鄭紅，陳日春，黃秀娟，陳興才

（福州市食品工業(yè)研究所，福建 福州 350013）

蝦、蟹等甲殼類加工的廢棄物——蝦殼、蟹殼等，地球上每年生成量達(dá)1 000 億t，目前利用率很低[1]。我國蝦、蟹資源豐富，隨著蝦、蟹加工業(yè)的發(fā)展，產(chǎn)生了越來越多的下腳料。這些下腳料僅有一部分被加工成飼料，產(chǎn)品附加值低；而更多的則被廢棄[2-3]。有研究表明[4-5]，蝦、蟹類下腳料中含有多種營養(yǎng)成分，尤其是蛋白質(zhì)含量豐富，是優(yōu)良的食物資源。

當(dāng)前，我國在蝦、蟹蛋白資源的提取及深加工方面發(fā)展較慢，制約發(fā)展的瓶頸是生物蛋白資源提取方法落后[3]。超微粉碎技術(shù)是國內(nèi)外食品加工的高科技尖端技術(shù)。由于經(jīng)過超微粉碎后的原料，具有極大的比表面，在生物、化學(xué)等反應(yīng)過程中，反應(yīng)接觸的面積大大增加了，因而可以提高酶解過程的反應(yīng)速度，在生產(chǎn)中節(jié)約了時間，提高了效率[6]。

本文以蝦、蟹加工下腳料為原料，采用超微粉碎技術(shù)結(jié)合復(fù)合酶解的方法制備海鮮調(diào)味基料，以期達(dá)到提升蝦、蟹產(chǎn)品附加值和減少廢棄物造成的環(huán)境污染之目的。

1 材料和方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 材料

蝦、蟹殼：凍品,福清市東威水產(chǎn)食品有限公司；風(fēng)味蛋白酶：諾維信中國投資有限公司，經(jīng)測定酶活為7.05 萬U/g；復(fù)合蛋白酶：諾維信中國投資有限公司，經(jīng)測定酶活為27.7 萬U/g；鹽酸、氫氧化鈉均為國產(chǎn)分析純。

1.1.2 主要儀器與設(shè)備

SQ119 型搗碎機(jī)：上海西貝樂設(shè)備有限公司；JF MB-100A 膠體磨：溫州正展機(jī)械公司；ZD30-32C6 高速管式離心機(jī)：上海安亭科學(xué)儀器廠；DKZ-2 恒溫振蕩水槽：上海精宏實驗設(shè)備有限公司；2D-2 型自動電位滴定儀：上海精密科學(xué)儀器有限公司；SPD-20A 高效液相色譜儀：日本島津。

1.2 方法

1.2.1 工藝流程

蝦、蟹下腳料→解凍→清洗→絞碎→超微粉碎→煮↓費(fèi)調(diào)味←滅菌←成品←包裝←滅酶←酶解←冷卻

1.2.2 酶解工藝

將冷凍的蝦、蟹殼在自然條件下解凍、清洗、絞碎，在單因素實驗基礎(chǔ)上，選用蝦、蟹殼質(zhì)量∶水的質(zhì)量（簡稱料液比）=1∶1 過膠體磨，先粗磨后細(xì)磨，細(xì)磨時，膠體磨的目數(shù)設(shè)定值為300 目。將得到的勻漿置于恒溫振蕩水浴鍋中進(jìn)行酶解試驗。在其它因素相同的條件下，改變所要測定因素，以氨基酸利用率表征其反應(yīng)程度。酶解完成后，置于100 ℃水浴中滅酶10 min，對酶解液進(jìn)行分析。

1.2.3 感官評價方法

以酶解液的香氣、滋味為指標(biāo)進(jìn)行感官評分，由12 名相關(guān)專業(yè)人員對酶解液進(jìn)行綜合評價，并就可接受性進(jìn)行綜合評分。

1.2.4 分析方法

1）蛋白質(zhì)的測定：GB/T5009.5《凱氏定氮法》。

2）氨基態(tài)氮的測定：GB/T5009.39《甲醛滴定法》。

3）酶活力的測定：SB/T10317-1999《福林法》。

4）氨基酸利用率的計算公式

氨基酸利用率=(水解液中的總游離氮基酸態(tài)氮含量/原料中的總氮量)×100%。

2 結(jié)果與討論

2.1 酶種類對酶解效果的影響

酶種類對酶解效果的影響見表1。

表1 酶種類對酶解液的氨基酸利用率和風(fēng)味的影響Table 1 The effect of enzyme species on the availabilities of amino acids and flavour of enzymatic hydrolysate

