利用南美白對蝦蝦頭加曲快速發酵制備蝦醬的工藝研究

黃愛蓮 安敏 羅美燕 劉喚明 洪鵬志

摘要：為獲得綠色安全、生產周期短、符合大眾低鹽口味的蝦醬，該實驗以南美白對蝦蝦頭為主要原料，對加曲蝦頭醬的快速發酵工藝進行研究。以氨基酸態氮含量和感官評分為指標，通過單因素實驗和正交實驗確定了加曲發酵蝦頭醬的最佳工藝，即加鹽量10%、發酵溫度36 ℃、加曲量2.5%、發酵時間48 h，此時加曲蝦頭醬的氨基酸態氮含量達到0.934 4 g/100 g，感官評分為82.02分，電子鼻及電子舌表明加曲發酵的蝦醬揮發性風味成分有所增加，鮮味、鮮回味增強，咸味降低，品質更優。該研究可為實現蝦頭高值化利用以及蝦醬綠色工業化生產提供理論基礎。

關鍵詞：加曲；蝦頭醬；快速發酵；工藝優化

中圖分類號：TS254.55????? 文獻標志碼：A???? 文章編號：1000-9973（2023）08-0106-05

Study on the Technology of Rapid Fermentation of Penaeus vannamei Head with Koji for Preparing Shrimp Paste

HUANG Ai-lian1， AN Min1， LUO Mei-yan1， LIU Huan-ming1*，

HONG Peng-zhi1，2， LIU Shu-cheng1， LUO Dong-hui3，4

（1.Guangdong Provincial Key Laboratory of Aquatic Products Processing and Safety， College of Food

Science and Technology， Guangdong Ocean University， Zhanjiang 524088， China; 2.Southern

Marine Science and Engineering Key Laboratory （Zhanjiang）， Zhanjiang 524006， China;

3.School of Food Science and Engineering， Yangjiang Campus of Guangdong Ocean

University， Yangjiang 529500， China; 4.Chaozhou Branch Center， Guangdong

Laboratory of Chemistry and Fine Chemicals （Hanjiang Laboratory），

Chaozhou 521000， China）

Abstract： In order to obtain green and safe low-salt shrimp paste that has short production cycle and meets the taste of the public， in this experiment， the rapid fermentation technology of shrimp head paste with koji is studied with Penaeus vannamei head as the main raw material. With amino acid nitrogen content and sensory score as the indexes， the optimal technology of shrimp head paste with koji by fermentation is determined by single factor experiment and orthogonal experiment： 10% salt， fermentation temperature of 36 ℃， 2.5% koji and fermentation time of 48 h. At this time， the content of amino acid nitrogen in shrimp head paste with koji reaches 0.934 4 g/100 g， and the sensory score is 82.02 points. Electronic nose and electronic tongue show that the volatile flavor components of the fermented shrimp paste with koji increase， umami and umami aftertaste are enhanced， the saltiness decreases，and the quality is better. This study could provide a theoretical basis for the realization of high-value

utilization of shrimp head and green industrial production of shrimp paste.

Key words： adding koji; shrimp head paste; rapid fermentation; technology optimization

收稿日期：2023-02-05

基金項目：南方海洋科學與工程重點實驗室（湛江）資助項目（ZJW-2019-07）；國家蝦蟹產業技術體系（CARS-48）；潮州市科技計劃項目（2020PT01）

作者簡介：黃愛蓮（1998-），女，碩士研究生，研究方向：食品質量與安全。

通信作者：劉喚明（1978-），男，副教授，碩士，研究方向：水產品加工。

南美白對蝦，又名凡納濱對蝦，是我國的一種經濟型對蝦，其養殖總產量約占世界養殖總產量的一半，比例逐年增長，穩居世界前列[1]。我國對蝦主要以冷凍蝦仁出口，大量的蝦殼和蝦頭等副產物（約占整蝦的30%～40%[2]）被廢棄。研究表明南美白對蝦蝦頭中存在60.3%蛋白質、11%甲殼素，還含有多種礦物質[3]。因此，采用此蝦頭制備蝦醬具有巨大的利用價值。

蝦醬是經傳統發酵得到的一種水產調味品。目前，蝦醬的生產仍以傳統發酵方法為主，其存在工藝陳舊、發酵周期長、含鹽量高（25%～30%）、品質不穩定等問題[4]，難以工業化發展。有研究通過添加蛋白酶等酶類來制備產品[5]，能加快發酵速度，但商業化酶類產品對蝦頭的酶解程度不相同且費用較高。而外加曲發酵法[6]綠色安全、價格低廉，不僅加快產品發酵速度，而且能獲得良好風味。

