虾蟹下脚料制备海鲜调味基料的酶解工艺研究

郑红，陈日春，黄秀娟，陈兴才

（福州市食品工业研究所，福建 福州 350013）

虾、蟹等甲壳类加工的废弃物——虾壳、蟹壳等，地球上每年生成量达1 000 亿t，目前利用率很低[1]。我国虾、蟹资源丰富，随着虾、蟹加工业的发展，产生了越来越多的下脚料。这些下脚料仅有一部分被加工成饲料，产品附加值低；而更多的则被废弃[2-3]。有研究表明[4-5]，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、蟹蛋白资源的提取及深加工方面发展较慢，制约发展的瓶颈是生物蛋白资源提取方法落后[3]。超微粉碎技术是国内外食品加工的高科技尖端技术。由于经过超微粉碎后的原料，具有极大的比表面，在生物、化学等反应过程中，反应接触的面积大大增加了，因而可以提高酶解过程的反应速度，在生产中节约了时间，提高了效率[6]。

本文以虾、蟹加工下脚料为原料，采用超微粉碎技术结合复合酶解的方法制备海鲜调味基料，以期达到提升虾、蟹产品附加值和减少废弃物造成的环境污染之目的。

1 材料和方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料

虾、蟹壳：冻品,福清市东威水产食品有限公司；风味蛋白酶：诺维信中国投资有限公司，经测定酶活为7.05 万U/g；复合蛋白酶：诺维信中国投资有限公司，经测定酶活为27.7 万U/g；盐酸、氢氧化钠均为国产分析纯。

1.1.2 主要仪器与设备

SQ119 型捣碎机：上海西贝乐设备有限公司；JF MB-100A 胶体磨：温州正展机械公司；ZD30-32C6 高速管式离心机：上海安亭科学仪器厂；DKZ-2 恒温振荡水槽：上海精宏实验设备有限公司；2D-2 型自动电位滴定仪：上海精密科学仪器有限公司；SPD-20A 高效液相色谱仪：日本岛津。

1.2 方法

1.2.1 工艺流程

虾、蟹下脚料→解冻→清洗→绞碎→超微粉碎→煮↓费调味←灭菌←成品←包装←灭酶←酶解←冷却

1.2.2 酶解工艺

将冷冻的虾、蟹壳在自然条件下解冻、清洗、绞碎，在单因素实验基础上，选用虾、蟹壳质量∶水的质量（简称料液比）=1∶1 过胶体磨，先粗磨后细磨，细磨时，胶体磨的目数设定值为300 目。将得到的匀浆置于恒温振荡水浴锅中进行酶解试验。在其它因素相同的条件下，改变所要测定因素，以氨基酸利用率表征其反应程度。酶解完成后，置于100 ℃水浴中灭酶10 min，对酶解液进行分析。

1.2.3 感官评价方法

以酶解液的香气、滋味为指标进行感官评分，由12 名相关专业人员对酶解液进行综合评价，并就可接受性进行综合评分。

1.2.4 分析方法

1）蛋白质的测定：GB/T5009.5《凯氏定氮法》。

2）氨基态氮的测定：GB/T5009.39《甲醛滴定法》。

3）酶活力的测定：SB/T10317-1999《福林法》。

4）氨基酸利用率的计算公式

氨基酸利用率=(水解液中的总游离氮基酸态氮含量/原料中的总氮量)×100%。

2 结果与讨论

2.1 酶种类对酶解效果的影响

酶种类对酶解效果的影响见表1。

表1 酶种类对酶解液的氨基酸利用率和风味的影响Table 1 The effect of enzyme species on the availabilities of amino acids and flavour of enzymatic hydrolysate

从表1 可以看出，复合蛋白酶与风味蛋白混合使用时，虾、蟹下脚料的氨基酸利用率较高，且酶解液的风味较好。这可能与酶的性质有关，复合蛋白酶的主要成分为内肽酶，形成较多的低聚肽，易使产品有苦味；风味蛋白酶的主要成分为端肽酶，形成的主要为氨基酸，主要为鲜味，苦味不明显[7]。

