超聲輔助酶法水解蝦頭蛋白工藝優(yōu)化

蘇玥，段宙位，夏光華，卜浩桐，張培，吳謙，申鉉日，*

（1.海南大學(xué)食品學(xué)院，海南海口570228；2.海南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工設(shè)計(jì)研究所，海南海口571100）

超聲輔助酶法水解蝦頭蛋白工藝優(yōu)化

蘇玥1，段宙位2，夏光華1，卜浩桐1，張培1，吳謙1，申鉉日1，*

（1.海南大學(xué)食品學(xué)院，海南海口570228；2.海南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工設(shè)計(jì)研究所，海南海口571100）

為提取蝦頭蛋白制備蝦味調(diào)味品，提高蝦頭副產(chǎn)物的附加值，優(yōu)化蝦頭酶解工藝。并探討蝦頭酶解液在模擬魚(yú)翅加工中的利用。通過(guò)超聲波輔助木瓜蛋白酶法提取蝦頭蛋白，探討超聲功率、超聲時(shí)間、粒徑、酶解溫度、pH值、料液比、酶添加量、酶解時(shí)間對(duì)蝦頭蛋白水解度的影響，通過(guò)響應(yīng)面試驗(yàn)法優(yōu)化提取工藝。通過(guò)向模擬魚(yú)翅膠液中添加不同含量蝦頭酶解液的水溶液，探討酶解液含量對(duì)模擬魚(yú)翅感官的影響。超聲波輔助酶法提取蝦頭蛋白的最佳提取條件為：按料液比1∶10（g/mL），酶添加量8 000 U/g，粒徑0.2 mm～0.3 mm的蝦頭中添加木瓜蛋白酶，調(diào)節(jié)pH值至7.5，在超聲功率120 W條件下處理20 min后，60℃下酶解時(shí)間3 h，此條件下蝦頭蛋白的水解率可達(dá)65.25%（以蝦頭蛋白質(zhì)量計(jì)）。添加80%蝦頭酶解液制備的模擬魚(yú)翅已具備較優(yōu)的感官特性。

南美白對(duì)蝦蝦頭；超聲波；木瓜蛋白酶；模擬魚(yú)翅

南美白對(duì)蝦（Penaeus vannamei），又名萬(wàn)氏對(duì)蝦，白對(duì)蝦，隸屬對(duì)蝦科對(duì)蝦屬[1]，具有抗逆性強(qiáng)、生長(zhǎng)速度快，肉質(zhì)鮮美等優(yōu)點(diǎn)[2]，在我國(guó)廣泛養(yǎng)殖。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015年南美白對(duì)蝦海水和淡水養(yǎng)殖量分別達(dá)到89.31萬(wàn)噸及73.16萬(wàn)噸[3]。目前我國(guó)的南美白對(duì)蝦主要以冷凍去頭形式出口，在此過(guò)程中產(chǎn)生的蝦頭、蝦殼等副產(chǎn)物約占整蝦質(zhì)量的30%～40%，這些副產(chǎn)物除小部分用于生產(chǎn)飼料和制備甲殼素[4-5]外，絕大部分作為廢棄物丟棄，造成資源浪費(fèi)。因此，如何科學(xué)有效的利用蝦頭、蝦殼等副產(chǎn)物，成為一個(gè)亟需解決的問(wèn)題。

南美白對(duì)蝦蝦頭含有豐富的蛋白質(zhì)、甲殼素、還原糖、氨基酸、蝦青素等[6-7]營(yíng)養(yǎng)成分，具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。目前，國(guó)內(nèi)圍繞蝦頭的利用開(kāi)展了一些研究，如劉素磊[8]等采用木瓜蛋白酶酶解法制備南美白對(duì)蝦蝦頭調(diào)味汁；湯丹劍等[9]利用酶法制備蝦頭調(diào)味品；王尚豪[10]利用酶法制備蝦味香精；孟紹鳳[11]利用蝦頭制作風(fēng)味基料，然而關(guān)于超聲波輔助酶法結(jié)合酶法提取蝦頭蛋白的研究卻少見(jiàn)相關(guān)報(bào)道。因此，本試驗(yàn)以蝦頭為原料，采用超聲波輔助木瓜蛋白酶法提取其中的蛋白，探討超聲功率、酶解溫度、pH值、料液比等因素對(duì)水解度的影響，通過(guò)響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化提取工藝，探討不同酶解液添加量對(duì)于模擬魚(yú)翅的改進(jìn)效果，以期為蝦頭高值化利用提供一條新的途徑。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

