克氏原螯虾壳酶解蛋白及虾青素的清洁联产工艺研究

【摘要】：克氏原螯虾是我国出口淡水水产品之一,2011年全国总产量48.63万t,其中湖北省产量23.11万t。2010年湖北省克氏原螯虾加工产品的出口额超过了1亿2000万美元。虾仁是克氏原螯虾主要加工产品,成品得率仅为虾体质量的20-30%,因此在虾仁加工中会产生大量的虾头虾壳等副产物。虾头虾壳中还含有大量的蛋白质、脂肪、矿物质和甲壳素等成分。目前工业中常用酸碱处理虾头虾壳、脱出其中的蛋白质和脂肪,以生产甲壳素。这一处理方法不仅造成环境污染,也对蛋白质回收利用带来困难。本文以克氏原螯虾加工后的副产物虾头虾壳为对象,研究了前处理、酶解条件对虾壳蛋白水解液的氮收率和水解度影响,以及萃取条件对虾壳中虾青素提取量的影响,建立了虾壳酶解蛋白和虾青素的清洁联产工艺,并研究了酶解蛋白特性和虾青素的稳定性,为高效利用虾头虾壳等副产品奠定基础。主要研究内容和结果如下：1、研究了酶解工艺条件对虾壳虾头中蛋白质水解效率的影响。前处理方式、水解温度、初始pH值、酶添加量、料液比、水解时间等对克氏原螯虾蛋白质酶解液的氮收率、水解度有显著影响。在总用酶量相同条件下,采用碱性蛋白酶与风味蛋白酶分步酶解虾壳蛋白质的效率高于单酶水解效果的；经正交试验优化,确定了其分步酶解最佳条件,即在50℃温度下预热冷冻原料30min,料液比为1：4,在初始pH值为8.0,水解温度50℃,碱性蛋白酶添加量为2000U/ml (protein)反应2.4h后,再添加3000U/g(protein)风味蛋白酶,反应3.6h。在此条件下,酶解液的氮收率为66.52%,水解度为29.89%。2、研究了虾壳蛋白酶解液特性。虾壳蛋白质酶解液的TCA-氮溶解性指数32.78%。经激光光散射仪分析,酶解产物中蛋白肽可分为二个组分,即3.591×106Da、 4.703×102Da,各部分占总量的比例分别为0.15%、99.85%。在游离氨基酸中,酶解液的疏水性氨基酸含量较高。采用固相微萃取-气质联用仪,从虾头虾壳原料、酶解后的虾壳、酶解液中分别分离和鉴定出51、50、75种挥发性气味化合物,酶解液中的醛类化合物等挥发性气体成分含量最高,约占总挥发性风味物质的58.37%。酶解后,样品中新增了吡嗪类、呋喃类、二甲基硫等重要风味物质。3、研究了萃取条件对虾青素提取量的影响。虾壳蛋白酶解条件、有机溶剂种类、萃取温度、pH值超声波处理和萃取时间等对脱蛋白虾壳中虾青素提取量有显著影响。虾青素提取量随着酶解温度升高而增加,虾青素萃取量在酶解初始pH值7.5和酶解时间6h时最高。在五种有机溶剂中,无水乙醇萃取虾青素的效果优于乙酸乙酯、二氯甲烷、丙酮和石油醚的。将酶解脱蛋白虾壳按固液比1：6比例添加无水乙醇,于pH值8.0、超声波处理15min,在于40℃取120min,虾青素萃取量可高达624.72±8.4686 μg/g。4、研究了虾青素的特性、稳定性以及和水解过程虾青素保护措施。在70-100℃萃取时,虾青素易发生异构化、萃取液颜色变深。经高效液相分析并与虾青素标品比对,萃取液中虾青素含量3.3575mg/100ml;经薄层层析分析,萃取液中含有虾青素、虾青素一酯、虾青素二酯。温度、光照、H202、抗氧化剂和金属离子等对无水乙醇中虾青素的稳定性有显著影响。高温和光照的储藏条件、H2O2、Cu2+、Fe2+等金属离子加快虾青素褪色,而添加BHT能稳定虾青素。酶解过程中,添加BHT、充氮气、低温干燥脱蛋白虾壳均能显著提高虾青素的提取量。虾青素提取量在6g/100ml时不在增加;充氮气后虾青素提取量显著升高：低温干燥脱蛋白虾壳,虾青素提取量比未干燥提高约5倍。 【关键词】：克氏原螯虾 分步酶解蛋白 蛋白酶解液 虾青素的萃取 虾青素的保护
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TS254.9
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-10
• 1 前言10-23
• 1.1 克氏原螯虾的特性与加工利用10-13
• 1.1.1 克氏原螯虾的特性与分布10-12
• 1.1.2 克氏原螯虾的加工与综合利用12-13
• 1.2 克氏原螯虾蛋白质的酶解及其酶解液的组成分析13-16
• 1.2.1 酶解工艺研究13-14
• 1.2.2 酶解液的特性和物料组成14-16
• 1.3 虾青素的提取和保护16-21
• 1.3.1 虾青素的特性16-18
• 1.3.2 虾青素的提取工艺18-20
• 1.3.3 虾青素纯品的保护20-21
• 1.4 课题研究意义及内容21-23
• 1.4.1 课题目的和意义21
• 1.4.2 克氏原螫虾副产物的清洁联产技术设计路线21-22
• 1.4.3 研究内容22-23
• 2 材料与方法23-32
• 2.1 试验材料23-24
• 2.1.1 原料23
• 2.1.2 主要试剂23-24
• 2.2 主要仪器与设备24-25
• 2.3 试验方法25-32
• 2.3.1 工艺流程图25-26
• 2.3.2 虾壳蛋白的酶解工艺优化26-27
• 2.3.3 虾青素的提取工艺27-28
• 2.3.4 理化指标的测定28-30
• 2.3.5 酶解后虾壳中虾青素的无水乙醇萃取法30-31
• 2.3.6 数据分析31-32
• 3 结果与分析32-69
• 3.1 虾壳中蛋白质的酶解及酶解产物的特性分析32-55
• 3.1.1 化学成分指标32
• 3.1.2 水解工艺条件对虾壳中蛋白质水解效果的影响32-37
• 3.1.3 分步酶解工艺条件对虾壳中蛋白质水解效果的影响37-40
• 3.1.4 酶解产物的特性分析40-55
• 3.2 酶解后虾壳中虾青素的提取工艺及虾青素特性的研究55-69
• 3.2.1 酶解后虾壳中虾青素提取工艺的研究55-61
• 3.2.2 溶液中虾青素的特性分析61-65
• 3.2.3 虾青素稳定性研究65-69
• 4 讨论69-71
• 4.1 酶解蛋白质的特性及其利用价值69
• 4.2 虾青素的提取和保护69-70
• 4.3 清洁联产工艺及其价值70-71
• 5 结论71-72
• 参考文献72-81
• 致谢81-82
• 附录82
• 一、已收录论文82
• 二、参加科研项目82

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