明虾下脚料酵母发酵法脱腥工艺优化

周强，刘蒙佳*，张健丽，刘爱青

(1.闽南科技学院 生命科学与化学学院，福建 泉州 362332；2.北京盛美诺生物技术有限公司，北京 100062)

明虾(prawn)属甲壳纲对虾科，又名中国对虾，是我国重要的海鲜品之一[1]。我国拥有较为丰富的海洋渔业资源，虾类、贝类等资源十分丰富，其中虾类是重要的海产品，绝大部分都被用来加工成虾仁类产品，加工过程中常常产生了大批量以虾下脚料为主的副产品，虾副产物主要是指对原料虾筛选后加工成虾仁、虾尾及整肢虾等产品的下脚料，包括无法加工利用的低值小虾、虾壳、虾足以及虾头部分[2]。其中含有丰富的营养物质，这些副产品仅仅应用于生产饲料甚至直接废弃，利用价值极低，大量的副产物资源未得到有效利用，且废弃物导致了环境污染。据测定，虾下脚料的营养价值非常高，含有粗蛋白36.00%、粗脂肪7.78%、甲壳素17.69%，富含钙、钾、碘、镁、磷等矿物质元素和维生素A、氨茶碱等成分[3]。同时，虾下脚料蛋白质中的氨基酸组成亦普遍优于其他的肉类，尤其是含有较多的人体必需氨基酸，还含有幼儿必需的组氨酸以及脊椎动物体中含量极少的精氨酸[4]。大量的虾下脚料不仅造成了环境的污染，而且虾下脚料的营养价值也未得到充分且有效的利用，因此必须增强对虾下脚料的有效利用意识，以便提高虾副产物的经济附加利用价值[5,6]。本试验以虾头、虾壳以及虾尾等明虾下脚料为原料，应用生物酶解工艺处理明虾下脚料，采用发酵法进行虾下脚料的去腥处理，优化其去腥工艺，为明虾下脚料的精深加工提供技术参考。

1 材料

1.1 原料

明虾：购自福建省泉州市康美开发区农贸市场，经处理取其虾头、虾尾和虾壳等副产物。

1.2 试剂

风味蛋白酶、碱性蛋白酶，均为生化试剂；酵母菌为安琪酵母。

1.3 仪器与设备

TS-110X型恒温水浴摇床 上海苏坤实业有限公司；DS-1型组织捣碎机 江苏省金坛市金南仪器制造有限公司；PHS-3C型精密pH计 上海雷磁仪器厂；GT16-3型台式离心机 上海安亭科学仪器厂。

2 试验方法

2.1 工艺简介

2.1.1 工艺流程

2.1.2 具体步骤

将明虾下脚料与水按1∶1的比例进行混合[7]，置于组织捣碎机里将其捣碎，往捣碎的虾下脚料混合液中加入2.0%复合酶(风味蛋白酶和碱性蛋白酶)[8]，搅匀后倒入锥形瓶中，用保鲜膜将锥形瓶瓶口封住，放入水浴摇床中恒温48.5 ℃反应2.0 h[9]。酶解反应完成以后，将锥形瓶置于100 ℃水浴中灭酶10 min，用离心机离心得到上层清液即为酶解液[10]。将制得的虾下脚料酶解液装入锥形瓶中，加入一定量微生物，放入水浴摇床中恒温反应一定时间后取出，灭菌后制得具有虾香味的成品。

2.2 试验设计

2.2.1 单因素试验设计

制备出一定量的酶解液，选择影响脱腥效果的酵母接种量、发酵温度和发酵时间进行单因素试验[11]，试验设计见表1。

表1 酵母粉脱腥的单因素试验设计Table 1 Single factor experimental design for deodorization of yeast powder

2.2.2 正交试验设计

在单因素试验的基础上，通过腥味感官评价确定酵母粉的脱腥效果最佳，对这一脱腥方法进行三因素三水平正交试验，根据正交表L9(33)确定其最优的脱腥参数。

2.3 腥味值的评定方法

感官评定是评价虾下脚料制品腥味中最方便、最快捷的方法。由5个本专业的同学组成感官评判小组，对本产品的腥味进行评分，将各评分人员对同一产品所评出的分值相加作为该产品的腥味分值[12,13]。试验采用感官评定综合评分法来判断脱腥效果，感官评定标准见表2。