冷凍南美白對(duì)蝦蝦頭：海南高遠(yuǎn)食品有限公司；木瓜蛋白酶（40 0000 U/g）：南寧龐博生物工程有限公司；硼酸：廣州化學(xué)試劑廠；酪蛋白：國(guó)藥集團(tuán)上海化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

XO-5200DTD超聲波清洗機(jī)：南京先歐儀器制造有限公司；HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋：常州奧華儀器有限公司；TV-1900/TV-1901雙光束紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)：北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；組織搗碎機(jī)：美國(guó)Waring公司；THZ-22（82型）臺(tái)式恒溫振蕩器：太倉(cāng)市實(shí)驗(yàn)設(shè)備廠。

1.3 方法

1.3.1 蝦頭預(yù)處理

將冷凍的大小均勻的蝦頭解凍、清洗、瀝干，烘干（90℃），過(guò)篩，儲(chǔ)藏，備用。

1.3.2 工藝流程

蝦頭→預(yù)處理→超聲處理→酶法浸提→滅酶→過(guò)濾→取上清液測(cè)定吸光度→優(yōu)化工藝→備用

1.3.3 蝦頭酶解液在模擬魚(yú)翅中的應(yīng)用

1.3.3.1 蝦頭酶解液的去腥處理

依照蝦頭酶解試驗(yàn)的最優(yōu)優(yōu)化條件進(jìn)行制備。將收集好的酶解液浸泡在溫度為30℃的水浴鍋中，加入包有2%紅茶和0.75%NaCl的紗布包，浸泡時(shí)間為180 min，進(jìn)行脫腥處理[12]。

1.3.3.2 模擬魚(yú)翅的制備

參考張雄[13]的試驗(yàn)及預(yù)試驗(yàn)，取9%的海藻酸鈉與9%的明膠混合，在室溫下分別用含有20%、40%、60%、80%、100%蝦頭酶解液的水溶液預(yù)溶脹1 h，然后在60℃下攪拌30 min，形成均勻膠液。使用針管將膠液緩慢擠壓至0.6%的氯化鈣溶液中使之成型，靜置硬化90 min，取出用水洗凈，對(duì)得到的魚(yú)翅產(chǎn)品進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。

1.3.3.3 模擬魚(yú)翅感官評(píng)價(jià)指標(biāo)

感官評(píng)價(jià)由10人評(píng)定小組完成，選取實(shí)驗(yàn)室中對(duì)模擬魚(yú)翅的制作和品質(zhì)有一定經(jīng)驗(yàn)的人員，評(píng)定開(kāi)始前就試驗(yàn)?zāi)康摹⑿庐a(chǎn)品特性和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行簡(jiǎn)短的培訓(xùn)。每個(gè)評(píng)價(jià)員獨(dú)立完成對(duì)供試樣品的評(píng)定，樣品感官品質(zhì)根據(jù)總得分確定。

表1 感官評(píng)分表Table 1 Sensory scoring of simulation shark fin

1.4 計(jì)算

1.4.1 總氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定

根據(jù)GB 5009.5-2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》的方法，采用凱氏定氮法測(cè)定蝦頭總氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

1.4.2 氨基酸態(tài)氮（AAN）質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定

根據(jù)GB/T 5009.39-2003《醬油衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的分析方法》，采用甲醛電位滴定法測(cè)定酶解液中游離氨基酸含量。

AAN含量計(jì)算公式如下：

式中：X為樣品中氨基酸態(tài)氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)，g/g；m為酶解所加入的蝦頭粉質(zhì)量，g；V0為樣品中初始酸度所消耗的氫氧化鈉體積，mL；V1為樣品加入甲醛后消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL；V2為空白試驗(yàn)加入甲醛后消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL；C為氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol/L；0.014為與1.00 mL的1.000 mol/L NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液相當(dāng)?shù)牡馁|(zhì)量，g；50為樣品的稀釋倍數(shù)。