目前，加曲發酵產品已有相關研究，其原理是利用米曲霉進行固態發酵食品，發酵食品產生的多種水解酶不僅加快了對醬體中物質的分解，而且獲得了綠色、營養、安全的代謝物質。王振猛等[7]利用米曲霉固態發酵所產的蛋白酶酶解蝦頭，獲得風味更優、鮮味更強的蝦頭加工產品；杜云建等[8]將米曲霉固態發酵大豆和蝦皮生產調味蝦醬，發酵3 d得到香味濃郁、醬體均勻的蝦醬；晁岱秀等[9]研究低鹽外加曲可加快潮汕魚露的發酵，獲得風味良好的魚露。

因此，為實現南美白對蝦蝦頭的綠色、安全、高值化利用，本研究以南美白對蝦蝦頭作為主要原料，以氨基酸態氮含量、感官評分為指標，應用正交實驗法優化加曲發酵蝦頭醬的工藝條件，并將其與傳統發酵的蝦醬進行電子鼻及電子舌對比分析，驗證優化結果。本研究可為蝦頭等廢棄物的高值化利用和加曲快速發酵蝦頭制醬提供理論參考和實踐指導。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

南美白對蝦蝦頭：購于廣東省湛江市國聯水產有限公司；麩皮、豆粕、海鹽：市售；米曲霉3.042：購于廣東省微生物研究所；其他試劑：均為國產分析純。

1.2 儀器與設備

HZQ-F160恒溫振蕩培養箱 金壇市萬華實驗儀器廠；SPX-150B-Z 生化培養箱、HHS-11-6 數顯恒溫水浴鍋 上海博迅實業有限公司；BY101電子天平 南京蘇測計量儀器有限公司；LS-sold立式壓力蒸汽滅菌鍋 上海華線醫用核子儀器有限公司；PHSJ-3F數字pH計 上海精密科學儀器有限公司；JYL-C91T廚房機械（料理機） 九陽股份有限公司；Cary 60紫外可見分光光度計 安捷倫科技有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 種曲的制備

在250 mL的錐形瓶中加入麩皮16 g、豆粕4 g、水16 mL混勻，121 ℃下滅菌30 min，室溫下冷卻至約30 ℃，接入兩環米曲霉3.042，搖勻使米曲霉孢子充分分散，瓶口處用單層紗布封口，于28 ℃下培養72 h，并于18，24，42 h搖瓶中使結塊的曲料保持松散狀態，與氧氣充分接觸，72 h后瓶內布滿黃綠色孢子時即得成曲。

1.3.2 傳統發酵蝦醬的制備

取一定量的蝦頭，清洗晾干，加入24%海鹽攪碎，裝罐發酵，每天早晚搗醬2次，發酵28 d即為傳統蝦醬成品。

1.3.3 加曲蝦頭醬的制備

取清洗晾干的蝦頭，按比例加入一定的食鹽，混勻攪碎后置于發酵瓶中拌曲，用單層紗布封蓋后恒溫發酵，發酵完成后，加曲蝦頭醬制備完畢。

1.3.4 單因素實驗設計

在預實驗基礎上，即以加曲蝦頭醬制備工藝為基礎設計單因素實驗：加鹽量13%，加曲量10%，發酵溫度32 ℃，發酵時間72 h，以感官評分和氨基酸態氮含量為評價指標，分別研究發酵時間、發酵溫度、加鹽量及加曲量對加曲蝦頭醬品質的影響。

發酵溫度對加曲蝦醬的影響：取清洗晾干的蝦頭150 g，加入13%鹽，混勻攪碎后裝入發酵瓶中，加10%的成曲，攪拌均勻蓋好紗布分別置于28，32，36，40 ℃的培養箱中發酵72 h，期間早晚各攪拌1次，發酵后測定加曲蝦醬的氨基酸態氮含量和感官評分。

加鹽量對加曲蝦醬的影響：取清洗晾干的蝦頭150 g，分別加入7%、10%、13%、16%、19%的食鹽，混勻攪碎后裝入發酵瓶中，加10%的成曲，攪拌均勻蓋好紗布置于32 ℃發酵72 h，期間早晚各攪拌1次，發酵后測定加曲蝦醬的氨基酸態氮含量和感官評分。

