響應(yīng)面分析法優(yōu)化乳酸菌發(fā)酵鰱魚下腳料水解液探究

1、摘要：采 用 乳 料 水 解液 法優(yōu)化其最佳的工藝條件。響應(yīng)面分析法優(yōu)化乳酸菌發(fā)酵鰱魚下腳料水解液的研究酸菌 ( Lactobacillus)發(fā) 酵 鰱 魚 ( Hypophthaimichthys molitrix )下 腳，通 過 響 應(yīng) 面 分 析1 80 、乳酸菌接種量結(jié)果表明，優(yōu)工藝條件為蔗糖添加量197、發(fā)酵溫度92 02 分，該水解液具有特42. 23 C、發(fā)酵時間43 . 04 h，水解液感觀評價均值能達(dá)到 殊乳酸發(fā)酵香味和風(fēng) 味，酸度、甜度適中，口感良好。關(guān)鍵詞molitrix )下腳料；響應(yīng)面：乳酸菌( Lactobacillus )；發(fā)酵；鰱魚( Hypophthaimi

2、chthys 分析法中圖分類號 ：TQ921 3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：0439 8114(2013) 174175-04Optimization of Lactobacillus Fermentation of the Hydrolysates of Silver CarpBy-product by Response Surface MethodologyJIANG Sheng tao1，2， LIN Biao shengCHEN Li minLAI Xue lian 1( 1Longyan University ， Longyan 364000， Fujian ， China ； 2 N

3、ingde Normal University Ningde 352100 ， Fujian ， China )The results indicatedseeding amount of Lactobacillus197 ，theAbstract ： The Lactobacillus fermentation of the hydrolysates of silver carp by -product was studied and the technological conditions were optimized by response surface methodology tha

4、t the optimal technological conditions were as follows ， sugar concentration180 ，fermented for 43 04 h under 4223 C ， 02 ， the flavor of the fermentation， very delicate； silver carp by-product ； response surfacemean value of sensory estimate was reached 92 liquid was best with peat reek of lactic ac

5、id ， and the liquid tasted sweet and sour Key words ： Lactobacillus； fermentationmethodology 湖 北 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) 2013 年乳酸菌( Lactobacillus )是指能發(fā)酵糖類主要產(chǎn) 物為乳酸的一類無芽孢、 革蘭氏陽性細(xì)菌的總稱。 乳酸菌能分解食物中的糖類、蛋白質(zhì)，合成維生素， 對脂肪類化合物也有微弱的分解能力，能提高脂肪 類食物的消化率，促進(jìn)其消化吸收1 。在魚類加工過程中會產(chǎn)生大量的下腳料，包括 魚頭、魚尾、魚骨、魚鰭等。 據(jù)報道，這些下腳料占魚 總重的40 %55%2。 大量的下腳料不僅造

6、成環(huán)境的 污染，而且其營養(yǎng)價值也未得到充分利用，因此必 須加強(qiáng)對下腳料有效利用， 提高魚的附加利用價 值。 下腳料用清水洗凈后剪切成小片后用組織搗碎 機(jī)搗碎，制備成水解液，經(jīng)過酸化處理后可以作為 肥料或者飼料添加劑。 水解液的制備可以采用硫酸 等無機(jī)酸，也可以采用乳酸等有機(jī)酸。 利用有機(jī)酸 降低酸度具有更大的優(yōu)勢， 使用時保藏時間較長、 無需中和處理，并且能被土壤利用，可提高飼料的 營養(yǎng)價值且不破壞土壤3。 采用乳酸菌發(fā)酵鰱魚不僅( Hypophthaimichthys molitrix) 下腳料水解液 ，能夠除去大部分的腥味，賦予水解液特殊的發(fā)酵香 味，而且還能增加水解液中的其他風(fēng)味物質(zhì)，使

7、鰱 魚下腳料水解液的整體風(fēng)味得到了很大改善 4 。本 研究采用乳酸菌發(fā)酵鰱魚下腳料水解液，通過響應(yīng) 面分析法優(yōu)化其發(fā)酵工藝條件，為提高鰱魚等水產(chǎn) 品下腳料產(chǎn)品附加值的研究與開發(fā)利用提供參考。1 材料與方法 11 材料 鰱魚下腳料包括鰱魚的魚頭、魚尾、魚骨、魚鰭 及剩余的魚肉等均取自龍巖學(xué)院校大門對面的某 酒店。 嗜熱鏈球菌( Streptococcus thermophilus )、保 加利亞乳桿菌( Lactobacillus bulgaricus )由中國普通 微生物菌種保藏管理中心提供。嗜熱鏈球菌 MRS 培養(yǎng)基：葡萄糖 5 0 g 、牛肉膏10. 0 g、蛋白胨10 . 0 g、酵母膏