1.4.3 水解度的測(cè)定

蛋白質(zhì)的水解度（DH）代表其在水解過(guò)程中肽鍵被裂解的程度[14]。其計(jì)算式為：

水解度/%=已水解的肽鍵數(shù)/原料中總肽鍵數(shù)× 100=（X1-X0）/（A-X0）×100

式中：A為原料中總氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)，g/g；X1為水解液中氨基酸態(tài)氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)，g/g；X0為原料中游離氨基酸態(tài)氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)，g/g。

1.5 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.5.1 超聲功率對(duì)蝦頭水解度的影響

取粒徑0.2 mm～0.3 mm的蝦頭粉0.5 g，按料液比1∶10（g/mL），酶添加量8 000 U/g添加木瓜蛋白酶，調(diào)節(jié)pH值至7.5，分別在超聲功率48、72、96、120、144 W下處理20 min后，在60℃下酶解3 h，過(guò)濾，取上清液，測(cè)定水解度。

1.5.2 超聲時(shí)間對(duì)蝦頭水解度的影響

取粒徑0.2 mm～0.3 mm的蝦頭粉0.5 g，按料液比1∶10（g/mL），酶添加量8 000 U/g添加木瓜蛋白酶，調(diào)節(jié)pH值至7.5，在超聲功率120 W下分別處理0、15、20、25、30 min后，在60℃下酶解3 h，過(guò)濾，取上清液，測(cè)定水解度。

1.5.3 粒徑對(duì)蝦頭水解度的影響

分別取粒徑大小為小于0.2 mm、0.2 mm～0.3 mm、0.3 mm～0.45 mm、0.45 mm～0.9 mm、大于0.9 mm的蝦頭粉0.5 g，按料液比1∶10（g/mL），酶添加量8 000 U/g添加木瓜蛋白酶，調(diào)節(jié)pH值至7.5，在超聲功率120 W下處理20 min后，在60℃下酶解3 h，過(guò)濾，取上清液，測(cè)定水解度。

1.5.4 酶解溫度對(duì)蝦頭水解度的影響

分別取粒徑0.2 mm～0.3 mm的蝦頭粉0.5 g，按料液比1∶10（g/mL），酶添加量8 000 U/g添加木瓜蛋白酶，調(diào)節(jié)pH值至7.5，在超聲功率120 W下處理20 min后，分別在30、40、50、60、70℃下酶解3 h，過(guò)濾，取上清液，測(cè)定水解度。

1.5.5 酶解pH值對(duì)蝦頭水解度的影響

分別取粒徑0.2 mm～0.3 mm的蝦頭粉0.5 g，按料液比1∶10（g/mL），酶添加量8 000 U/g添加木瓜蛋白酶，分別調(diào)節(jié)pH值至5.5、6.5、7.5、8.5、9.5，在超聲功率120 W下處理20 min后，在60℃下酶解3 h，過(guò)濾，取上清液，測(cè)定水解度。

1.5.6 料液比對(duì)蝦頭水解度的影響

分別取粒徑0.2 mm～0.3 mm的蝦頭粉0.5 g，按料液比1∶4、1∶6、1∶8、1∶10、1∶12（g/mL），酶添加量8 000 U/g添加木瓜蛋白酶，調(diào)節(jié)pH值7.5，在超聲功率120 W下處理20 min后，在60℃下酶解3 h，過(guò)濾，取上清液，測(cè)定水解度。

1.5.7 酶添加量對(duì)蝦頭水解度的影響

分別取粒徑0.2 mm～0.3 mm的蝦頭粉0.5 g，按料液比1∶10（g/mL），酶添加量分別為4 000、6 000、8 000、10 000、12 000 U/g添加木瓜蛋白酶，調(diào)節(jié)pH值7.5，在超聲功率120 W下處理20 min后，在60℃下酶解3 h，過(guò)濾，取上清液，測(cè)定水解度。

1.5.8 酶解時(shí)間對(duì)蝦頭水解度的影響

分別取粒徑0.2 mm～0.3 mm的蝦頭粉0.5 g，按料液比1∶10（g/mL），酶添加量8 000 U/g添加木瓜蛋白酶，調(diào)節(jié)pH值7.5，在超聲功率120 W下處理20 min后，在60℃下分別酶解2、2.5、3、3.5、4 h，過(guò)濾，取上清液，測(cè)定水解度。

