒子问的距离是牛u 关的。每c n l 3 的微粒数越多，则微 粒间的距离越小，范德华力也就越大，反之，范德华引力就越小。 在蛋白饮料中，由于蛋白质的两性电解质性质，在一定的蛋白质胶体溶液 中，蛋白质分子发生解离变成带一定电荷的粒子。带电粒子表面附近有许多离 子，其中与蛋白质粒子表面电荷相反的离子较多，与表面相同的离子较少，这 些离子以双电层的形态达到某种平衡。两个相同电荷的带电粒子之间的双电层 斥力为： 小。= 6 4 n 。b t y i - 9 2 e “”k 2( 2 ) 式中n 。离子密度： b 鲍特兹曼常数： t 绝对湿度； k 双电层厚度； n 质点半径； r 表面张力，以mt m ! 表示； e 质点数； h 粒子球面距离。 当两个胶体粒子相互接近时，若距离h 小于粒子半径a ，双电层开始重 叠，呈现较大的斥力，有助于保持蛋白质胶体溶液的稳定。 9 u q 川人学坝i 学位论殳 能 在范德华引力与双电层斥力之和，便是决定蛋白质胶体溶液稳定性的总位 西，= 由 + 由，；( 3 ) 在某一溶液浓度下，当分散介质粒予的斥力位能大于引力位能时，胶体溶 液是稳定的。当双电层斥力小于范德华引力时，蛋白质粒子彼此接近，发生凝 聚，出现絮状物沉淀。蛋白饮料单位体积内的蛋白质分子数，即溶液浓度，是 决定范德华引力和双层电斥力的关键因素。不同原料制成的蛋白饮料，有其不 同的最佳稳定浓度值。 3 3 2 固体颗粒的稳定作用 蛋白饮料常用的乳化剂是甘油单酸酯。在使用过程中，它们结晶并在表面 形成固体颗粒，所以在蛋白饮料中，固体颗粒的稳定机理是很重要的。“。 与分散的油滴大小相比，非常小的固体颗粒的界面吸附可以在液滴的周围 形成物理垒，使乳浊液保持稳定，同n 扎从界面驱出固体颗粒需要吸收能量， 因为这样会引起油水界面增大。蛋白饮料中具有这种作用的物质有蛋白质颗 粒、碱金属盐类、植物细胞碎片、甘汕单酸酯等。乳浊液类型及其稳定性主要 取决于两相湿润固体颗粒的相对能力，容易湿润固体颗粒的相，构成连续相。 如果固体和油之间的界面张力大于固体和水之间的界面张力，则固体颗粒大部 分存在于水相，这样有利于o w 型乳浊液的形成，反之。则有利于形成w o 型 乳浊液。显然，若固体颗粒只能在两棚中一相中存在，则不会起稳定作用。用 固体颗粒稳定乳浊液所添加的表而活性和在最小湿涧相( 非连续) 中，易溶 解，其表面活性剂浓度应调整到能使粉米和两液相之问产生接近9 0 度的接触 角，并在固液界面牢同地吸附这种表而活性剂。液液界面吸附可降低界面张 力，因而减小固体颗粒转移所需要的能量，使乳浊液的稳定性降低。 3 3 3 高分子物质的稳定作用 各种高分予物质，包括莱些树胶和蛋臼质，都能在乳浊液液滴周围形成厚 膜，因此，聚结产生物理垒。当蛋自质被吸i i 时，可出现仲展并在界面取向， 0 叫j 1 1 人学颂上学位论义 使非极性基i 圃朝着油相排列，同时它们的极性基团朝着水向排列。对乳浊液起 稳定作用主要取决于蛋白质薄膜的流变学( 粘弹性) 性质和厚度”“。 多数大分子乳化剂是水溶性蛋白质( 如酪蛋白酸钠等) ，它们一般有助于 o w 型乳浊液的形成并使其保持稳定。蛋白质溶液分散体在油中一般是不稳定 的。因此，增强乳浊液稳定性最有效的方法是使被吸附的大分子膜分散在连续 相中，而这种膜应该具有凝胶那样能够的弹性。 3 3 ，4 表面活陛剂的稳定作用 蛋白饮料使用的大量的乳化剂，既不是固体颗粒，也不是高聚物，丽是具 有两亲结构的中等分子量的化合物。由于它们的两亲性质，这类物质强烈地吸 附在油水界面上，使界面张力明显降低“”3 “。 表面能的显著降低，影响了乳状液的稳定性，并促进了乳化过程。要了解 稳定性和表面张力之间的直接联系是困难的。只要表面能是正值，就能自发发 生聚结作用。表面张力的降低，对乳化过程所需要的能量来说，不是很重要 的，因为大约9 0 的乳化作用所需的能量，耗散在克服粘滞力中。 