明蝦下腳料酵母發酵法脫腥工藝優化

周強，劉蒙佳*，張健麗，劉愛青

(1.閩南科技學院 生命科學與化學學院，福建 泉州 362332；2.北京盛美諾生物技術有限公司，北京 100062)

明蝦(prawn)屬甲殼綱對蝦科，又名中國對蝦，是我國重要的海鮮品之一[1]。我國擁有較為豐富的海洋漁業資源，蝦類、貝類等資源十分豐富，其中蝦類是重要的海產品，絕大部分都被用來加工成蝦仁類產品，加工過程中常常產生了大批量以蝦下腳料為主的副產品，蝦副產物主要是指對原料蝦篩選后加工成蝦仁、蝦尾及整肢蝦等產品的下腳料，包括無法加工利用的低值小蝦、蝦殼、蝦足以及蝦頭部分[2]。其中含有豐富的營養物質，這些副產品僅僅應用于生產飼料甚至直接廢棄，利用價值極低，大量的副產物資源未得到有效利用，且廢棄物導致了環境污染。據測定，蝦下腳料的營養價值非常高，含有粗蛋白36.00%、粗脂肪7.78%、甲殼素17.69%，富含鈣、鉀、碘、鎂、磷等礦物質元素和維生素A、氨茶堿等成分[3]。同時，蝦下腳料蛋白質中的氨基酸組成亦普遍優于其他的肉類，尤其是含有較多的人體必需氨基酸，還含有幼兒必需的組氨酸以及脊椎動物體中含量極少的精氨酸[4]。大量的蝦下腳料不僅造成了環境的污染，而且蝦下腳料的營養價值也未得到充分且有效的利用，因此必須增強對蝦下腳料的有效利用意識，以便提高蝦副產物的經濟附加利用價值[5,6]。本試驗以蝦頭、蝦殼以及蝦尾等明蝦下腳料為原料，應用生物酶解工藝處理明蝦下腳料，采用發酵法進行蝦下腳料的去腥處理，優化其去腥工藝，為明蝦下腳料的精深加工提供技術參考。

1 材料

1.1 原料

明蝦：購自福建省泉州市康美開發區農貿市場，經處理取其蝦頭、蝦尾和蝦殼等副產物。

1.2 試劑

風味蛋白酶、堿性蛋白酶，均為生化試劑；酵母菌為安琪酵母。

1.3 儀器與設備

TS-110X型恒溫水浴搖床 上海蘇坤實業有限公司；DS-1型組織搗碎機 江蘇省金壇市金南儀器制造有限公司；PHS-3C型精密pH計 上海雷磁儀器廠；GT16-3型臺式離心機 上海安亭科學儀器廠。

2 試驗方法

2.1 工藝簡介

2.1.1 工藝流程

2.1.2 具體步驟

將明蝦下腳料與水按1∶1的比例進行混合[7]，置于組織搗碎機里將其搗碎，往搗碎的蝦下腳料混合液中加入2.0%復合酶(風味蛋白酶和堿性蛋白酶)[8]，攪勻后倒入錐形瓶中，用保鮮膜將錐形瓶瓶口封住，放入水浴搖床中恒溫48.5 ℃反應2.0 h[9]。酶解反應完成以后，將錐形瓶置于100 ℃水浴中滅酶10 min，用離心機離心得到上層清液即為酶解液[10]。將制得的蝦下腳料酶解液裝入錐形瓶中，加入一定量微生物，放入水浴搖床中恒溫反應一定時間后取出，滅菌后制得具有蝦香味的成品。

2.2 試驗設計

2.2.1 單因素試驗設計

制備出一定量的酶解液，選擇影響脫腥效果的酵母接種量、發酵溫度和發酵時間進行單因素試驗[11]，試驗設計見表1。

表1 酵母粉脫腥的單因素試驗設計Table 1 Single factor experimental design for deodorization of yeast powder

2.2.2 正交試驗設計

在單因素試驗的基礎上，通過腥味感官評價確定酵母粉的脫腥效果最佳，對這一脫腥方法進行三因素三水平正交試驗，根據正交表L9(33)確定其最優的脫腥參數。

2.3 腥味值的評定方法

感官評定是評價蝦下腳料制品腥味中最方便、最快捷的方法。由5個本專業的同學組成感官評判小組，對本產品的腥味進行評分，將各評分人員對同一產品所評出的分值相加作為該產品的腥味分值[12,13]。試驗采用感官評定綜合評分法來判斷脫腥效果，感官評定標準見表2。