1.6 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇超聲時(shí)間、超聲功率、酶解溫度及酶解pH值為自變量，以水解度為響應(yīng)值，根據(jù)Box-Behnken設(shè)計(jì)原理，采用四因素三水平響應(yīng)面分析法進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)，優(yōu)化超聲輔助酶法提取蝦頭蛋白水解液的提取工藝，因素與水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表2。

表2 響應(yīng)面分析法的因素和水平Table 2 Factors and levels used in response surface methodology

1.7 數(shù)據(jù)處理

采用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，所有數(shù)據(jù)均為3次重復(fù)試驗(yàn)的平均值，試驗(yàn)結(jié)果表現(xiàn)為均值±標(biāo)準(zhǔn)差。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 超聲功率對(duì)蝦頭水解度的影響

超聲功率對(duì)蝦頭水解度的影響見(jiàn)圖1。

圖1 超聲功率對(duì)蝦頭水解度的影響Fig.1 Effect of ultrasonic power on degree of hydrolysis of white shrimp head

由圖1可知，隨著功率的增高水解度先增高后降低，在120 W時(shí)取得最大值，這是因?yàn)槌暪β试龃螅涌焖难h(huán)速度，強(qiáng)化傳質(zhì)，同時(shí)增加細(xì)胞的破碎程度，利于蛋白水解；功率過(guò)高，容器內(nèi)瞬間快速升溫，影響了木瓜蛋白酶的活性，水解度下降。超聲功率選擇120 W左右為宜。

2.1.2 超聲時(shí)間對(duì)蝦頭水解度的影響

超聲時(shí)間對(duì)蝦頭水解度的影響見(jiàn)圖2。

圖2 超聲時(shí)間對(duì)蝦頭水解度的影響Fig.2 Effect of ultrasonic time on degree of hydrolysis of white shrimp head

由圖2可知，隨著超聲時(shí)間的增加蝦頭水解度先增加后略有降低，在20 min時(shí)水解度取得最大值。這是因?yàn)楫?dāng)超聲時(shí)間小于20 min時(shí)，由于超聲波的空化作用[15]，產(chǎn)生的氣泡經(jīng)擠壓破裂，瞬間產(chǎn)生極強(qiáng)的機(jī)械剪切力，促進(jìn)蛋白質(zhì)降解，提高了水解效果；當(dāng)超聲時(shí)間大于20 min時(shí)，由于超聲作用時(shí)釋放的高溫高壓時(shí)間較長(zhǎng)，形成較多自由基[16]，攻擊酶分子發(fā)生化學(xué)變化，降低酶活性，進(jìn)而減緩蛋白的水解，降低了水解效果。超聲時(shí)間選擇20 min左右為宜。

經(jīng)過(guò)超聲波輔助酶提取蝦頭蛋白的提取率高于酶法提取蝦頭蛋白的提取率，這與吳素萍等[17]提取燕麥蛋白的效果類(lèi)似；趙艷霞等[18]制備蝦下腳料抗氧化肽的效果類(lèi)似，說(shuō)明適宜強(qiáng)度的超聲處理，能有效提高蝦頭蛋白的水解度。

2.1.3 粒徑對(duì)蝦頭水解度的影響

粒徑對(duì)蝦頭水解度的影響見(jiàn)圖3。

由圖3可知，蝦頭蛋白水解度隨著原料粒徑的減小而增大，當(dāng)粒徑為0.2 mm～0.3 mm時(shí)，再減小粒徑對(duì)水解度影響基本可以忽略。這是因?yàn)槲锪狭皆叫。竟系鞍酌概c底物的接觸面積越大[17]，可以更好地促進(jìn)酶解反應(yīng)，當(dāng)粒徑為0.2 mm～0.3 mm時(shí)，酶與底物已充分接觸，減小粒徑對(duì)蝦頭蛋白水解度影響不大。考慮到生產(chǎn)過(guò)程中的成本，粒徑選擇0.2 mm～0.3 mm為宜。

圖3 粒徑對(duì)蝦頭水解度的影響Fig.3 Effect of particle size on degree of hydrolysis of white shrimp head