8、5 . 0 g、乙酸鈉5 . 0 g、檸 檬酸氫二銨 2 0 g 、 吐溫 80 1 0 mL、 磷酸氫二鉀2 0 g 、硫酸鎂 0 05 g 、硫酸錳 0 2 g 、碳酸鈣 20.0 g 、蒸 餾水 1 000 mL 、 pH 6 8，固體培養(yǎng)基加 20.0 g 瓊脂。保加利亞乳桿菌培養(yǎng)基：葡萄糖20 0 g 、牛肉膏10. 0 g、蛋白胨10 . 0 g、酵母膏5 . 0 g、檸檬酸氫二銨0 g 、磷酸氫二鉀硫酸鎂 02 g 、8，固體培養(yǎng)基加22g、61 方法12 1 乳酸菌 種2 . 0 g、吐溫80 1 . 0 mL、醋酸鈉 5 . 0 硫酸錳 0 2 g 、蒸餾水 1 000 mL

9、 、 pH 20.0 g 瓊脂。的 活 化與 培 養(yǎng) 將保藏于實驗室的嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌，接種于三角瓶液 體培養(yǎng)基中，置于37 C培養(yǎng)1820 h，待用。12 2 乳酸菌發(fā)酵 鰱魚下腳 料 水 解液 的 工 藝 流 程鰱魚下腳料水解液7裝入250 mL三角瓶中7 100C水浴鍋中殺菌 15 min7冷卻至 40 C7加入蔗糖 調(diào)節(jié)7接種乳酸菌 （1 : 1接種嗜熱鏈球菌及保加利 亞乳桿菌）7恒溫發(fā)酵7滅活7感觀評價12 3 工藝流 程中 各 參 數(shù)的 單因素優(yōu) 化 參照文獻(xiàn) 5， 6，對乳酸菌發(fā)酵鰱魚下腳料水解液的工藝 流程各參數(shù)進(jìn)行單因素試驗。 蔗糖添加量取 1 、24 、 32、2

10、、 3、 4、 5， 乳酸菌接種量 1 、 2、 3、 4、 5%，發(fā)酵溫度35、37、39、42、44 C,發(fā)酵時間40、 48、 56 h ，以水解液感觀評價為指標(biāo)，確定較優(yōu)的 各因素取值范圍，用于響應(yīng)面分析法優(yōu)化的參數(shù)水 平。 感觀評價標(biāo)準(zhǔn)分，以 10 個學(xué)生打分色澤：色澤均勻一致；氣味：有明顯的 滋味：酸甜適中；組織狀態(tài)：表面光滑，7 ：總分 100 平均值為準(zhǔn)。 發(fā)酵乳香氣； 細(xì)膩，凝塊均勻。魚下腳料12 4 響應(yīng)面 分 析法優(yōu) 化 乳 酸菌 發(fā) 酵 鰱水解液的工藝流程 在單因素試驗的基礎(chǔ)上，根據(jù) Box Benhnken 中心組合試驗設(shè)計原理，采用響應(yīng)面 分析法， 以感官品質(zhì)作為評

11、價指標(biāo)， 利用 Design Expert 7.0 軟件在 4 因素 3 水平上對乳酸菌發(fā)酵鰱 魚下腳料水解液的工藝流程中的影響因素蔗糖添 加量、乳酸菌接種量、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間進(jìn)行優(yōu) 化，確定最佳的工藝流程8 。 Box Benhnken 設(shè)計的 因素與水平見表 1 。1 所示。 由2 結(jié)果與分析 21 乳酸菌發(fā)酵鰱魚下腳料水解液的工藝流程單 因素試驗結(jié)果 2 11 蔗糖添 加量 對 水 解液 感 觀 評價 的 影響 蔗 糖添加量對水解液感觀評價的影響如圖圖 1 可知，隨著蔗糖添加量增大，水解液甜度太高， 綜合評分均值降低。蔗糖添加量在1 %3%時綜合評分均值較高，因此選定這 3 個數(shù)值作為