加曲量對加曲蝦醬的影響：取清洗晾干的蝦頭150 g，加入13%鹽，混勻攪碎后裝入發酵瓶中，分別加入2.5%、5%、7.5%、10%、12.5%、15%的成熟成曲，攪拌均勻蓋好紗布置于32 ℃發酵72 h，期間早晚各攪拌1次，發酵后測定加曲蝦醬的氨基酸態氮含量和感官評分。

發酵時間對加曲蝦醬的影響：取清洗晾干的蝦頭150 g，加入13%鹽，混勻攪碎后裝入發酵瓶中，加入10%的成曲，攪拌均勻蓋好紗布置于32 ℃分別發酵12，24，36，48，60，72 h，期間早晚各攪拌1次，發酵后測定加曲蝦醬的氨基酸態氮含量和感官評分。

1.3.5 正交實驗設計

在單因素實驗結果的基礎上，分別以發酵溫度、加鹽量、加曲量和發酵時間4個因素最適合的3個水平進行四因素三水平正交實驗。以蝦醬的氨基酸態氮和感官評分為主要研究指標，正交實驗因素與水平設計表見表1。

1.3.6 感官評價

感官評價小組由10名具有食品等相關專業背景的人員構成，平均年齡在23歲，在評定前開展評價標準培訓，評分具體標準見表2。

1.3.7 電子鼻分析

參考王婧的電子鼻分析方法[10]，稱取5 g樣品于50 mL燒杯中，用保鮮膜密封，在常溫下放置30 min，插入電子鼻傳感器進行檢測。設置測定參數：清洗時間150 s，樣品準備時間5 s，測定時間150 s。每組樣品均進行3次平行實驗，利用WinMuster軟件進行數據分析。電子鼻傳感器性能描述見表3。

1.3.8 電子舌分析

參考王毓寧等[11]的電子舌分析方法，略有修改。稱取5 g樣品，加入100 mL蒸餾水溶解，在10 000 r/min下離心10 min，取上清液∶水的比例為1∶1進行稀釋，放入電子舌傳感器進行測定。每個樣品重復測定4次，保留后3組測定值，取平均值。

1.3.9 氨基酸態氮含量的測定

氨基酸態氮含量的測定參照GB 5009.235－2016《食品安全國家標準 食品中氨基酸態氮的測定》中的甲醛滴定法[12]。

1.3.10 數據處理

所有實驗數據重復測定3次，取平均值。使用 Excel 2010 對數據進行整理；利用SPSS進行正交實驗設計及數據處理，使用Origin 2019b作圖分析。

2 結果與分析

2.1 單因素實驗

2.1.1 加鹽量對加曲蝦頭醬品質的影響

由圖1可知，隨著加鹽量的升高，加曲蝦頭醬的氨基酸態氮含量逐漸減少，可能是較高的鹽濃度會抑制微生物的生長和蛋白酶的活性，從而導致蛋白質分解緩慢。鹽度較低時，微生物的生長和蛋白酶的活力受抑制程度低，使其產生的蛋白酶等能促進蝦醬發酵，加快蛋白質的分解，氨基酸含量較高。但是低濃度的鹽無法抑制腐敗微生物的生長繁殖，產生甲基類、胺類等不良風味物質，導致其感官評分較低。隨著加鹽量的增加，蝦醬的感官評分逐漸上升，但鹽添加量達到13%后，感官評分變化不明顯。因此，綜合分析這兩個指標，選擇蝦醬的加鹽量為10%、13%和16%進行正交實驗。

2.1.2 發酵時間對加曲蝦頭醬品質的影響

由圖2可知，隨著發酵時間的延長，氨基酸態氮含量和感官評分均呈上升趨勢，在發酵60 h時，其氨基酸態氮含量達到0.862 0 g/100 g，感官評分為74分，后期感官評分開始下降，這可能是發酵時間過長，原料耗盡，米曲霉活力降低，其他腐敗微生物開始成為優勢菌，致使醬體出現腐敗和不良氣味，影響感官評分。綜合分析，選擇發酵時間為48，60，72 h進行正交實驗。

2.1.3 發酵溫度對加曲蝦頭醬品質的影響

微生物在適宜的溫度下生長良好，代謝速度快，促進風味物質的產生[13]，同樣，酶在適宜的溫度下能保持良好的酶活力，促進蛋白質的分解。由圖3可知，隨著發酵溫度的升高，氨基酸態氮含量逐漸升高，但溫度上升到32 ℃時，感官評分開始下降，可能是溫度的升高及醬體的營養物質更利于腐敗微生物的生長，從而導致蝦頭醬腐敗變質，影響蝦頭醬的色澤、氣味及滋味。綜合分析，選擇發酵溫度為28，32，36 ℃進行正交實驗。