2.1.4 酶解溫度對(duì)蝦頭水解度的影響

酶解溫度對(duì)蝦頭水解度的影響見(jiàn)圖4。

圖4 酶解溫度對(duì)蝦頭水解度的影響Fig.4 Effect of enzymolysis temperature on degree of hydrolysis of white shrimp head

由圖4可知隨著酶解溫度的增高，水解度先增高后降低，在60℃時(shí)達(dá)到最高。這是因?yàn)闇囟仁怯绊懨富盍Φ闹饕蛩兀冈谧钸m溫度下活力最高，增加或降低溫度均影響酶活力，木瓜蛋白酶酶解蝦頭蛋白的最適溫度為60℃，此溫度下酶活力最強(qiáng)，最利于蝦頭蛋白水解，這一結(jié)果與劉素磊[8]的試驗(yàn)結(jié)論近似。綜上酶解溫度選取60℃為宜。

2.1.5 pH值對(duì)蝦頭水解度的影響

pH值對(duì)蝦頭水解度的影響見(jiàn)圖5。

由圖5可知，隨著pH值增加，水解度先增加后減小，pH值7.5時(shí)取得最大值。這是因?yàn)閜H是影響酶活力的主要因素，酶在最適pH值下活力最高，木瓜蛋白酶水解蝦頭蛋白的最適pH值為7.5，此pH值下木瓜蛋白酶水解蝦頭能力最強(qiáng)，這一結(jié)果與陳麗花[14]等的試驗(yàn)結(jié)果相同。

圖5 pH值對(duì)蝦頭水解度的影響Fig.5 Effect of enzymolysis pH on degree of hydrolysis of white shrimp head

2.1.6 料液比對(duì)蝦頭水解度的影響

料液比對(duì)蝦頭水解度的影響見(jiàn)圖6。

圖6 料液比對(duì)蝦頭水解度的影響Fig.6 Effect of ratio of material to water on degree of hydrolysis of white shrimp head

由圖6可知，當(dāng)料液比為1∶10（g/mL）時(shí)，隨著液體量的減小蝦頭蛋白水解度逐漸減小；當(dāng)料液比小于1∶10（g/mL）時(shí)，隨著液體量的增大，底物濃度的減小對(duì)水解度影響不大。這是因?yàn)榈孜镔|(zhì)量濃度過(guò)高，水解液黏度過(guò)大，影響酶的擴(kuò)散，對(duì)酶解反應(yīng)有抑制作用[19]。因此，料液比選擇1∶10（g/mL）為宜。

2.1.7 酶添加量對(duì)蝦頭水解度的影響

酶添加量對(duì)蝦頭水解度的影響見(jiàn)圖7。

圖7可知，隨著酶添加量的增加水解度先增高后略微降低。酶添加量對(duì)酶活的影響主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一方面，酶添加量較少時(shí)，增加酶添加量，提高酶與底物的結(jié)合效率，加快反應(yīng)速率；另一方面，酶添加量過(guò)高時(shí)，酶與底物結(jié)合趨于飽和，蝦頭蛋白水解度變化不大，而酶添加量過(guò)高又會(huì)影響酶活性中心對(duì)底物的定位和接近[20]，對(duì)酶活性產(chǎn)生一定的抑制作用，引起水解度略微下降。綜上酶添加量選擇8 000 U/g為宜。

圖7 酶添加量對(duì)蝦頭水解度的影響Fig.7 Effect of enzyme dosage on degree of hydrolysis of white shrimp head

2.1.8 酶解時(shí)間對(duì)蝦頭水解度的影響

酶解時(shí)間對(duì)蝦頭水解度的影響見(jiàn)圖8。

圖8 酶解時(shí)間對(duì)蝦頭水解度的影響Fig.8 Effect of enzymolysis time on degree of hydrolysis of white shrimp head

由圖8可知，隨著酶解時(shí)間的增長(zhǎng)，蝦頭蛋白水解度先增高后趨于平衡，這是因?yàn)? h時(shí)酶解反應(yīng)完全，達(dá)到平衡，增加時(shí)間對(duì)蝦頭蛋白水解度影響不大。酶解時(shí)間為選擇3 h為宜。

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果及方差分析

響應(yīng)面分析試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表3。方差分析見(jiàn)表4。

表3 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果Table 3 Box-Behnken design with experimental results