12、響應(yīng)面分析 法優(yōu)化的因素水平。3 個數(shù)值作為的 影響 發(fā)酵 由圖 3發(fā)212 乳 酸菌接 種 量 對 水 解液 感 觀 評價 的 影響 乳酸菌接種量對水解液感觀評價的影響如圖 2 所 示。 由圖 2 可知，隨著乳酸菌接種量增大，水解液酸 度太高，綜合評分均值降低。 乳酸菌接種量在 1 % 3%時綜合評分均值較高，因此選定這 響應(yīng)面分析法優(yōu)化的因素水平。觀 評價3 所示。213 發(fā)酵溫 度對 水 解液 感 溫度對水解液感觀評價的影響如圖 可知，隨著發(fā)酵溫度升高，乳酸菌發(fā)酵速度加快， 酵效果較好， 綜合評分均值較高； 但當(dāng)溫度超過 42 C以后，綜合評分均值呈下降趨勢，可能是發(fā)酵 溫度過高，乳酸菌

13、死亡較多。發(fā)酵溫度在39 、42、44 c時綜合評分均值較高，因此選定這 3 個數(shù)值為響應(yīng) 面分析法優(yōu)化的因素水平。 圖2 乳酸菌接種量對水解液感觀評價的影響 表1 Box-Benhnken 設(shè)計的因素與水平 水平-1 01因素蔗糖添加量（ A）%12 3發(fā)酵溫度（ C）c4244乳酸菌接種量（ B）%12 3發(fā)酵時間（ D） h324048100 908070 6050403020100感觀評價均值/ 分1 2 3 4 5 蔗糖添加量 /% 圖1蔗糖添加量對水解液感觀評價的影響908070605040302010 0 感 觀 評 價 均 值 / 分影響 發(fā)酵41 2 3 4 5 乳酸菌接種量

14、 /% 4176 第 17 期 214 發(fā) 酵 時 間 對 水 解液 感 觀 評價 的 時間對水解液感觀評價的影響如圖 4 所示。 由圖 可知，隨著發(fā)酵時間延長，乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)酸，改善了 水解液風(fēng)味，綜合評分均值增加；但當(dāng)乳酸菌發(fā)酵 時間過長，產(chǎn)酸過多，綜合評分均值呈下降趨勢。酵時間在 32 、40、48 h 時綜合評分均值較高，因此選 定這 3 個數(shù)值作為響應(yīng)面分析法優(yōu)化的因素水平。 22響應(yīng)面優(yōu)化試驗結(jié)果 以綜合感觀評價為指標(biāo)進(jìn)行 Box Benhnken 設(shè) 計結(jié)果見表 2 所示。 利用 Design Expert 7 0 軟件進(jìn) 行回歸分析，得到感觀評價均值和各因素變量之間0034 68

15、7XAXD 0615 00XBX120 87XCXD 2352 42XA的二元回歸方程為： 丫= 1 067 . 803 75 + 29. 760 00 X A 11052 00XB 38148 29XC15737 04X D0720 00X AX B 0503 00X AX C C0116 56XBXD 02 5377 42 XB2 0. 393 79 XC 0 125 49 XDO結(jié)果見表 3 所示。對回歸模型進(jìn)行方程分析，該模型具有統(tǒng)計學(xué)意義(PV0. 000 1 ),失擬項不顯著(P= 0. 083 4 > 0. 05),表明回歸方程擬合情況好、誤差小， 能較好地描述各因素與響應(yīng)

16、值之間的真實關(guān) 系，可以利用該方程確定最優(yōu)的工藝流程。 從各因 素方差分析結(jié)果看，對乳酸菌發(fā)酵鰱魚下腳料水解液的感觀評價均值影響大小依次順序為：發(fā)酵時間（D）發(fā)酵溫度（C）乳酸菌接種量（B）蔗糖添加量（A）,其中發(fā)酵時間（D和發(fā)酵溫度（C）對響應(yīng)值結(jié) 果影響顯著，乳酸菌接種量（B）和蔗糖添加量（A）對 表3 回歸模型的方差分析結(jié)果 方差來源 模型ABCDABACADBC BD CD A2B2 殘差 失擬項 純誤差 總差 平方和1 181.3 2.6710.5354.57549.052.076.330.319.463.4823.3835.9187.5739.29418.3857.8252.994