2.1.4 加曲量對加曲蝦頭醬品質的影響

加曲發酵是利用米曲霉、黑曲霉等在發酵過程中產生蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等酶類，增加酶濃度，提高整體酶活力來促進發酵，快速分解大分子物質，縮短發酵時間。由圖4可知，隨著加曲量的增加，氨基酸態氮含量呈緩慢上升趨勢，變化幅度較小，說明加曲量對蝦頭醬的影響不明顯，曲的加入為蝦醬發酵提供了蛋白酶，促進了蛋白質的快速分解。但感官評分卻隨著曲量的添加逐漸下降，可能是由于曲本身顏色為黃綠色，而傳統發酵蝦醬的顏色是紫紅色或深紅色，若添加量過多，會影響蝦頭醬發酵結束后的顏色，而加曲量達7%以上時，發酵結束時蝦頭醬呈現灰褐色，嚴重影響了蝦醬的感官，導致評分較低。綜合分析可知，選擇蝦醬的加曲量為2.5%、5%、7.5%進行正交實驗。

2.2 正交實驗結果分析

由表4可知，感官評分最優水平為A3B2C1D1；而氨基酸態氮含量能反映蝦頭醬的質量水平，所以最優水平為A3B1C2D2、A3B1C3D2。但在正交實驗組合中發現，A3B1C3D2氨基酸態氮含量最高，但是蝦頭醬顏色不佳，且有令人難以接受的味道，因此不選取A3B1C3D2工藝。另外，極差越大，則該因素對加曲蝦頭醬品質的影響越大。4個因素對感官評分的影響主次順序為加曲量（C）＞發酵時間（D）＞發酵溫度（A）＞加鹽量（B），說明加曲量對蝦醬感官評分的影響最大；而4個因素對氨基酸態氮含量的影響主次順序為加鹽量（B）＞發酵溫度（A）＞發酵時間（D）＞加曲量（C），說明加鹽量對蝦頭醬氨基酸態氮含量的影響最大。根據氨基酸態氮含量和感官評分結果選擇A3B1C1D1、A3B1C2D2進行驗證實驗，結果見表5。

由表5可知，A3B1C1D1組合發酵的蝦醬感官評分最高，A3B1C2D2發酵工藝和A3B1C1D1發酵工藝的氨基酸態氮含量差距不大，但感官評分相差很大，A3B1C2D2發酵60 h的蝦醬已經產生了一些異味以及出現分層現象。A3B1C1D1發酵48 h的蝦醬氨基酸態氮含量達到生產標準，有濃郁的蝦頭香氣，且感官評分達到82.02分。因此，最終確定A3B1C1D1為最優工藝組合，即加鹽量10%、發酵溫度36 ℃、加曲量2.5%、發酵時間48 h。

2.3 電子鼻結果分析

將加曲優化后的蝦頭醬與傳統發酵的蝦醬進行對比分析，傳統發酵蝦醬和加曲快速發酵蝦頭醬電子鼻響應雷達圖見圖5。

由圖5可知，兩者在輪廓上相似，但響應值有所差異，結合傳感器代表的取值（見表3）分析可知，醇類、醛酮類、芳香成分、苯類等揮發性成分增高，其余變化不明顯，可見加曲快速發酵的蝦醬在風味上有所改善。

2.4 電子舌結果分析

電子舌的響應值與味覺的強弱有關，響應值越大，味覺越濃烈。由圖6可知，加曲蝦頭醬的味道以鮮味、咸味和苦味為主，還有一些澀味，沒有酸味。加曲發酵蝦頭醬的鮮味有明顯的提升，說明加曲優化蝦醬的鮮味呈味物質更豐富，鮮味是蛋白質的信號，鮮味越濃，說明蛋白質含量越多，且其鮮回味增加、澀回味及咸味降低，表明加曲發酵可以使蝦頭醬的咸味降低，但其鮮味和鮮回味沒有損失。

3 結論

加曲蝦頭醬的最佳工藝條件為加鹽量10%、發酵溫度36 ℃、加曲量2.5%、發酵時間48 h。在此條件下發酵得到的加曲蝦頭醬香氣濃郁，腥味淡，具有蝦醬特有的風味，鮮味、鮮回味增強，且含鹽量低于傳統蝦醬，更符合大眾低鹽的口味，生產周期短，綠色、安全、衛生。本研究可為蝦頭等廢棄物的高值化利用和加曲快速發酵蝦頭醬提供理論參考和實踐指導。

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