蝦蟹下腳料制備海鮮調味基料的酶解工藝研究

鄭紅，陳日春，黃秀娟，陳興才

（福州市食品工業研究所，福建 福州 350013）

蝦、蟹等甲殼類加工的廢棄物——蝦殼、蟹殼等，地球上每年生成量達1 000 億t，目前利用率很低[1]。我國蝦、蟹資源豐富，隨著蝦、蟹加工業的發展，產生了越來越多的下腳料。這些下腳料僅有一部分被加工成飼料，產品附加值低；而更多的則被廢棄[2-3]。有研究表明[4-5]，蝦、蟹類下腳料中含有多種營養成分，尤其是蛋白質含量豐富，是優良的食物資源。

當前，我國在蝦、蟹蛋白資源的提取及深加工方面發展較慢，制約發展的瓶頸是生物蛋白資源提取方法落后[3]。超微粉碎技術是國內外食品加工的高科技尖端技術。由于經過超微粉碎后的原料，具有極大的比表面，在生物、化學等反應過程中，反應接觸的面積大大增加了，因而可以提高酶解過程的反應速度，在生產中節約了時間，提高了效率[6]。

本文以蝦、蟹加工下腳料為原料，采用超微粉碎技術結合復合酶解的方法制備海鮮調味基料，以期達到提升蝦、蟹產品附加值和減少廢棄物造成的環境污染之目的。

1 材料和方法

1.1 材料與設備

1.1.1 材料

蝦、蟹殼：凍品,福清市東威水產食品有限公司；風味蛋白酶：諾維信中國投資有限公司，經測定酶活為7.05 萬U/g；復合蛋白酶：諾維信中國投資有限公司，經測定酶活為27.7 萬U/g；鹽酸、氫氧化鈉均為國產分析純。

1.1.2 主要儀器與設備

SQ119 型搗碎機：上海西貝樂設備有限公司；JF MB-100A 膠體磨：溫州正展機械公司；ZD30-32C6 高速管式離心機：上海安亭科學儀器廠；DKZ-2 恒溫振蕩水槽：上海精宏實驗設備有限公司；2D-2 型自動電位滴定儀：上海精密科學儀器有限公司；SPD-20A 高效液相色譜儀：日本島津。

1.2 方法

1.2.1 工藝流程

蝦、蟹下腳料→解凍→清洗→絞碎→超微粉碎→煮↓費調味←滅菌←成品←包裝←滅酶←酶解←冷卻

1.2.2 酶解工藝

將冷凍的蝦、蟹殼在自然條件下解凍、清洗、絞碎，在單因素實驗基礎上，選用蝦、蟹殼質量∶水的質量（簡稱料液比）=1∶1 過膠體磨，先粗磨后細磨，細磨時，膠體磨的目數設定值為300 目。將得到的勻漿置于恒溫振蕩水浴鍋中進行酶解試驗。在其它因素相同的條件下，改變所要測定因素，以氨基酸利用率表征其反應程度。酶解完成后，置于100 ℃水浴中滅酶10 min，對酶解液進行分析。

1.2.3 感官評價方法

以酶解液的香氣、滋味為指標進行感官評分，由12 名相關專業人員對酶解液進行綜合評價，并就可接受性進行綜合評分。

1.2.4 分析方法

1）蛋白質的測定：GB/T5009.5《凱氏定氮法》。

2）氨基態氮的測定：GB/T5009.39《甲醛滴定法》。

3）酶活力的測定：SB/T10317-1999《福林法》。

4）氨基酸利用率的計算公式

氨基酸利用率=(水解液中的總游離氮基酸態氮含量/原料中的總氮量)×100%。

2 結果與討論

2.1 酶種類對酶解效果的影響

酶種類對酶解效果的影響見表1。

表1 酶種類對酶解液的氨基酸利用率和風味的影響Table 1 The effect of enzyme species on the availabilities of amino acids and flavour of enzymatic hydrolysate

從表1 可以看出，復合蛋白酶與風味蛋白混合使用時，蝦、蟹下腳料的氨基酸利用率較高，且酶解液的風味較好。這可能與酶的性質有關，復合蛋白酶的主要成分為內肽酶，形成較多的低聚肽，易使產品有苦味；風味蛋白酶的主要成分為端肽酶，形成的主要為氨基酸，主要為鮮味，苦味不明顯[7]。