表2 腥味評定標準Table 2 Criteria for assessment of fishy smell

3 結果分析

3.1 單因素試驗結果

3.1.1 酵母粉接種量對蝦下腳料的脫腥效果

表3 酵母粉接種量對蝦下腳料的脫腥效果影響Table 3 Effect of yeast powder inoculation amount on deodorization effect of shrimp residues

由表3可知，在相同的作用溫度和作用時間的前提下，接種量在0.5%～1.0%區間，隨著酵母粉接種量的增大，腥味分值越來越小，其對蝦下腳料的脫腥效果越來越好，當接種量達到1.0%時，蝦下腳料的腥味已變得很弱。但繼續增加酵母粉使用量，脫腥效果逐漸減弱，與空白對照組相比較，每組均有脫腥效果。因此可將酵母粉的添加量控制在1.0%左右。

3.1.2 酵母發酵溫度對蝦下腳料的脫腥效果

表4 酵母發酵溫度對蝦下腳料的脫腥效果影響Table 4 Effect of yeast fermentation temperature on deodorization effect of shrimp residues

由表4可知，在相同的接種量和作用時間的前提下，溫度控制在25～40 ℃時，隨著發酵溫度的不斷提高，酵母粉的脫腥效果明顯增加。但當溫度高于40 ℃時，其脫腥效果有所減弱。因為溫度過低未能達到酵母發酵的最適溫度，相反，溫度太高易引起蝦下腳料中粗蛋白的變性，導致脫腥效果有所減弱[14]。與空白對照組相比較，每組均有去腥效果。因此，可將酵母粉發酵脫腥的溫度控制在40 ℃左右。

3.1.3 酵母發酵時間對蝦下腳料的脫腥效果

表5 酵母發酵時間對蝦下腳料的脫腥效果影響Table 5 Effect of yeast fermentation time on deodorization effect of shrimp residues

由表5可知，在相同的接種量和發酵溫度前提下，發酵時間少于60 min時，隨著發酵時間的延長，酵母粉的脫腥效果明顯增強。但當發酵時間超過60 min后，蝦下腳料的脫腥效果越來越差，與空白對照組相比較，每組均有脫腥效果。因此酵母粉發酵脫腥的最佳時間應該控制在60 min左右。

3.2 正交試驗結果

為了進一步優化脫腥條件，在單因素試驗的分析基礎上，選取酵母粉的接種量、發酵溫度和發酵時間3個因素，以腥味分值為評價指標，進行三因素三水平正交試驗，結果見表6。

表6 正交試驗因素水平表Table 6 Factors and levels of orthogonal experiment

表7 正交試驗結果Table 7 Results of orthogonal experiment

續 表

由表7極差分析可知，影響蝦下腳料酵母粉脫腥效果的主次因素順序為：A>C>B，即接種量>發酵溫度>發酵時間。所得最佳脫腥組合為A2B3C3，即最佳脫腥條件為：接種量1.0%，作用時間80 min，作用溫度是45 ℃。由表7可知，試驗5脫腥效果最好，因素水平組合為A2B2C3，即最佳脫腥條件為：接種量1.0%，作用時間60 min，作用溫度是45 ℃。二者不統一，所以需要做驗證試驗。

3.3 驗證試驗

表8 驗證試驗結果Table 8 Results of verification experiment

由表8可知A2B2C3的感官評分比A2B3C3低，故最優水平組合為A2B2C3，即明蝦下腳料去腥效果的最佳條件為：接種量1.0%，作用時間60 min，作用溫度45 ℃。

4 結論

本試驗以感官評定腥味值作為評定指標，通過正交試驗優化發酵法去腥工藝。研究結果表明：影響其脫腥效果最主要的因素為接種量，其次是作用溫度，影響最小的是作用時間。最佳脫腥參數為：接種量1.0%，作用時間60 min，作用溫度45 ℃。

本試驗利用生物酶解技術水解處理蝦下腳料，從而使得蛋白質在酶的水解作用下成為肽和氨基酸，更有利于人體的消化及吸收。通過對蝦下腳料進行脫腥效果的研究，不僅可以提高蝦下腳料的利用率，還有效地減少了對環境的污染。隨著我國蝦類產品產業的不斷進步與發展，以及近年來蝦產量的不斷增加，使得蝦類副產品產量也逐漸遞增，進而使得開發利用蝦下腳料具有極其廣闊的前景。