鱿鱼足酶法去皮工艺的优化

王丽丽 杨宪时 李学英 迟 海

（1.中国水产科学研究院东海水产研究所，上海 200090；2.大连海洋大学食品学院，辽宁 大连 116023）

鱿鱼又名柔鱼、枪乌贼，软体动物类，是目前世界上最具开发潜力的大洋海产品之一［1］。鱿鱼不仅捕获量大，而且营养丰富，含有15%～19%的蛋白质，11%～15%的脂肪，及钙、磷、硒、锰、铜等矿物质［2］。鱿鱼可食部分达80%以上，是可利用率较高的肉类资源。近年受全球经济下滑的影响，国际鱿鱼市场疲软，鱿鱼鲜销量直线下跌，而鱿鱼加工产业却快速发展起来［3］。但是一直以来鱿鱼的加工利用基本停留在其胴体上，足、耳、内脏等一些加工副产物则作为低价副产品被加工成饲料或扔掉［4］。其中鱿鱼足表皮层厚，颜色深黑且吸盘不易去除，其去皮问题一直是鱿鱼加工企业较难解决的问题。有学者［5］通过单因素试验或者单因素结合正交试验研究过鱿鱼胴体酶法去皮工艺，虽然去皮效果理想，但是由于鱿鱼足质地、结构的特殊性，其工艺不适合应用在鱿鱼足去皮环节上。目前企业多采用木瓜蛋白酶酶解和人工结合的方法去除足表皮，但是这种方法消耗大量人力财力，效率极低。目前纯粹用酶水解鱿鱼足去皮工艺的研究尚未见报道。

鱿鱼足去皮效果最直接有效的评价指标即产品色泽，白而有光泽为最好。Lab颜色空间是当前最常用的测定物体颜色的色空间之一［6］。该色空间由直角坐标L＊、a＊、b＊构成，其中L＊轴表示颜色明度，L＊＝0表示黑色，L＊＝100表示白色，即L＊值越高说明样品越白［7］。 但在实际生产中，不能只考虑色泽指标，还要兼顾肌肉组织质构和得率变化。本试验通过对比中性蛋白酶、木瓜蛋白酶、碱性蛋白酶、动物蛋白水解酶对鱿鱼足酶解去皮的效果，选择去皮效果较好且宜于工业化生产的酶种，以L＊值结合感官评分为双重指标，采用单因素考察和响应面分析优化鱿鱼足去皮工艺，以达到充分利用鱿鱼资源，提高鱿鱼加工企业经济效益的目的。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料与试剂

秘鲁鱿鱼足：舟山市越洋食品有限公司；

动物蛋白水解酶（实测酶活力157 873U／g），中性蛋白酶（实测酶活力173 418U／g），木瓜蛋白酶（实测酶活力743 365U／g），碱性蛋白酶（实测酶活力187 417U／g）：广西南宁庞博生物工程有限公司；

硫酸铜、甲醛、氢氧化钠、盐酸等：分析纯，国药集团化学试剂有限公司。

1.1.2 主要仪器设备

数显恒温水浴锅：HH－6型，常州国华电器有限公司；

恒温磁力搅拌器：5－2型，上海梅颖浦仪器仪表制造有限公司；

电子天平：FA1004A型，上海精天电子仪器有限公司；

pH值／温度测量仪：Testo 230型，德图仪器上海有限公司；

色差仪：Chroma Meter CR－400型，日本美能达公司；

质构仪：TMS－Pro型，美国 Food Technology Corporation公司；

便携式色差仪：S560型，美国MicroOptix公司。

1.2 方法

1.2.1 原料预处理 将鱿鱼足流水解冻，选取粗细相同，表皮色泽相近的，清洗干净，切成20cm左右的小段，备用。

1.2.2 蛋白酶活力的测定及筛选 根据文献［8］测定酶活力并在料液比2∶10（m∶V）、加酶量0.30%的条件下，选用中性蛋白酶、木瓜蛋白酶、碱性蛋白酶及动物蛋白水解酶4种蛋白酶分别在各自最适作用条件［9］下对鱿鱼足进行酶解去皮30min，以酶解去皮后L＊和感官评分为指标进行比较，选取最优酶。

1.2.3 优选酶酶解工艺的单因素试验 考虑到实际生产的便利性和优选酶动物蛋白水解酶作用特性，试验pH选7。以感官评分和色差中的L＊值为评价指标，考察料液比、温度、时间、加酶量对鱿鱼足酶解去皮效果的影响。基本条件为温度60℃、时间30min、加酶量0.20%，改变其中一个条件，其他条件不变，分别考察各因素影响水平。其中各因素水平梯度为料液比1∶10，2∶10，3∶10，4∶10，5∶10，6∶10（m∶V）；温度45，50，55，60，65，70℃；加酶量0.05%，0.10%，0.15%，0.20%，0.25%，0.30%；时间10，20，30，40，50，60min。在单因素的基础上，选取对去皮效果影响较大的因素作为考察变量，以产品感官评分和L＊值作为响应值设计响应面优化酶解鱿鱼足去皮工艺。

