馮明會，李興華，李想

(四川旅游學(xué)院，成都 610100)

克氏原螯蝦(Procambarusclarkii)，俗稱小龍蝦，生長迅速，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，已成為我國重要的經(jīng)濟(jì)養(yǎng)殖品種，但是其在加工過程中占整體質(zhì)量60%～80%的蝦頭和蝦殼一般被加工成飼料或廢棄，利用率低，造成一定的環(huán)境污染，但是其粗蛋白含量較高，同時富含蝦青素、脂類等物質(zhì)，蝦頭酶解產(chǎn)物含有豐富的氨基酸等鮮味物質(zhì)，可以開發(fā)成鮮味調(diào)味品[1]。但是因?yàn)樯L環(huán)境的影響，其蝦頭土腥味較重，影響口味，因此需要進(jìn)行口味改良。目前常見的改良方法為微生物發(fā)酵法，通過不同菌種添加能有效地提高品質(zhì)，去除異味。

李銳等[2]采用復(fù)合發(fā)酵法制備克氏原螯蝦醬，其產(chǎn)品風(fēng)味優(yōu)良。在食品加工領(lǐng)域，常使用香辛料去除異味，李興華等[3]研究辣椒添加能有效控制蝦醬土腥味，增進(jìn)食欲。如何高效利用克氏原螯蝦頭、蝦殼等廢棄物成為研究難點(diǎn)。

基于目前對克氏原螯蝦蝦頭作為原料制備蝦頭醬的研究較少，本文在綜合文獻(xiàn)研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合餐飲行業(yè)對調(diào)味品的要求，以克氏原螯蝦為研究對象，通過添加鮮辣椒與復(fù)合發(fā)酵劑，采用單因素與正交試驗(yàn)對其進(jìn)行工藝優(yōu)化，開發(fā)一款香辣克氏原螯蝦頭醬，并對其相應(yīng)理化指標(biāo)進(jìn)行檢測，分析其風(fēng)味物質(zhì)。為提高克氏原螯蝦頭、蝦殼等副產(chǎn)物的利用率探尋新途徑，也為相關(guān)研究提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 材料與試劑

鮮指天辣椒、克氏原螯蝦、食鹽：購于成都市青羊區(qū)麥德龍超市；蛋白酶、木糖葡萄球菌、戊糖片球菌、魯氏酵母菌：購于成都市博雅生物工程有限公司；營養(yǎng)瓊脂、MRS培養(yǎng)基、核苷酸標(biāo)準(zhǔn)品(純度≥99.0%)：購于海博生物技術(shù)有限公司；其他試劑：均為國產(chǎn)分析純。

1.1.2 儀器與設(shè)備

WBL26B36多功能料理機(jī) 美的集團(tuán)股份有限公司；HZ600WRT水浴鍋 常州市中貝儀器有限公司；SB11-FJ高壓均質(zhì)機(jī) 上海申鹿均質(zhì)機(jī)有限公司；MSG.B60滅菌器 山東博科科學(xué)儀器有限公司；CTK120C離心機(jī) 長沙湘儀離心機(jī)儀器有限公司；HX-1800全自動氨基酸分析儀 武漢恒信世紀(jì)科技有限公司；GCMS-6900氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 南京科捷分析儀器公司；QP50恒溫培養(yǎng)箱 廣州市漢迪環(huán)境設(shè)備有限公司；其他實(shí)驗(yàn)相關(guān)設(shè)備：由四川旅游學(xué)院實(shí)驗(yàn)室提供。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 香辣克氏原螯蝦頭醬制備

1.2.1.1 克氏原螯蝦頭酶解工藝

將蝦頭清洗干凈，瀝干水分，粉碎后添加5%的食鹽進(jìn)行腌制，腌制時間3 h，按料液質(zhì)量比1∶1加入去離子水均質(zhì)，均質(zhì)轉(zhuǎn)速5000 r/min，均質(zhì)時間15 min，添加0.15%的蛋白酶，恒溫45 ℃攪拌均勻，攪拌時間3 h，然后將其置于100 ℃水浴15 min，備用。

1.2.1.2 香辣克氏原螯蝦頭醬發(fā)酵工藝

取新鮮辣椒清洗干凈，去蒂，放入多功能料理機(jī)中速絞打10 min，按比例加入酶解液、食鹽，接種復(fù)合發(fā)酵劑進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵完成后，香辣克氏原螯蝦頭醬制備完畢。