17、.831 239.11自由度1414102820.430.652.5513.21132.940.501.530.0752.290.845.6645.428.699.51101.304.39均方84.38 2.67 10.5354.57 549.05 2.07 6.33 0.31 9.46 3.4823.38 35.90187.57 39.29418.38 4.13 5.3 1.21 <0.000 1 0.434 8 0.132 7 0.002 7 <0.000 1 0.490 2 0.236 2 0.788 8 0.152 5 0.374 3 0.032 1 0.010 6 <

18、;0.000 1 0.008 1 <0.000 1 0.083 4 顯著性 不顯著Pv 0.05。注：“ * ”表示差異顯著， 表2 Box-Benhnken 試驗設(shè)計與結(jié)果 試驗號11011 12 1314 15 16 1718 19 20 21 22 23242526 27 28 291-11-1-1-1-1-1-1-1-1-1000130010-1 -111 00 綜合評分80.9569.7985.6472.14 85.8282.5091.03 71.0988.4385.7390.5890.4980.9086.59 91.4478.9190.0380.6468.8380.6472.

19、6380.1286.1483.25 83.5184.1483.3388.5889.76C0 0-100-1-1-1-1-1-1-1-1-1-10-1001001009080 706050 403020感觀評價均值/分35 38 41 44發(fā)酵溫度II C圖3發(fā)酵溫度對水解液感觀評價的影響 圖 4發(fā)酵時間對水解液感觀評價的影響100908070605040感觀評價 均 值 / 分4177 湖 北 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué)24 32 40 48 56 發(fā)酵時間 /h 江勝滔等： 響應(yīng)面分析法優(yōu)化乳酸菌發(fā)酵鰱魚下腳料水解液的研究 2013 年（下轉(zhuǎn)第 4217 頁） 響應(yīng)值結(jié)果影響不顯著。各因素響應(yīng)面曲面分析

20、結(jié)果如圖 5 所示。 根據(jù) 所得的模型可預(yù)測得到最優(yōu)的乳酸菌發(fā)酵鰱魚下 腳料水解液的感觀評價均值最高的工藝條件為：蔗 糖添加量 1 80、 乳酸菌接種量 1 97、 發(fā)酵溫度42. 23 C、發(fā)酵時間43 . 04 h，在該條件下感觀評價均 值能達(dá)到 92 08 分。 分別按上述的最優(yōu)工藝條件進(jìn) 行 3 次平行試驗，所得的乳酸菌發(fā)酵鰱魚下腳料水 解液的感觀評價均值為 92 02 分， 與理論預(yù)測值 92 08 分接近，重復(fù)性較好，說明響應(yīng)面優(yōu)化所得的 工藝條件參數(shù)準(zhǔn)確、可靠、可行。3結(jié)果表明，在最優(yōu)工 乳酸菌接種量 1 97、發(fā) 43 04 h 下，水解液感觀 該水解液具有特殊乳酸結(jié)論 通過響

21、應(yīng)面分析法優(yōu)化了乳酸菌發(fā)酵鰱魚下 腳料水解液的最優(yōu)工藝流程。 藝條件蔗糖添加量 1 80、 酵溫度42 . 23 C、發(fā)酵時間 評價均值能達(dá)到 92 02 分，92898683 80 感 觀 評 價 均 值 / 分 1.0 0.50.0-0.5-1.0 -1.0-0.50.00.51.0a)92898683801.00.50.0-0.5-1.0 -1.0-0.50.00.51.092878277721.00.5-0.5-1.0 -1.0-0.50.00.51.0c)92868074681.00.5-0.5-1.0 -1.0-0.50.00.51.0e)92.0088.2584.5080.757

22、7.00感觀評價均值/分1.00.50.0-0.5-1.0 -1.0-0.50.0 0.51.0C B （d）9286807468 感 觀 評 價 均 值 / 分1.00.50.0 -0.5-1.0 -1.0-0.500.51.0D C（f）;b.蔗糖添加量和發(fā)酵溫度對水解a.蔗糖添加量和乳酸菌接種量對水解液感觀評價的影響 液感觀評價的影響；C.蔗糖添加量和發(fā)酵時間對e.乳酸菌水解液感觀評價的影響； d乳酸菌接種量和發(fā)酵溫度對水解液感觀評價的影響;f 發(fā)酵溫接種量和發(fā)酵時間對水解液感觀評價的影響； 度和發(fā)酵時間對水解液感觀評價的影響 圖5 各因素交互作用響應(yīng)曲面圖 4178 第 17 期 發(fā)酵

