水產(chǎn)品是人類優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)的主要來源之一,富含人體必需的8種氨基酸,而且數(shù)量和比例符合人體需要,屬于完全蛋白質(zhì)。水產(chǎn)品能夠提供高度不飽和脂肪酸。魚脂肪中高度不飽和脂肪酸EPA和DHA是人體必需的脂肪酸,具有重要的生理作用。水產(chǎn)品還能夠提供豐富的維生素、礦物質(zhì)和卵磷脂等營養(yǎng)物質(zhì)。魚類富含人體所需多種維生素和礦物質(zhì),對人體的健康成長都有非常重要的意義。魚類(尤其是海產(chǎn)魚)礦物質(zhì)質(zhì)量分數(shù)較高,為1%～2%。其中磷的質(zhì)量分數(shù)最高,鈣、鈉、氯、鉀、鎂質(zhì)量分數(shù)豐富。低值水產(chǎn)品是指經(jīng)濟價值較低的一類水產(chǎn)品,主要包括以下2種類型,一種是小魚、毛蝦等價格較低、不便食用的漁獲物;另一種是水產(chǎn)品在進行加工時所產(chǎn)生的下腳料,如對蝦、羅非魚加工中產(chǎn)生的蝦頭及魚排等廢棄物。近年來由于水體污染和捕撈過度,漁獲物中小魚蝦等低值、低質(zhì)水產(chǎn)品的比例不斷提高。由于我國水產(chǎn)加工水平較低,水產(chǎn)加工副產(chǎn)品產(chǎn)量極大。隨著人們生活水平提高,已不滿足直接食用低值淡水魚、蝦,迫切需要具有特殊風味的新型水產(chǎn)品方便食品出現(xiàn),這方面的市場前景廣闊。

　　1蛋白酶的種類

　　食品加工中使用的種類繁多,并且有不同的分類方法。蛋白酶從來源上分為動物蛋白酶、植物蛋白酶和微生物蛋白酶;從活性集團上分為金屬蛋白酶、巰基蛋白酶、絲氨酸蛋白酶;從作用環(huán)境分為酸性蛋白酶、中性蛋白酶、堿性蛋白酶;從應用上也分很多,比如肉制品用、啤酒用等;從剪切集團分內(nèi)切酶和外切酶2種主要類型,內(nèi)切酶能夠分解大分子的蛋白質(zhì)生成多肽,包含短肽及部分功能性肽;外切酶又可稱為肽酶,它從末端開始切割蛋白和肽鏈,釋放出具有特殊功能和風味的氨基酸[1]。在食品蛋白質(zhì)加工領域,通過使用食品級蛋白酶制劑,改變了使用酸堿所帶來的三氯丙醇等有害物質(zhì)的水解工藝,避免了水解風味差、含鹽量高、腐蝕嚴重、營養(yǎng)損失大、生產(chǎn)時間長、環(huán)境污染等缺點,從而從人體健康與營養(yǎng)、對環(huán)境友好的角度來進行食品蛋白質(zhì)加工,作為綠色天然的蛋白酶,可以從現(xiàn)代生物學、蛋白質(zhì)組學、食品營養(yǎng)學等多個學科角度,為人類提供美味、可口的蛋白質(zhì)加工產(chǎn)品。根據(jù)產(chǎn)品特點及酶資源情況,蛋白酶在水產(chǎn)品中的使用方法也是多種多樣的。最常用的就是加入商業(yè)酶制劑,特點是使用方便,便于控制,但生產(chǎn)成本比較高[2];也可以通過直接加入蛋白酶豐富的產(chǎn)品的方式來提供蛋白酶[3],特點是就地取材,成本低,但會將蛋白酶源的食品特性帶入,可能產(chǎn)生不利影響;還可以利用食品內(nèi)源蛋白酶進行水解,特點是節(jié)約成本,但時間相對較長[4]。

　　2蛋白酶在低值水產(chǎn)品加工中的應用現(xiàn)狀

　　2.1提取蛋白質(zhì)