2.2 復合酶水解工藝的優化

2.2.1 試驗安排和試驗結果

影響酶解效果的因素很多，諸如酶解溫度、pH、底物濃度、酶的種類、酶的添加量、酶解時間和底物顆粒細度等。在單因素試驗的基礎上，固定酶解pH 為6.0～7.0，料液比為1∶1，選取酶解溫度、加酶量、酶解時間3個因素作為研究對象，采用三因素三水平的響應面分析法。試驗因素水平設計見表1，試驗安排及結果見表2。

表2 中心組合設計的因素與水平表Table 2 Process variables and their levels used in centralcomposite design

表3 響應面分析方案及分析結果Table 3 Experimental design and results of response surface design

2.2.2 二次回歸模型擬合及方差分析

根據表3 的試驗結果，以氨基酸利用率(%)為響應值，運用Design-Expert 7.1.6 軟件對響應值與各因素的編碼值進行擬合，得到的方差分析如表4 所示，并確定了回歸方程的系數，該試驗的回歸方程如下：

表4 方差分析表Table 4 Analysis of variance

圖1 酶解溫度和酶加量對氨基酸利用率的影響Fig.1 The interactive effects of hydrolysis temperature and enzyme dosage on availabilities of amino acids of shrimp&crab shell

2.2.3 響應面分析

從圖1、圖2 和圖3 中可以看出所要尋找的最佳值，在所設定的試驗條件范圍內，為了確定最佳點的值，對回歸方程取一階偏導等于零，整理得方程組如下：

解此方程組得，X1=-0.20，X2=1.15，X3=0.10，即起始酶解溫度54 ℃，加酶量0.515 wt%，酶解時間2.55 h，氨基酸利用率為46.12%。考慮到實際操作的條件，確定蝦、蟹下腳料水解的最佳工藝參數為：酶解pH 為6.0～7.0，料液比為1∶1，酶解溫度54 ℃，加酶量0.5 wt%，酶解時間2.5 h，在此工藝條件下重復試驗3 次，得到平均氨基酸利用率為46.21%，與模型預測值接近，相對誤差僅為0.20%，說明了該模型預測的準確性。

圖2 酶解溫度和酶解時間對氨基酸利用率的影響Fig.2 The interactive effects of hydrolysis temperature and time on availabilities of amino acids of shrimp&crab shell

圖3 加酶量和酶解時間對氨基酸利用率的影響Fig.3 The interactive effects of enzyme dosage and hydrolysis time on availabilities of amino acids of shrimp&crab shell

2.2.4 最佳工藝條件下水解液的氨基酸組成

本研究測定了最佳工藝條件下，即超微粉碎結合復合酶解法（酶解最佳參數：pH6.0～7.0，料液比1∶1，溫度54 ℃，加酶量0.5 wt%，時間2.5 h）得到的酶解液中的氨基酸組成，如表5 所示。

表5 酶解液的氨基酸成分分析Table 5 Analysis on Amino Acids in the enzymatic hydrolysate

從表5 可以看出，酶解液中游離氨基酸含量豐富，其中含有大量的甘氨酸、精氨酸、丙氨酸、賴氨酸和亮氨酸，是很好的風味成分，可作為一種海鮮調味基料使用。

3 結論

1）通過對各種蛋白酶制劑的篩選研究，并結合復合酶解，實驗得出復合蛋白酶和風味蛋白酶的配比為1∶3 時，蝦、蟹下腳料的酶解效果最好。

2）在單因素實驗基礎上，進行了三因素三水平的中心組合實驗，并利用響應面分析法確定了最佳的水解工藝條件：酶解pH 為6.0～7.0，料液比為1∶1，酶解溫度54 ℃，加酶量0.5 wt%，酶解時間2.5 h，此時蝦、蟹下腳料的氨基酸利用率為46.21%。

3）蝦、蟹下腳料的酶解液中氨基酸含量豐富，且含有大量的風味氨基酸，可作為一種海鮮調味基料使用。

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[2]隋偉,張連富.酶解蝦加工下腳料工藝的研究[J].中國調味品,2005(12)：54-57

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[4]謝超,林琳,唐君.蝦下腳料制備蝦味香料的酶解工藝技術研究[J].肉類研究,2009(9)：40-42

[5]Shahidi F,Synowiecki J.Isolation and Characterization of Nuterients and Value-added Products from Snow Crab(chinoecetes opilio)and Shrimp(Pandalus borealis)Processing Discards[J].Journal of agricultural and food chemistry,1991,39(8)：1527-1532

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[7]成堅,劉曉艷.酶解方法對雞肉風味的影響[J].食品工業科技,2005(2)：82-84