續(xù)表3 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果Continue table 3 Box-Behnken design with experimental results

運(yùn)用Design-Expert 6.0軟件進(jìn)行二次多元回歸擬合，得到二次多元回歸方程：

由表4可知，此模型的P<0.000 1，響應(yīng)面回歸模型十分顯著，失擬項(xiàng)（P=0.093 0＞0.05）不顯著，說(shuō)明非試驗(yàn)因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響不大。決定系數(shù)R2為0.97，這表明該模型與實(shí)際試驗(yàn)擬合較好，97%的響應(yīng)值變化可以通過(guò)擬合模型進(jìn)行解釋。校正后的決定系數(shù)RAdj2為0.95，與R2接近，說(shuō)明了模型有充分的準(zhǔn)確性和通用性。因此該模型方程在試驗(yàn)范圍內(nèi)，能夠適用于預(yù)測(cè)超聲輔助酶法提取蝦頭蛋白水解液水解度的分析預(yù)測(cè)。從表4還可以看出，一次項(xiàng)A、B、C、D和二次項(xiàng)A2、B2、C2、D2對(duì)水解度影響極顯著，交互項(xiàng)AB、AC、CD對(duì)水解度影響極顯著，交互項(xiàng)AD對(duì)水解度影響顯著；其他因素的影響不顯著。

表4 方差分析Table 4 Analysis of variance

2.2.2 響應(yīng)面分析

各因素交互作用的響應(yīng)面和等高線圖結(jié)果見(jiàn)圖9。

圖9 各因素交互作用的響應(yīng)面和等高線圖Fig.9 Responsesurfaceandcontourplotsshowingtheeffectsofdifferentextractionparametersonthedegreeofhydrolsisofwhiteshimphead

圖9能反映在試驗(yàn)范圍內(nèi)兩因素的交互作用。超聲時(shí)間與超聲功率、超聲時(shí)間與酶解溫度、酶解溫度與酶解pH值交互作用極顯著，超聲時(shí)間與酶解pH值對(duì)水解度影響顯著。超聲時(shí)間與其他因素具有顯著影響，這可能是由于選定的超聲功率較低，超聲波對(duì)于酶結(jié)構(gòu)的改變主要是通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的作用顯現(xiàn)出效果。而酶解時(shí)間與酶解pH值二者之間的相互作用關(guān)系也符合前人的研究。

2.3 最優(yōu)提取工藝驗(yàn)證

通過(guò)模型預(yù)測(cè)超聲輔助酶法提取蝦頭蛋白水解液的最優(yōu)工藝條件為超聲時(shí)間20.37 min、超聲功率129.29 W、酶解溫度58.08℃，酶解pH 7.38，蛋白水解率的預(yù)測(cè)值為66.784 8%。考慮到實(shí)際情況對(duì)上述條件進(jìn)行修正，最終的優(yōu)化條件為超聲時(shí)間20 min、超聲功率120 W、酶解溫度60℃，酶解pH 7.5，在此條件下進(jìn)行3次平行試驗(yàn)驗(yàn)證，水解度為（65.25±0.21）%，與理論預(yù)測(cè)值較接近，說(shuō)明用該模型對(duì)蝦頭蛋白水解液的制備進(jìn)行工藝優(yōu)化具有一定的實(shí)際可操作性。

2.4 酶解液添加量對(duì)模擬魚(yú)翅的影響

酶解液添加量對(duì)模擬魚(yú)翅的影響見(jiàn)圖10。

圖10 酶解液梯度對(duì)模擬魚(yú)翅感官值的影響Fig.10 Effect of enzymatic solution gradient on the sensory value of simulation shark fin