23、香味和風(fēng)味，酸度、甜度適中，口感良好。 參考文獻(xiàn) 1 朱學(xué)伸，甘 泉 ，肖華黨 ，等乳酸在生鮮牛肉加工中的應(yīng)用 肉類工業(yè)， 2012（6）： 38402 龔鋼明 ， 顧 慧 ， 蔡寶國 魚類加工下腳料的資源化與利用途 徑 J 中國資源綜合利用， 2003， 7（7）：2324J 無錫輕工大學(xué)學(xué) 3 盧紅梅鱈魚下腳料水解液的連續(xù)乳酸發(fā)酵 報， 2004， 23（6）： 103 106J.水利漁業(yè) ，2006, 4 楊秀堅 ，羅遠(yuǎn)洲水產(chǎn)品乳酸液化試驗研究 26（3）： 8283 5 段旭昌，徐懷德，李志成，等乳酸菌發(fā)酵法改良甲魚蛋白酶解液 風(fēng)味的研究 J 中國食品學(xué)報， 2004， 4（4）：39

24、42:6:張曉敏. 帶魚下腳料水解蛋白的制備及其利用研究D.重慶：西南大學(xué)， 2008:7:裘迪紅，周 濤，戴志遠(yuǎn)水解鮐魚蛋白制備濃肽口服液 J.廣州 食品工業(yè)科技， 2001， 17（ 1）： 72 73:8:于曉丹，馬霞，王可，等.利用響應(yīng)面法優(yōu)化Y聚谷氨酸發(fā)酵培養(yǎng)基J.中國釀造，2010 （11） : 132 135 .（責(zé)任編輯 屠 晶） （上接第 4178 頁）葉和土壤中的消解符合一級動力學(xué)特征，在鮮茶葉 中的半衰期為 31 d ，而在土壤中的半衰期為 55 d ，說明噻蟲嗪在鮮茶葉中的消解快于在土壤中的消 解。 茶葉是一種較為特殊的植物，其商品部分僅是 新抽的嫩芽，新芽的生長對噻蟲

25、嗪具有明顯的稀釋 作用，這可能是鮮茶中噻蟲嗪降解快于土壤的主要 原因。 此外，茶葉嫩芽生長于茶樹的頂端，容易接受 太陽光照，也有利于噻蟲嗪的光解13，從而加快了 其在茶葉上的降解。 在同一環(huán)境中， 噻蟲嗪在植 物 作物上的降解速度快于土壤， 這一降解趨勢在 其他研究中已得到證實7 。噻蟲嗪在茶葉及土壤中的殘留量與施藥量、施 藥次數(shù)相關(guān)，其中施藥量對茶葉及土壤中噻蟲嗪最終殘留的影響較大，在施藥后相同時間點、施藥次 數(shù)相同時，高劑量的殘留量高于低劑量。 而施藥量 相同時，施藥次數(shù)對茶葉中噻蟲嗪最終殘留的影響 不大， 1、2 和 3 次施藥處理 7 、14 d 后， 茶葉中噻蟲 嗪最終殘留無明顯差異

26、。 在施藥量相同條件下，隨 著施藥次數(shù)的增加，噻蟲嗪在土壤中的最終殘留量 逐漸降低，其原因可能是多次施加噻蟲嗪后，土壤 中的微生物對噻蟲嗪產(chǎn)生了一定的抵抗力，并有可 能馴化出了某些降解菌，從而適當(dāng)加快了噻蟲嗪在 土壤中的降解速度 14， 15。依照在所建立的C=C0 e- kt方程中， C0值為 0272 9 mg kg ，小于日本“肯定列表制度” 中規(guī)定噻蟲嗪 150 mgkg 的最大殘留限量值。 因此，噻蟲嗪在貴州茶區(qū)的茶葉上進(jìn)行科學(xué)合理使 用，茶葉的產(chǎn)品質(zhì)量是安全的。參考文獻(xiàn)J 中國茶葉， 2009( 7)：J:.現(xiàn)代農(nóng)藥，2002 (1): 7- 1 陳宗懋茶葉農(nóng)藥殘留標(biāo)準(zhǔn)又有新規(guī)定1

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