1.2.4 色差的测定 使用美国 Microptix Corporation S560型色差仪测定样品的L＊、a＊、b＊值。其中，L＊表示亮度，即样品黑白度；＋a＊表示红，－a＊表示绿；＋b＊表示黄，－b＊表示蓝。

1.2.5 感官评定方法 由12人组成评定小组采用双盲法［10－12］以肌肉色泽、皮肉脱离程度、组织硬度为感官评评定指标对酶解产品进行打分，评定之前需对评价员进行培训，明确本试验的目的意义以及感官评定的指标，评测过程中，各位评价员之间不允许讨论交流。1.2.6 对照组与优化组质构和颜色的对比验证 将未经处理的对照组和试验最终优化得到的样品切成20mm×20mm×20mm的方块，使用TMS－Pro型质构仪对样品进行TPA试验，采用P／5柱形探头，测试速度为60mm／min，应变量为50%［13］，触发力为0.2N，每组平均测定10次。

表1 感官评分标准Table 1 The criteria of sensory evaluation

使用便携式色差仪对对照组和优化组鱿鱼足肌肉直接进行颜色（RGB）测定。

1.2.7 数据分析 单因素试验数据用 Microsoft Excel 2007进行分析，测定数据每组至少采用9个平行。结果以平均值±标准偏差表示。响应面优化试验用 Design－expert 8.0.6软件对数据进行相关分析。

2 结果与分析

2.1 蛋白酶的筛选

酶的种类对L＊值和感官评分的影响见表2。由表2可知，不同酶水解鱿鱼足去皮效果有明显的不同，其中动物蛋白水解酶效果最好，其次为中性蛋白酶、木瓜蛋白酶，碱性蛋白酶的效果最差。这可能是由于动物蛋白水解酶主要由蛋白内切酶、外切酶和风味酶等组成，可通过内切酶从中间切断蛋白内部的肽链和外切酶从多肽链的末端切断释放氨基酸，从而使酶作用效果更好。根据比较结果，试验选取动物蛋白水解酶作为鱿鱼足去皮工艺的优选酶。

2.2 优选酶酶解工艺的单因素试验结果分析

2.2.1 料液比对酶解去皮效果的影响 图1是不同料液比下的样品L＊值和感官评分结果。由图1可知，当料液比在1∶10～2∶10（m∶V）时，L＊值和感官评分随料液比的增加而迅速增长，当料液比大于2∶10（m∶V）时，感官评分逐渐减小，L＊值变化不明显，可能是因为单位面积的物料结合的酶量已经过饱和而抑制了酶解反应速率。影响酶解效果的因素有料液比、加酶量、温度、时间、pH等，但是在工厂实际生产中，料液比极难控制在特定数值上，而且参考徐锦等［14］和马小燕等［15］在动物蛋白水解酶水解肉类产品的研究中料液比均为2∶10（m∶V），故本试验料液比确定为2∶10（m∶V）而不再做进一步的响应面优化分析。

表2 酶的种类对L＊值和感官评分的影响Table 2 Effect of enzyme on the L＊ value and sensory evaluation value

2.2.2 温度对酶解去皮效果的影响 酶类为活细胞产生的具有生物催化功能的有机物质有自己的最适反应温度，在此温度时，酶具有最高的催化效率，但高于最适温度后，酶的催化能力会迅速下降。由图2可知，L＊值随温度升高而一直增大，说明鱿鱼足的颜色一直在变白。感官评分随着酶解温度升高亦显著增加，并于60℃时感官评分达到最大值。但是虽然在大于60℃时，酶的催化能力有所下降，但是不明显，可能是由于所选温度范围尚未达到动物蛋白水解酶大量失活所需温度。从试验数据可以看出酶解最适温度为60℃，这与刘小玲等［16］和危贵茂等［17］研究的动物蛋白水解酶作用最适温度一致。

2.2.3 加酶量对酶解去皮效果的影响 感官评分和L＊值随加酶量的变化结果见图3。由图3可知，当加酶量从0.05%增加到0.20%时，L＊值和感官评分随之增加，但添加量大于0.20%后，两者趋于平缓，几乎没有变化。理论上酶加量越大，酶对鱿鱼足的水解程度就越深，酶除了水解表皮蛋白还会水解肌肉蛋白，这样感官评分就会降低。但是该单因素试验中感官评分最终趋于平缓而未有明显下降，这可能是因为试验设计的时间较短，使鱿鱼足肌肉蛋白未受到酶的水解作用。经分析本试验最适加酶量定为0.20%。