如圖10所示，蝦頭酶解液含有大量的氨基酸，短肽等小分子物質(zhì)，無(wú)法形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，對(duì)模擬魚(yú)翅的凝膠結(jié)構(gòu)幾乎沒(méi)有影響。所以，蝦頭酶解液主要通過(guò)鮮味的調(diào)節(jié)，對(duì)模擬魚(yú)翅的感官值產(chǎn)生較大影響。隨著酶解液含量的增高，模擬魚(yú)翅的鮮味不斷提高，導(dǎo)致感官值不斷上升。在酶解液含量達(dá)80%時(shí)模擬魚(yú)翅的感官值已達(dá)到較高值，與100%的添加量時(shí)的感官值差別較小，所得到模擬魚(yú)翅具有較好的成型性、粗細(xì)均勻、表面光滑、無(wú)腥氣苦味、具有較濃蝦鮮味、口感爽滑、韌性較好。得到的較優(yōu)模擬魚(yú)翅產(chǎn)品與鄧瑞群等[21]在最優(yōu)混合膠液含海藻酸鈉4.0%、明膠2.5%時(shí)，用0.3%的氯化鈣作凝固劑制備的濕態(tài)仿魚(yú)翅（感官值為64.37±0.31）進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品雖在透明度上有所下降，但成型性、滋味及口感方面均有較大的提高，具有更好的應(yīng)用價(jià)值。

3 結(jié)論

以蝦頭為原料，水解度為評(píng)價(jià)指標(biāo)，探討超聲功率、超聲時(shí)間、粒徑、酶解溫度、pH值、料液比、酶添加量、酶解時(shí)間8個(gè)因素對(duì)蝦頭蛋白水解度的影響，在單因素基礎(chǔ)上，通過(guò)響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化工藝。結(jié)果表明，超聲波輔助木瓜蛋白酶提取蝦頭蛋白的最佳工藝條件為：按料液比1∶10（g/mL），酶添加量8 000 U/g，往粒徑0.2 mm～0.3 mm的蝦頭中添加木瓜蛋白酶，調(diào)節(jié)pH值至7.5，在超聲功率120 W條件下處理20 min后，60℃下酶解3 h，此條件下蝦頭蛋白的提取率可達(dá)65.25%（以蝦頭蛋白質(zhì)量計(jì)），說(shuō)明超聲波輔助木瓜蛋白酶是提取蝦頭蛋白的一種有效途徑。通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)添加80%的蝦頭酶解液制備的模擬魚(yú)翅已具備較優(yōu)的感官特性，具有較好的成型性、粗細(xì)均勻、表面光滑、無(wú)腥氣苦味、具有較濃蝦鮮味、口感爽滑、韌性較好，為新型模擬魚(yú)翅的開(kāi)發(fā)提供了方向。

[1]張高靜,韓麗萍,孫劍峰,等.南美白對(duì)蝦營(yíng)養(yǎng)成分分析與評(píng)價(jià)[J].中國(guó)食品學(xué)報(bào),2013,13(8)：254-260

[2]NIRMAL N P,BENJAKUL S.Effect of Ferulic Acid on Inhibition of Polyphenoloxidase and Quality Changes of Pacific White Shrimp (Litopenaeusvannamei)duringIcedStorage[J].Food Chemistry,2009, 116(1)：323-331

[3]農(nóng)業(yè)部漁業(yè)漁政管理局.2016中國(guó)漁業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,2016：32,40

[4]ANGEL U V,JUDITH D E,GEORGINA C S,et al.Screening of Industrial Enzymes for Deproteinization of Shrimp Head for Chitin Recovery[J].Food Science and Biotechnology,2010,19(2)：553-557

[5]MAO Xiangzhao,ZHANG Jing,KAN Feifei,et al.Antioxidant Production and Chitin Recovery from Shrimp Head Fermentation with Streptococcusthermophilus[J].FoodScienceandBiotechnology,2013, 22(4)：1023-1032

[6]任艷艷,張水華.蝦頭酶解及反應(yīng)型蝦味香料的研究[J].中國(guó)食品添加劑,2005(6)：38-45

[7]ZHU Tao,ROW K.Optimization and Application of Liquid Chromatography Determination of Dispersive Liquid-liquid Microextraction Purified Astaxanthin in Shrimp Waste[J].Chemical Research in Chinese Universities,2013,29(3)：429-433

[8]劉素磊.酶解法制備南美白對(duì)蝦蝦頭調(diào)味汁的研究[D].保定：河北農(nóng)業(yè)大學(xué),2014：11-25

[9]湯丹劍,吳漢民,婁永江.酶法制備蝦頭調(diào)味品的研究[J].浙江水產(chǎn)學(xué)院學(xué)報(bào),1998,17(1)：19-24