2.2 复合酶水解工艺的优化

2.2.1 试验安排和试验结果

影响酶解效果的因素很多，诸如酶解温度、pH、底物浓度、酶的种类、酶的添加量、酶解时间和底物颗粒细度等。在单因素试验的基础上，固定酶解pH 为6.0～7.0，料液比为1∶1，选取酶解温度、加酶量、酶解时间3个因素作为研究对象，采用三因素三水平的响应面分析法。试验因素水平设计见表1，试验安排及结果见表2。

表2 中心组合设计的因素与水平表Table 2 Process variables and their levels used in centralcomposite design

表3 响应面分析方案及分析结果Table 3 Experimental design and results of response surface design

2.2.2 二次回归模型拟合及方差分析

根据表3 的试验结果，以氨基酸利用率(%)为响应值，运用Design-Expert 7.1.6 软件对响应值与各因素的编码值进行拟合，得到的方差分析如表4 所示，并确定了回归方程的系数，该试验的回归方程如下：

表4 方差分析表Table 4 Analysis of variance

图1 酶解温度和酶加量对氨基酸利用率的影响Fig.1 The interactive effects of hydrolysis temperature and enzyme dosage on availabilities of amino acids of shrimp&crab shell

2.2.3 响应面分析

从图1、图2 和图3 中可以看出所要寻找的最佳值，在所设定的试验条件范围内，为了确定最佳点的值，对回归方程取一阶偏导等于零，整理得方程组如下：

解此方程组得，X1=-0.20，X2=1.15，X3=0.10，即起始酶解温度54 ℃，加酶量0.515 wt%，酶解时间2.55 h，氨基酸利用率为46.12%。考虑到实际操作的条件，确定虾、蟹下脚料水解的最佳工艺参数为：酶解pH 为6.0～7.0，料液比为1∶1，酶解温度54 ℃，加酶量0.5 wt%，酶解时间2.5 h，在此工艺条件下重复试验3 次，得到平均氨基酸利用率为46.21%，与模型预测值接近，相对误差仅为0.20%，说明了该模型预测的准确性。

图2 酶解温度和酶解时间对氨基酸利用率的影响Fig.2 The interactive effects of hydrolysis temperature and time on availabilities of amino acids of shrimp&crab shell

图3 加酶量和酶解时间对氨基酸利用率的影响Fig.3 The interactive effects of enzyme dosage and hydrolysis time on availabilities of amino acids of shrimp&crab shell

2.2.4 最佳工艺条件下水解液的氨基酸组成

本研究测定了最佳工艺条件下，即超微粉碎结合复合酶解法（酶解最佳参数：pH6.0～7.0，料液比1∶1，温度54 ℃，加酶量0.5 wt%，时间2.5 h）得到的酶解液中的氨基酸组成，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

从表5 可以看出，酶解液中游离氨基酸含量丰富，其中含有大量的甘氨酸、精氨酸、丙氨酸、赖氨酸和亮氨酸，是很好的风味成分，可作为一种海鲜调味基料使用。

3 结论

1）通过对各种蛋白酶制剂的筛选研究，并结合复合酶解，实验得出复合蛋白酶和风味蛋白酶的配比为1∶3 时，虾、蟹下脚料的酶解效果最好。

2）在单因素实验基础上，进行了三因素三水平的中心组合实验，并利用响应面分析法确定了最佳的水解工艺条件：酶解pH 为6.0～7.0，料液比为1∶1，酶解温度54 ℃，加酶量0.5 wt%，酶解时间2.5 h，此时虾、蟹下脚料的氨基酸利用率为46.21%。

3）虾、蟹下脚料的酶解液中氨基酸含量丰富，且含有大量的风味氨基酸，可作为一种海鲜调味基料使用。

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[4]谢超,林琳,唐君.虾下脚料制备虾味香料的酶解工艺技术研究[J].肉类研究,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]成坚,刘晓艳.酶解方法对鸡肉风味的影响[J].食品工业科技,2005(2)：82-84