從表1 可以看出，復(fù)合蛋白酶與風(fēng)味蛋白混合使用時，蝦、蟹下腳料的氨基酸利用率較高，且酶解液的風(fēng)味較好。這可能與酶的性質(zhì)有關(guān)，復(fù)合蛋白酶的主要成分為內(nèi)肽酶，形成較多的低聚肽，易使產(chǎn)品有苦味；風(fēng)味蛋白酶的主要成分為端肽酶，形成的主要為氨基酸，主要為鮮味，苦味不明顯[7]。

2.2 復(fù)合酶水解工藝的優(yōu)化

2.2.1 試驗安排和試驗結(jié)果

影響酶解效果的因素很多，諸如酶解溫度、pH、底物濃度、酶的種類、酶的添加量、酶解時間和底物顆粒細(xì)度等。在單因素試驗的基礎(chǔ)上，固定酶解pH 為6.0～7.0，料液比為1∶1，選取酶解溫度、加酶量、酶解時間3個因素作為研究對象，采用三因素三水平的響應(yīng)面分析法。試驗因素水平設(shè)計見表1，試驗安排及結(jié)果見表2。

表2 中心組合設(shè)計的因素與水平表Table 2 Process variables and their levels used in centralcomposite design

表3 響應(yīng)面分析方案及分析結(jié)果Table 3 Experimental design and results of response surface design

2.2.2 二次回歸模型擬合及方差分析

根據(jù)表3 的試驗結(jié)果，以氨基酸利用率(%)為響應(yīng)值，運(yùn)用Design-Expert 7.1.6 軟件對響應(yīng)值與各因素的編碼值進(jìn)行擬合，得到的方差分析如表4 所示，并確定了回歸方程的系數(shù)，該試驗的回歸方程如下：

表4 方差分析表Table 4 Analysis of variance

圖1 酶解溫度和酶加量對氨基酸利用率的影響Fig.1 The interactive effects of hydrolysis temperature and enzyme dosage on availabilities of amino acids of shrimp&crab shell

2.2.3 響應(yīng)面分析

從圖1、圖2 和圖3 中可以看出所要尋找的最佳值，在所設(shè)定的試驗條件范圍內(nèi)，為了確定最佳點(diǎn)的值，對回歸方程取一階偏導(dǎo)等于零，整理得方程組如下：

解此方程組得，X1=-0.20，X2=1.15，X3=0.10，即起始酶解溫度54 ℃，加酶量0.515 wt%，酶解時間2.55 h，氨基酸利用率為46.12%?？紤]到實際操作的條件，確定蝦、蟹下腳料水解的最佳工藝參數(shù)為：酶解pH 為6.0～7.0，料液比為1∶1，酶解溫度54 ℃，加酶量0.5 wt%，酶解時間2.5 h，在此工藝條件下重復(fù)試驗3 次，得到平均氨基酸利用率為46.21%，與模型預(yù)測值接近，相對誤差僅為0.20%，說明了該模型預(yù)測的準(zhǔn)確性。

圖2 酶解溫度和酶解時間對氨基酸利用率的影響Fig.2 The interactive effects of hydrolysis temperature and time on availabilities of amino acids of shrimp&crab shell

圖3 加酶量和酶解時間對氨基酸利用率的影響Fig.3 The interactive effects of enzyme dosage and hydrolysis time on availabilities of amino acids of shrimp&crab shell

2.2.4 最佳工藝條件下水解液的氨基酸組成

本研究測定了最佳工藝條件下，即超微粉碎結(jié)合復(fù)合酶解法（酶解最佳參數(shù)：pH6.0～7.0，料液比1∶1，溫度54 ℃，加酶量0.5 wt%，時間2.5 h）得到的酶解液中的氨基酸組成，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

從表5 可以看出，酶解液中游離氨基酸含量豐富，其中含有大量的甘氨酸、精氨酸、丙氨酸、賴氨酸和亮氨酸，是很好的風(fēng)味成分，可作為一種海鮮調(diào)味基料使用。

3 結(jié)論

1）通過對各種蛋白酶制劑的篩選研究，并結(jié)合復(fù)合酶解，實驗得出復(fù)合蛋白酶和風(fēng)味蛋白酶的配比為1∶3 時，蝦、蟹下腳料的酶解效果最好。

2）在單因素實驗基礎(chǔ)上，進(jìn)行了三因素三水平的中心組合實驗，并利用響應(yīng)面分析法確定了最佳的水解工藝條件：酶解pH 為6.0～7.0，料液比為1∶1，酶解溫度54 ℃，加酶量0.5 wt%，酶解時間2.5 h，此時蝦、蟹下腳料的氨基酸利用率為46.21%。

3）蝦、蟹下腳料的酶解液中氨基酸含量豐富，且含有大量的風(fēng)味氨基酸，可作為一種海鮮調(diào)味基料使用。

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