　　提取蛋白質(zhì)的方法應該根據(jù)其特點來選擇,常用蛋白質(zhì)提取方法有水溶液提取法、有機溶劑提取法及酶法提取方法等。稀鹽和緩沖系統(tǒng)的水溶液對蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性好,溶解度大,是提取蛋白質(zhì)最常用的溶劑。水溶液提取蛋白質(zhì)要注意溫度、pH值和鹽濃度的控制,防止蛋白質(zhì)變性。一些和脂類結(jié)合比較牢固或者分子中非極性側(cè)鏈較多的蛋白質(zhì),不溶于水、稀鹽溶液、稀酸或稀堿中,可用乙醇、丙酮或丁醇等有機溶劑,它們具有一定的親水性,還有較強的親脂性,是理想的提取脂蛋白的提取液,但必須要在低溫下操作。酶法提取蛋白質(zhì)是對食品原料中的蛋白質(zhì)進行有限水解,使蛋白質(zhì)從其他成分中游離出來,然后再進行分離。酶法提取的蛋白質(zhì)與食品原料中的蛋白質(zhì)有很大區(qū)別,除了蛋白質(zhì)外,產(chǎn)物中含有較多的肽類及氨基酸成分。液化食用魚蛋白易溶于水,富含蛋白質(zhì)。它的溶解特性(如可溶性、可濕性、彌散性和溶解速度)優(yōu)于糖和奶粉,可用于制作魚糊、調(diào)味品、人造牛奶、人造肉類制品和蛋白質(zhì)飲料。使用蛋白酶水解魚肉漿即可獲得食用魚蛋白,采用這種方法可避免營養(yǎng)素的損失,避免產(chǎn)生臭味和微生物危害,提高產(chǎn)品的感官質(zhì)量[5]。

　　2.2提取生物活性物質(zhì)

　　利用蛋白酶水解作用,將水產(chǎn)品蛋白質(zhì)分解,活性物質(zhì)游離出來后,再進行分離。利用水產(chǎn)品提取生理活性物質(zhì)是目前研究熱點之一。主要的生理活性物質(zhì)包括生物活性肽、多糖類及EPA和DHA等高度不飽和脂肪酸。吳紅棉等[6]人從珠母貝肉酶解液中分離出糖胺聚糖,經(jīng)動物試驗證明具有抗腫瘤活性。Liu等[7]利用胰蛋白酶從金槍魚頭中提取EPA和DHA。采用酶法從低值水產(chǎn)品中提取活性肽更是目前研究熱點,先后從魚、蝦、貝等原料中分離出來降血壓肽(ACEI)、高F值寡肽、谷胱甘肽(GSH)[8-10]。制備活性肽的方法很多。目前有酸水解法、化學合成法、基因重組法及酶法。酸水解法工藝簡單、成本低,但因氨基酸受損嚴重、水解難控制而較少應用;化學合成法采用液相或固相化學合成法可制取任意需要的活性肽,但因成本高、副反應物及殘留化合物多,生理活性不穩(wěn)定等因素而制約其發(fā)展;基因重組法采用DNA重組技術(shù)制取活性肽,目前還處在試驗階段;酶法生產(chǎn)活性肽產(chǎn)品安全性極高,生產(chǎn)條件溫和,水解易控制,可定位生產(chǎn)特定的肽,成本低,已成為最主要的生產(chǎn)方法。

　　3存在的問題

　　3.1酶工業(yè)的發(fā)展

　　隨著我國食品工業(yè)的迅猛發(fā)展以及食品市場的不斷繁榮,人們對食品質(zhì)量及安全的要求不斷提高,食品健康及衛(wèi)生安全問題也越來越引起人們的重視。在食品行業(yè),蛋白質(zhì)的深加工占據(jù)了很大的比例,曾經(jīng)普遍使用的酸堿水解法因存在食品安全和產(chǎn)品質(zhì)量差等原因,使其產(chǎn)品在應用上受到很大的限制。隨著生物技術(shù)和生物工程的應用與發(fā)展,純天然無毒害的酶法生產(chǎn),因其具有天然無毒、不含氯丙醇、生產(chǎn)條件溫和、成本低和產(chǎn)品質(zhì)量上佳等優(yōu)點,已成為了大勢所趨。近30年來,我國酶制劑工業(yè)獲得了較快發(fā)展,但與發(fā)達國家相比,還有較大差距。在全世界有名的酶制劑企業(yè)中,丹麥NOVO公司牢牢占據(jù)著龍頭地位,占有50%以上市場份額,杰能科公司其次,占25%左右市場份額,其他各國酶制劑生產(chǎn)企業(yè)分享余下的25%市場份額。我國酶制劑工業(yè)主要差距表現(xiàn)在以下幾個方面:提取工藝和裝備落后,產(chǎn)品雜質(zhì)多、質(zhì)量;產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理,影響酶制劑行業(yè)發(fā)展及應用領域開拓;科研開發(fā)投入不足,設備閑置率高,行業(yè)效益低下。近幾年,我國酶制劑企業(yè)在提高產(chǎn)品質(zhì)量方面也取得了較大進步。如南寧龐博生物工程有限公司通過在國內(nèi)建立了首條采用生物工程技術(shù)、膜分離技術(shù)及真空冷凍干燥技術(shù)的高活力木瓜蛋白酶生產(chǎn)線,克服了過去直接熱風烘干法生產(chǎn)的粗酶雜質(zhì)多、色澤差、微生物超標、酶活力低、噴霧干燥法酶活損失大、水溶性相對較差、酶活穩(wěn)定性也較差等缺點,其所生產(chǎn)的木瓜蛋白酶酶活力(超過350萬U/g),超過國外同類產(chǎn)品質(zhì)量水平。

