海洋蛋白资源的生物转化技术

海洋蛋白资源的生物转化主要依赖于酶工程技术和发酵工程技术。目前水产蛋白资源酶解利用的蛋白酶种类很多，根据其来源可分为三类：植物、动物和微生物来源。来自植物的蛋白酶主要有木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、无花果蛋白酶、木瓜凝乳蛋白酶等，大约占用酶量的15%，其中以木瓜蛋白酶在水产蛋白资源酶解中应用最为广泛；来源于动物的蛋白酶包括胰蛋白酶、胃蛋白酶、胰凝乳蛋白酶等，大约占25%，除了上述常用的动物消化道蛋白酶之外，有些学者使用自行从海洋动物组织和消化道中提取的消化酶作为水产蛋白酶解的工具酶，如从鲭鱼肠道中提取的蛋白酶，从大西洋鲑鱼幽门盲囊中提取的蛋白酶和从金枪鱼幽门盲囊中提取的蛋白酶等。其中在水产蛋白酶解利用中应用较多的还是微生物发酵产生的蛋白酶，大约占60%，产酶微生物有细菌、霉菌、酵母和放线菌。细菌类的蛋白酶主要是枯草芽孢杆菌等芽孢杆菌产生的，一般是中性或碱性蛋白酶，如Novozymes的Neutrase、Protamex、Alcalase和Rohm Enzymes的Corolase 7089等，霉菌产生的蛋白酶有Novozymes的Flavourzyme 和Rohm Enzymes的Corolase PN-L等。近十余年来关于酶解利用水产蛋白资源的总结如表6-3所示。

表6-3　近十余年来酶解利用的水产蛋白资源

续表

酶解后的海洋生物蛋白资源可实现其高值化利用，如作为饲料蛋白源、海鲜味调味品、微生物培养基，还可以开发新型海洋药物。

随着现代生物技术的发展，微生物技术在食品领域中的应用愈加广泛，从最初的酿造业到现在的水产品加工领域，从最初的固态发酵到现在的液态高密度发酵都证实了微生物技术在食品加工领域的重要性。近几年来，微生物以及水产品加工方面的科技工作者们也开始利用学科之间的相互交叉，利用这些所谓的水产食品加工的“下脚料”为消费者提供可食用的鱼蛋白制品。下面分别介绍一下贝类、虾蟹类、鱼类下脚料的高值化发酵技术。

1.贝类下脚料的高值化利用

贝类加工业的下脚料，主要分为两大部分，一部分是其肉质部，即扇贝边，它是扇贝丁加工过程中的下脚料，占整个可食部分的60%。扇贝边主要由扇贝的肉质斧足（外套膜边肉）、暗绿（褐）色的中肠腺（也叫内脏团）和生殖腺组成。另一部分是贝壳。

实际上扇贝边味道非常鲜美，营养价值相当高，湿扇贝边氨基酸含量高达90g/kg，其中人体必需的氨基酸占氨基酸总量的35%左右，而且扇贝边还含有丰富的牛磺酸、精氨酸以及DHA、EPA等具有生理活性作用的成分，因此从某种意义上讲，扇贝边的营养价值不低于扇贝丁。

利用微生物或酶技术，可将贝类下脚料加工成调味品、食品添加剂或者保健食品，如牛磺酸及其添加食品、以扇贝边为原料应用酶解法制备的调味扇贝汁，还有将扇贝经过酶解后制备的复合氨基酸胶囊等。迟玉森等人以扇贝边为原料，采用毛霉菌种AS3.11发酵制取美味扇贝酱。

2.虾蟹类下脚料的高值化利用

虾蟹类下脚料中含有多种营养成分，尤其是蛋白质含量丰富，是优良的食物资源。当前，我国在虾蟹蛋白类资源的提取及深加工方面发展较慢，随着酶工程以及微生物工程的发展，在虾蟹类下脚料方面的利用展现出广阔的市场前景。

郑红等针对虾蟹类下脚料制备海鲜调味基料的酶解工艺研究发现，复合蛋白酶和风味蛋白酶的最佳比例为1:3；酶解2.5h，酶用量为0.25%（W/W），pH 6～7，反应温度为54℃，此时氨基酸的利用率达到46.21%。

目前还有关于发酵虾蟹类下脚料生产保健食品添加剂—虾青素的研究。钱飞等利用酶解技术针对克氏原螯虾头制备风味料和提取虾青素。在虾蟹类下脚料发酵菌种方面，有人利用嗜热链球菌发酵虾头提取虾青素，还有很多学者以共附生乳酸菌发酵虾头、虾壳等。

3.鱼类下脚料的高值化利用

鱼类作为海洋生物资源的主体，在加工过程中产生了许多的下脚料，如鱼鳞、鱼内脏、鱼鳍等。目前我国的水产食品学者也在利用微生物的技术，通过发酵来利用这部分资源，以实现其高值化利用。如罗科丽等以罗非鱼（我国是其全球最大的生产国）内脏为原料，利用发酵乳杆菌（Lactobacillus fermentum）、乳双歧杆菌（Bifidobacterium lactis）和嗜热链球菌（Streptococcus thermophilus），得到罗非鱼内脏益生菌发酵液，发酵乳杆菌、乳双歧杆菌和嗜热链球菌的活菌数分别达到约109 CFU/mL、108 CFU/mL和108 CFU/mL。

以鱼皮、鱼鳞和鱼骨为原料制备胶原蛋白肽以及利用鱼类下脚料制备水产蛋白肽的研究如火如荼，目前绝大多数研究和开发都是基于酶工程技术的。与酶工程技术相比，发酵型蛋白肽同样具有良好的发展前景，特别是：① 蛋白肽的生产工艺若仅采用酶解法，存在水解度较难控制，生产成本高，产品风味面临脱腥、脱苦的严重瓶颈问题；② 发酵型蛋白肽可以减少酶解工艺带来的成本高、风味差的问题，达到良好的脱腥和脱苦的效果；③ 利用微生物发酵过程中分泌的蛋白酶可以进一步使原料蛋白被分解成小分子蛋白和小肽分子、游离氨基酸和促生长因子等物质，同时能消减抗营养因子的一些作用，使其易被幼龄动物消化吸收；④ 发酵型产品兼具功能小肽、蛋白酶类和益生微生物多重优良品质，有望成为本领域极具发展前景的换代产品。有学者以发酵液的DPPH清除率为抗氧化性指标，利用枯草芽孢杆菌发酵鱼蛋白制备抗氧化型发酵液。

利用鱼类下脚料生产的海洋鱼蛋白肥料也成为近年来农业领域逐渐兴起的新产品，特别是经过酶解或发酵降解后得到的一定相对分子质量的海洋蛋白肽，能够有效促进农作物的生长和抗病力，可用作拌种喷施、苗床定植、灌根、中后期追肥等。