图1 L＊值和感官评分随料液比变化曲线Figure 1 Effect of material／liquid ratio on the L＊value and sensory evaluation value

图2 L＊值和感官评分随温度变化曲线Figure 2 Effect of reaction temperature on the L＊value and sensory evaluation value

图3 L＊值和感官评分随加酶量变化曲线Figure 3 Effect of enzyme dosage on the L＊value and sensory evaluation value

2.2.4 水解时间对酶解去皮效果的影响 样品在酶解液中浸泡时间越长，鱿鱼足质地受到的影响也就越大。由图4可知，随着酶解温度的延长，酶解去皮效果明显提高，尤其L＊值一直在增大。但是当时间大于40min后，感官评分随着时间的延长而减小，这是由于随着酶解时间的延长，鱿鱼足变软，失去弹性，直接影响到产品的感官质量。因此，本试验选取40min作为最适酶解时间。

图4 L＊值和感官评分随时间变化曲线Figure 4 Effect of reaction time on the L＊ value and sensory evaluation value

2.3 优选酶酶解鱿鱼足去皮工艺响应面优化分析

根据单因素试验结果，选取对酶解效果影响较大的加酶量、温度、时间作为考察变量，L＊值（Y1）、感官评分（Y2）为响应值，设计得到三因素三水平的二次回归方程，拟合自变量和两个因变量之间的函数关系，利用响应曲面分析法优化鱿鱼足酶法去皮工艺。试验设计因素水平见表3。

表3 鱿鱼足酶解去皮响应面设计因素和水平Table 3 Factors and levels in the response surface design

以L＊值（Y1）、感官评分（Y2）为响应值，按照“1.2.3”Box－Benhnken设计进行的试验结果见表4。通过Design－expert 8.0.6软件对响应值与各因素的编码值进行回归拟合后，得到回归式：

表4 响应面分析方案及试验结果Table 4 Response surface design layout and experimental results

对二次回归方程进行方差分析，结果见表5和表6。由表5可知，以L＊值为响应值建立的回归模型具有较高的显著性（P＜0.000 1），失拟项不显著（P＝0.213 0＞0.05），模型相关系数R2＝97.54%，修正相关系数R2Adj＝95.33%；由表6可知，以感官评分为指标建立的回归模型亦具有很高的显著性（P＜0.000 1），失拟项不显著（P＝0.117 9＞0.05），模型的相关系数R2＝98.84%，修正相关系数R2Adj＝97.80%，说明模型的拟合程度好，试验误差小，可用来分析和预测鱿鱼足酶法去皮的工艺效果［18－20］。由模型系数显著性检验结果可知，模型的一次项A、B、C对L＊值和感官评分的线性效应极显著，二次项 A2、B2对工艺的曲面效应极显著，但是3个因素的交互作用效果不显著。表明各因素对鱿鱼足酶法去皮工艺的影响不是简单的线性关系。从各变量显著性检验P值的大小，可以看出酶解温度和酶添加量对鱿鱼足酶解去皮工艺的影响大于酶解时间对其的影响。

2.4 优选酶酶解鱿鱼足去皮工艺的优化组合

设定3因素的取值范围：加酶量0.15%～0.25%、酶解温度55～65℃、时间30～50min，并将L＊值、感官评分设定为最大值，Design－expert 8.0.6软件给出的最优工艺参数为酶添加量0.25%、温度61.54℃、时间45min，其理论L＊值为89.93，感官评分值为98.22。考虑到实际工艺的成本和可行性，将酶解工艺参数修正为加酶量0.25%、温度61℃、时间45min，根据修正后的最优工艺进行3次重复试验，其L＊值为88.67，感官评分为97.32，此时感官效果为皮肉完全分离，色泽洁白明亮，肉质与原料无差异。

2.5 对照组和优化组质构（TPA）及颜色（RGB）对比验证

质构直接反映肉类的软硬度和弹性，是肉类产品加工时必须考虑的指标。在试验中发现，温度过高或时间过长会使鱿鱼足肌肉变软，弹性减小。由表7可知，优化组和原料对照组在肌肉硬度、弹性、内聚性等质构指标上并无很大差异，也就说明该试验最终确定的酶法去皮处理方案对鱿鱼足质地上没有很大影响，这与感官评分结果相一致。

RGB色彩模式是通过对红（R）、绿（G）、蓝（B）3个颜色通道的变化以及它们相互之间的叠加来得到各式各样的颜色的，几乎包括了人类视力所能感知的所有颜色，是目前运用最广的颜色系统之一。试验中，色差仪直接测定对照组R、G、B值分别为54，50，57，优化组分别为253，250，245。对照RGB配色表可以看出优化组颜色为乳白色，这与试验优化中和感官评定结果相一致。