轉(zhuǎn)3.2安全性評價

　　隨著經(jīng)濟發(fā)展和生活水平的提高,人們對食品質(zhì)量及安全的要求不斷提高,食品健康及衛(wèi)生安全問題也越來越引起人們的重視。食品加工中酶制劑的安全性也引起人們的關(guān)注。食品加工中所用的蛋白酶除了從動植物提取之外,目前約有60 %以上的酶制劑已用基因改良菌株生產(chǎn)。食品用酶制劑管理是按照是品添加劑管理的。酶本身雖是生物產(chǎn)品,比化學制品安全,但酶制劑并非單純制品,其主要的潛在危險包括培養(yǎng)基殘留物、無機鹽、防腐劑、稀釋劑等;在生產(chǎn)過程中還可能受到沙門氏菌、金黃葡萄球菌、大腸桿菌之污染;菌種培養(yǎng)過程中可能會產(chǎn)生生物毒素。為保證產(chǎn)品絕對安全,對原料、菌種、后處理等道道工序都要嚴格把關(guān)。生產(chǎn)場地要符合MP要求,酶制劑產(chǎn)品的安全性符合聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)和世界衛(wèi)生組織(WHO)食品添加劑專家委員會(JECFA)對酶制劑來源安全性的評估標準。

　　3.3產(chǎn)物分離困難

　　酶法生產(chǎn)活性物質(zhì)的下游技術(shù)主要包括分離、精制和分析試驗。由于目標活性物質(zhì)在生產(chǎn)反應體系中含量甚微,傳統(tǒng)分離技術(shù)往往無能為力,必須采用吸附分離、色譜分離、超濾膜分離、反滲透等現(xiàn)代分離技術(shù)和脫色、脫臭、脫苦等提純精制技術(shù)。尤其是苦味直接影響食品的風味和口感,往往決定了活性物質(zhì)的應用前景,因此脫苦技術(shù)研究日盛。研究發(fā)現(xiàn),蛋白質(zhì)酶解液中的苦味主要來自于苦味肽——由某些疏水基因及疏水性氨基酸構(gòu)成的苦味物質(zhì)。要脫苦則必須使這些堿性氨基酸從苦味上解放出來。應用微生物直接脫苦效果好,很有發(fā)展前景,如端肽酶能從線性肽鏈的末端移去若干個氨基酸分子,使苦味肽的苦味減輕,對于完整的環(huán)形結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)大分子,端肽酶無法發(fā)揮作用,必須先用內(nèi)切酶切斷肽鏈,再用端肽酶脫苦。通常將內(nèi)切酶與端肽酶聯(lián)合使用,以水解疏水性氨基酸殘基及脯氨酸構(gòu)成肽鏈的端肽酶脫苦作用最有效。由于肽酶價格昂貴,限制了其在食品工業(yè)上的應用。乳酸菌、釀酒酵母等微生物的內(nèi)源酶中存在著廣泛的肽酶譜系,同樣具有較好的脫苦作用,且價格低廉、來源廣泛,具有發(fā)展前景。

　　4發(fā)展趨勢

　　世界能源日益減少,而人口卻在不斷增加,水資源和糧食日見短缺。人類對環(huán)保意識的加強,使得工業(yè)界用酶來改革傳統(tǒng)工藝的需求更為迫切。因此,提高酶的產(chǎn)量,降低生產(chǎn)成本,開發(fā)酶的新品種、新用途更是當務之急?；蚬こ?、蛋白質(zhì)工程的發(fā)展,為酶制劑工業(yè)發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。通過技術(shù)攻關(guān),獲得活力高、專一性強、產(chǎn)品風味好的酶制劑;提高分離純化技術(shù),獲得純度高、活力穩(wěn)定的生物活性物質(zhì),并且降低生產(chǎn)成本,使酶制劑行業(yè)為食品工業(yè)及改善人民生活做出更大貢獻。