乳化剂的作用不仅仅是降i t t 乳浊液的表面张力，更重要的是，乳化剂、 油和水之间的微弱相互作用，均可导致油滴周围形成第三相液晶相。液晶 的粘度至少比水的粘度大1 0 0 倍，当球体通过液晶时，粘度更高，它能使聚结 的时间增加2 0 0 0 倍以上。液晶多分子层界面能垒使得范德华力减弱和乳浊液 的稳定性提高，这对延缓蛋白质、脂肪等微粒的聚结和凝絮过程，提高蛋白饮 料的稳定期具有重要的意义。 3 3 5 斯托克斯法则 蛋白饮料不是纯溶液，它没有布朗运动以及布朗运动有关的性质，如扩散 性和动力学稳定性。蛋白饮料的稳定性除了微生物的影响外，主要在于双电层 的作用，其次如介质粒度的大小、液体粘度的高低，对饮料的稳定性也至关重 要。 根据斯托克斯法则，每一粒子所受的向下垂应等于沉降介质的浮力与摩擦 阻力之和，即： 心川人学坝十学位论文 ( 4 ) 式中：r 粒子半径； n 介质密度； p ：粒子密度； p ：介质密度： r 重力加速度： u 沉降速度。 该公式适合粒予直径大于0 2 pm 的情况。粒子直径小于0 2 um 就在溶液 罩做靠朗运动，具备了稳定溶液的性质。采用我国目前常规的粉碎、过滤技术 与设备，所制得的蛋白饮料( 尤其是植物蛋白饮料) 的蛋白质粒子一般在5 0 t 5 0 u m 之间，很少能达到1 0 u m ，符合式( 4 ) 的条件。 由式( 4 ) 可知，沉降速度与粒子直径、粒予密度、介质密度、介质粘度 有关，对特定的蛋白饮料，粒子密度、介质密度一般变化不大，可以近似地视 为常量。这样，粒子半径和介质粘度是决定沉降速度的变量，两者决定粒子沉 降的速度。添加适量的增稠剂增加粘度，改进技术与设备，尽可能降低粒子的 直径，即可增加蛋白饮料的稳定性。“。3 。 4 本课题研究的内容及目的 4 1 本课题主要研究内容 本课题是四川通威集团委托的淡水值加：l ：项目之一，鱼乳蛋白液与固态鱼 乳蛋白粉是该项目的两种产品。同态鱼乳蛋白粉是以鱼乳蛋白液浸提后的剩余 部分为原料，将其以一定的加工方式制成冲调型产品。为保证固态鱼乳蛋白粉 的原料不受化学与生物物质的影响，本课题研究的方法采用热水浸提法。在第 一部分试验中研究讨论了浸提时州、浸提温度、搅拌速度、搅拌时间、氯化 钠、蔗糖、p h 对草鱼粗蛋白浸出率的影响，并根据研究所确定的最佳浸提方案 制备鱼乳蛋白液的基料。第二部分则探讨了鱼乳蛋白液的风味调配设计，稳定 乳化特性及杀菌温度对粗蛋白及微生物的影l l 向等问题。 4 2 本课题研究的目的 淡水鱼提供了丰富的动物蛋白资源，以传统的烹调形式来摄取淡水鱼蛋白 己不能完全满足人们对淡水鱼蛋白食品日益增长的需求，所以开发营养、方便 的淡水鱼蛋白的休闲食品也是现今淡水鱼产品的主要研究方向，现今市面上的 淡水鱼蛋白食品多数以固态的形式出现如鱼排、鱼肉松、鱼糜等，而以液态鱼 蛋白形式出现的产品却很少见，液态淡水鱼蛋白不仅具有鱼蛋白的营养价值， 还有易于吸收、适用人群更广等特点，所以开发液态淡水鱼蛋白食品对于实现 淡水鱼蛋白食品的多样化、提高附加值具有十分重要的意义，同时也丰富了目 前以植物蛋白饮料、牛乳蛋白饮料为主的蛋白饮料市场。 叫川人学硕i 。学位论史 第一部分草鱼粗蛋白浸出率的影响因素研究 1 试验材料与设备 1 1 试验材料 草鱼：成都通威公司提供。处理方法：选每条重0 7 5 1 o o k g 的活鱼， 去内脏、鳃，清沈干净，制成全鱼鱼浆，在4 6 下冷藏备用： 蒸馏水：用蒸馏水发生器制取单蒸蒸馏水： 添加剂：柠檬酸、碳酸氢钠、氯化钠等均为分析纯级，蔗糖符合g b 3 1 7 中 特级规定。 1 2 试验仪器及设备 k d n 一0 4 型 h 蛋白测定仪：增力式电动搅拌器；h t 一4 4 1 型数字转速计： p h s 一2 5 型数显p h 计；d s y 一卜6 型恒温水浴锅；y a 2 d 5 型蒸馏水发生器 l c 3 2 8 型冷藏箱；其他实验室常用仪器、器皿。 