3 结论

本试验通过对动物蛋白水解酶、木瓜蛋白酶、碱性蛋白酶、中性蛋白酶酶解鱿鱼足去皮效果的比较，确定动物蛋白水解酶为工艺优选酶，并参照单因素试验选取酶添加量、酶解温度、时间三因素进行中心组合设计试验，优化动物蛋白水解酶酶解鱿鱼足去皮的工艺。试验显示加酶量、酶解温度、时间及其3个因素的二次项对酶解效果有极其显著的影响，最终确定出动物蛋白水解酶酶解鱿鱼足去皮工艺最佳参数为料液比2∶10（m∶V）、加酶量0.25%、酶解温度61℃、酶解时间45min，并经过感官评分、L＊值、质构及RGB验证，在此条件下酶解去皮后鱿鱼足效果明显，可直接用于企业生产环节，具有实际应用意义。

表5 试验中酶因子对L＊值效果影响的方差分析†Table 5 Analysis of variance in the experimental effect of enzyme factors on the L＊ value

表6 试验中酶因子对感官评分效果影响的方差分析†Table 6 Analysis of variance in the experimental effect of enzyme factors on the sensory evaluation value

表7 对照组和优化组质构特性比较Table 7 The texture difference compared control group with optimized group

1 吴少杰，张俊杰，姚兴存，等.我国鱿鱼的综合加工利用现状与展望［J］.食品研究与开发，2011，32（1）：154～155.

2 尹青春，岑燕钊，许纯绚，等.鱿鱼内脏蛋白酶的提取工艺研究［J］.现代食品科技，2012，28（3）：304～305.

3 林燕，王鸿飞，李合生，等.鱿鱼皮酶解产物的功能特性［J］.中国食品学报，2011，11（5）：83～84.

4 马永钧，秦乾安，陈小娥，等.鱿鱼加工副产物综合利用研究进展［J］.渔业现代化，2008，35（4）：62～64.

5 夏松养.酶技术在鱿鱼脱皮中的应用研究［J］.食品工业科技，2004，25（6）：82～83.

6 唐琳，屠康，潘磊庆，等.基于气味与颜色的脊尾白虾新鲜度评价［J］.农业工程学报，2011，27（9）：344～348.

7 贾艳华，杨宪时，许钟，等.水分含量对软烤扇贝质构和色泽的影响［J］.食品与机械，2010，26（3）：47～49.

8 Kamarudlin M S，Jones D A，Vay L L，et al.Ontogenetic change in digestive enzyme activity during larval development of macro brachium rosenbergii［J］.Aquaculture，1994，123（30）：323～330.

9 Wolfgang Aehle.工业酶－制备与应用［M］.林章凛，李爽，译.北京：化学工业出版社，2006.

10 李书红，王颉，宋春风，等.不同干燥方法对即食扇贝柱理化及感官品质的影响［J］.农业工程学报，2011，27（5）：373～377.

11 李华，李敏，岳田利.苹果汁酶解工艺参数对感官品质与香气构成的影响［J］.农业机械学报，2010，41（10）：143～146.

12 刘铁玲，郭芳菲.即食调味青蛤感官质量的模糊综合评判分析［J］.食品与机械，2009，25（3）：117～119.

13 Anadel Olmo，Jacier Calzada，Pilar Gaya，et al.Proteolysis，texture，and sensory characteristics of serrano hams from duroc and large white pigs during dry‐curing［J］.Journal of Food Sci.，2013，78（3）：418～424.

14 徐锦，李明远，黄家莉，等.六种商品蛋白酶对鲢鱼蛋白水解效果比较研究［J］.中国调味品，2012，7（4）：53～55.

15 马小燕，陈易彬，李彦军.酶法水解大鲵蛋白的工艺研究［J］.中国酿造，2009（11）：92～94.

16 刘小玲，林莹，尹秀华，等.罗非鱼皮胶原肽的制备及抗氧化活性研究［J］.食品与机械，2007（3）：92～93.

17 危贵茂，曾爱民.酶解型南安板鸭的工艺研究［J］.食品工业科技，2006（2）：126～127.

18 唐华丽，熊汉国，王玮.响应面法优化葡萄籽多酚提取工艺［J］.食品与机械，2012，28（6）：147～149.

19 易军鹏，朱文学，马海乐，等.牡丹籽油超声波辅助提取工艺的响应面法优化［J］.农业机械学报，2009，40（6）：103～110.

20 Chen Xiao’e，Ningning Xie，Xubo Fang，et al.Optimization of antioxidant hydrolysate production from flying squid muscle protein using response surface methodology［J］.Food and Bioproducts Processing，2012（90）：676～682.