表2 腥味评定标准Table 2 Criteria for assessment of fishy smell

3 结果分析

3.1 单因素试验结果

3.1.1 酵母粉接种量对虾下脚料的脱腥效果

表3 酵母粉接种量对虾下脚料的脱腥效果影响Table 3 Effect of yeast powder inoculation amount on deodorization effect of shrimp residues

由表3可知，在相同的作用温度和作用时间的前提下，接种量在0.5%～1.0%区间，随着酵母粉接种量的增大，腥味分值越来越小，其对虾下脚料的脱腥效果越来越好，当接种量达到1.0%时，虾下脚料的腥味已变得很弱。但继续增加酵母粉使用量，脱腥效果逐渐减弱，与空白对照组相比较，每组均有脱腥效果。因此可将酵母粉的添加量控制在1.0%左右。

3.1.2 酵母发酵温度对虾下脚料的脱腥效果

表4 酵母发酵温度对虾下脚料的脱腥效果影响Table 4 Effect of yeast fermentation temperature on deodorization effect of shrimp residues

由表4可知，在相同的接种量和作用时间的前提下，温度控制在25～40 ℃时，随着发酵温度的不断提高，酵母粉的脱腥效果明显增加。但当温度高于40 ℃时，其脱腥效果有所减弱。因为温度过低未能达到酵母发酵的最适温度，相反，温度太高易引起虾下脚料中粗蛋白的变性，导致脱腥效果有所减弱[14]。与空白对照组相比较，每组均有去腥效果。因此，可将酵母粉发酵脱腥的温度控制在40 ℃左右。

3.1.3 酵母发酵时间对虾下脚料的脱腥效果

表5 酵母发酵时间对虾下脚料的脱腥效果影响Table 5 Effect of yeast fermentation time on deodorization effect of shrimp residues

由表5可知，在相同的接种量和发酵温度前提下，发酵时间少于60 min时，随着发酵时间的延长，酵母粉的脱腥效果明显增强。但当发酵时间超过60 min后，虾下脚料的脱腥效果越来越差，与空白对照组相比较，每组均有脱腥效果。因此酵母粉发酵脱腥的最佳时间应该控制在60 min左右。

3.2 正交试验结果

为了进一步优化脱腥条件，在单因素试验的分析基础上，选取酵母粉的接种量、发酵温度和发酵时间3个因素，以腥味分值为评价指标，进行三因素三水平正交试验，结果见表6。

表6 正交试验因素水平表Table 6 Factors and levels of orthogonal experiment

表7 正交试验结果Table 7 Results of orthogonal experiment

续 表

由表7极差分析可知，影响虾下脚料酵母粉脱腥效果的主次因素顺序为：A>C>B，即接种量>发酵温度>发酵时间。所得最佳脱腥组合为A2B3C3，即最佳脱腥条件为：接种量1.0%，作用时间80 min，作用温度是45 ℃。由表7可知，试验5脱腥效果最好，因素水平组合为A2B2C3，即最佳脱腥条件为：接种量1.0%，作用时间60 min，作用温度是45 ℃。二者不统一，所以需要做验证试验。

3.3 验证试验

表8 验证试验结果Table 8 Results of verification experiment

由表8可知A2B2C3的感官评分比A2B3C3低，故最优水平组合为A2B2C3，即明虾下脚料去腥效果的最佳条件为：接种量1.0%，作用时间60 min，作用温度45 ℃。

4 结论

本试验以感官评定腥味值作为评定指标，通过正交试验优化发酵法去腥工艺。研究结果表明：影响其脱腥效果最主要的因素为接种量，其次是作用温度，影响最小的是作用时间。最佳脱腥参数为：接种量1.0%，作用时间60 min，作用温度45 ℃。

本试验利用生物酶解技术水解处理虾下脚料，从而使得蛋白质在酶的水解作用下成为肽和氨基酸，更有利于人体的消化及吸收。通过对虾下脚料进行脱腥效果的研究，不仅可以提高虾下脚料的利用率，还有效地减少了对环境的污染。随着我国虾类产品产业的不断进步与发展，以及近年来虾产量的不断增加，使得虾类副产品产量也逐渐递增，进而使得开发利用虾下脚料具有极其广阔的前景。