[10]王尚豪.酶法制備熱反應(yīng)蝦味香精的研究[D].福州：福建農(nóng)林大學(xué),2012：27-44

[11]孟紹鳳.蝦風(fēng)味的分析和蝦風(fēng)味基料的制備[D].無(wú)錫：江南大學(xué), 2006：32-40

[12]段振華,易美華,王志國(guó),等.羅非魚(yú)的加工技術(shù)[J].水產(chǎn)科技情報(bào), 2005,32(6)：250-255

[13]張雄.羅非魚(yú)加工副產(chǎn)物制備模擬魚(yú)翅的技術(shù)研究[D].海口：海南大學(xué),2014：13-14

[14]陳麗花,史旭雯,肖作兵,等.對(duì)蝦頭的酶解研究[J].食品科學(xué), 2008,29(2)：261-265

[15]陳小麗,黃卓烈,何平,等.超聲波對(duì)木瓜蛋白酶催化活性影響的機(jī)理研究[J].應(yīng)用聲學(xué),2008,27(6)：469-474

[16]黃六容,馬海樂(lè),穆麗君,等.超聲波對(duì)木瓜蛋白酶的活性及動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)參數(shù)的影響[J].高校化學(xué)工程學(xué)報(bào),2012,26(1)：89-92

[17]吳素萍.超聲輔助酶法提取燕麥蛋白的研究[J].糧食與飼料工業(yè), 2007(9)：22-25

[18]趙艷霞.超聲預(yù)處理蝦下腳料制備抗氧化肽工藝研究[J].化工管理,2014(3)：200,202

[19]丁小燕,張?chǎng)?陳延鋒,等.復(fù)合風(fēng)味蛋白酶水解雞骨泥工藝條件的研究[J].中國(guó)食品學(xué)報(bào),2006,6(1)：88-92

[20]朱珊珊,李鐵,王永華,等.磷脂酶A1的固定化及應(yīng)用研究[J].中國(guó)油脂,2010,35(12)：33-37

[21]鄧瑞群,蘇祥嘉,潘杰飛,等.仿魚(yú)翅的研制[J].食品科學(xué),2001,22 (7)：44-47

Optimization of Hydrolyzation Technology of White Shrimp Head Protein by Enzyme Assisted Ultrasonic Treatment

SU Yue1，DUAN Zhou-wei2，XIA Guang-hua1，BU Hao-tong1，ZHANG Pei1，WU Qian1，SHEN Xuan-ri1，*（1.College of Food Science and Technology，Hainan University，Haikou 570228，Hainan，China；2.Institute of Processing&Design of Agroproducts，Hainan Academy of Agricultural Science，Haikou 571100，Hainan，China）

In order to recover protein to product shrimp spices for explore added value of white shrimp head，the enzymatic hydrolysis process of the protein of white shrimp head was studied.And the use of shrimp head hydrolyzate in simulated shark fin processing was also studied.The white shrimp head powder was hydrolyzed with papain assisted by ultrasonic method，and the effects of ultrasonic power，ultrasonic time，particle size，enzymolysis temperature，enzymolysis pH，ratio of material to water，enzyme dosage（papain）as well as enzymolysis time on extraction rate of white shrimp head peptides were studied.The effect of the content of the hydrolyzate on the simulated shark fin was also studied by adding different solutions of the shrimp head hydrolyzate to the simulated shark fin glue.By single-factor experiment and Box-Behnken design experiment，the optimal extraction conditions were found as follows：ultrasonic power 120 W，ultrasonic time 20 min，particle size 0.2 mm-0.3 mm，enzymolysis temperature 60℃，enzymolysis pH 7.5，ratio of material to water 1∶10 g/mL，enzyme dosage（papain）8 000 U/g，enzymolysis time 3 h.Under these conditions，the extraction rate of white shrimp head peptides could a mount to 65.25% （to white shrimp head protein mass）.The simulated shark fin prepared with 80%shrimp head hydrolyzate had better sensory characteristics.

white shrimp Penaeus vannamei head；ultrasonic；papain；simulation shark fin

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.12.011

2017-03-28

蘇玥（1992—），男（漢），碩士研究生，研究方向：水產(chǎn)品貯藏及加工工程。

*通信作者：申鉉日（1968—），男，教授，博士，研究方向：海洋生物資源利用、食品科學(xué)、組織工程學(xué)。