2 评价指标 粗蛋白( ) ：用k d n 一0 4 型粗蛋白测定仪测定”“： 感官指标：根据全鱼浸提液的感官性质，从高到低分成i 、i i 、i i i 、四 级进行评价。不同等级的品质描述见表l 。 3 试验方案 3 1 温度、时间、料液b 匕对浸提率影响试验 31 1 静态、常压试验 浸提条件：静态、常压，鱼浆：蒸馏水= 1 ：3 。根据预试验的结果，确定 试验方案见表2 。 【r q 川人学硕i 学位沦文 浸提温度( )浸提时间( h ) 3 13 料液比试验 以3 1 1 、3 1 2 确定的最佳条件，研究鱼浆与蒸馏水的最佳比例。确定 料液比试验方案见表4 。 p qj 1 1 人学颅i j 学位论文 l ：1 1 ：2 1 ：3 l ：4 1 ：5 3 2 影响因素试验 以3 1 1 、3 1 2 、3 1 3 试验确定的最佳试验条件制取基料，进行下列影 响因素的试验。 32 1 搅拌速度影响 搅拌转速影n 向试验方案见表5 ，搅拌器型式为桨式折叶型。 3 22 搅拌时间影响 以3 2 1 试验确定的最佳搅拌转速确定搅拌时间，试验方案见表6 。 3 2 3 p h 值、氯化钠、蔗糖的影晌 蔗糖是鱼乳蛋白液所必需的风味调节成分，氯化钠对草鱼肌原蛋白的浸出 有重要影响，柠檬酸与碳酸氢钠用作p 调节剂以测定在酸、碱条件下草鱼粗 蛋白浸出率的大小，故选取p h 值、氯化钠和蔗糖作为化学因素来考察其对草 鱼粗蛋白浸出率的影响。 在3 2 1 、3 2 2 试验确定的最佳条件下，研究p h 值、氯化钠、蔗糖等因 素对草鱼粗蛋白浸提的影响。试验方案见表7 。 表5 搅拌转速影响试验方案 吣川人学坝一l 学位论文 3 3 最佳提取液制备条件的确定 根据3 1 、3 2 试验结果，采用诈交试验方法确定最佳提取液制备条件。 4 试验方法 ( 1 ) 定量称取鱼浆( 鱼浆制备见1 1 试验材料) 放入烧杯，按比例加入蒸 馏水，搅拌混匀： ( 2 ) 将烧杯置于恒温水浴锅中加热，在静念下取得最佳浸提时间和温度。 按最佳静态浸提时间和温度，依序进行搅拌和添加柠檬酸、碳酸氢钠、氯化 钠、蔗糖，逐级优化单因素浸提条件： ( 3 ) 浸提完成后用1 8 0 目滤布过滤，测定滤液的粗蛋白并进行感官评价； ( 4 ) 根据单因素试验的结果，用正交试验优化组合浸提参数。 5 试验结果 5 1 温度、时间、料液比对浸提率影响试验结果 5 1 1 静态、常压下温度、时间对浸提率影晌试验结果 静态、常压下浸提结果见图1 5 ，感官评价结果见表8 。为便于比较分 析，将此5 组条件下的浸提结果集中绘制成图6 。由图6 分析可知，在浸提时 间2 h 时，粗蛋白浸出率呈上升状态；在浸提时间 2 h 时，粗蛋白浸出率呈 下降趋势。综合分析图6 和表8 ，可知草鱼粗蛋白在9 0 下浸提2 h 具有较好 的效果，在此条件下，粗蛋白浸f 牢为1 8 9 。 1 7 四川人学坝卜学位论义 誊 ；| 删12 裂 0 h h 23456 没提时f h j ( h ) 图18 0 ( 3 静态、常压租蛋白提取变化 。、一 i o 浸提时h j ( h ) 56 图28 5 c 静态、常压粗蛋白提取变化 表8 不同温度、时问下粗蛋白提取液感官评价 8 0 8 5 9 0 9 5 1 0 0 i i i i i l i i i i i i i i i i 1 t i i i i i i i i 2 8 6 4 2 l 8 6 4 2 0 1 1 1 1 0 0 0 0 )蚓扣皿啪霹 四川人学硕l 学位论文 一 删 札 口 黼 骝 乎 v 删 扪 司 趣 靶 i r 。+ f ol23456 浸提时h j ( h ) 图39 0 c 静态、常压粗蛋白提取变化 _ _ _ _ 浸提时间( h ) 图49 5 c 静态、常压粗蛋白提取变化 5 1 ，2 静态、加压浸提结果