1.2.2 復(fù)合發(fā)酵劑制備

參考李銳等[4]的方法，將木糖葡萄球菌接種到營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基、戊糖片球菌接種到MRS培養(yǎng)基中活化3次，然后在液體培養(yǎng)基擴(kuò)大培養(yǎng)，在36 ℃環(huán)境中培養(yǎng)32 h，將魯氏酵母菌接種到麥芽汁瓊脂培養(yǎng)基中活化3次，在30 ℃環(huán)境中培養(yǎng)48 h，培養(yǎng)結(jié)束后取各菌種培養(yǎng)液進(jìn)行離心處理，在4 ℃溫度下，以轉(zhuǎn)速3500 r/min離心15 min，然后將沉淀菌體溶入0.85%生理鹽水中，調(diào)整其濃度為108CFU/mL，將木糖葡萄球菌、戊糖片球菌、魯氏酵母菌按1∶3∶3的比例進(jìn)行混合，復(fù)合發(fā)酵劑制備完成。

1.2.3 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在預(yù)試驗(yàn)基礎(chǔ)上，確定了香辣克氏原螯蝦頭醬制備工藝基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(見表1)，在此基礎(chǔ)上，以感官評價和氨基酸態(tài)氮含量為評價指標(biāo)，分別研究克氏原螯蝦頭酶解液500 g添加鮮辣椒和復(fù)合發(fā)酵劑的量，以及發(fā)酵時間、發(fā)酵溫度對香辣克氏原螯蝦頭醬品質(zhì)的影響。

表1 制備工藝基礎(chǔ)數(shù)據(jù)Table 1 Basic data of the preparation process

1.2.4 正交試驗(yàn)

通過單因素試驗(yàn)選擇對香辣克氏原螯蝦頭醬影響較大的鮮辣椒添加量、復(fù)合發(fā)酵劑添加量、發(fā)酵時間、發(fā)酵溫度4個因素，按照正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)每個因素選取3個水平，采用L9(34)正交試驗(yàn)表進(jìn)行最佳工藝優(yōu)化，以感官評價為指標(biāo)進(jìn)行正交試驗(yàn)，并結(jié)合方差分析，具體因素水平見表2。

表2 正交試驗(yàn)因素水平表Table 2 The factors and levels of orthogonal experiment

1.2.5 感官評價

感官評價小組由10名具有食品等相關(guān)專業(yè)背景的人員構(gòu)成，平均年齡23歲，在評定前開展評價標(biāo)準(zhǔn)培訓(xùn)，評分采用百分制，具體標(biāo)準(zhǔn)見表3。

表3 感官評定標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Sensory evaluation criteria

續(xù) 表

1.2.6 理化指標(biāo)測定

氨基酸態(tài)氮含量的測定參考王斯維等[5]的方法，采用氨基酸分析儀進(jìn)行測定；揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量的測定參考尹超等[6]的方法，采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀進(jìn)行測定；游離氨基酸含量的測定依據(jù)GB 5009.124-2016標(biāo)準(zhǔn)[7]；核苷酸含量的測定參考連鑫[8]的方法，采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀進(jìn)行測定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

每組試驗(yàn)平行3次，通過Excel 2010與Origin 8.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與制圖，P<0.05[9]。

2 結(jié)果與分析

2.1 香辣克氏原螯蝦頭醬工藝優(yōu)化

2.1.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1.1 鮮辣椒添加量對蝦頭醬品質(zhì)的影響

圖1 鮮辣椒添加量對蝦頭醬品質(zhì)的影響Fig.1 Effect of the additive amount of fresh chili on quality of shrimp head sauce

鮮辣椒在發(fā)酵過程中，在微生物的作用下，辣度緩和，產(chǎn)生有機(jī)酸、維生素C和辣椒紅素等物質(zhì)，影響成品香辣克氏原螯蝦頭醬的色澤與風(fēng)味[10]。本文在預(yù)試驗(yàn)基礎(chǔ)上，分別添加35%、40%、45%、50%、55%的鮮辣椒，由圖1可知，隨著添加量增加，感官評分呈上升趨勢，當(dāng)添加量達(dá)到45%時，其評分最高。隨著添加量增加，氨基酸態(tài)氮含量趨勢平穩(wěn)，說明鮮辣椒添加對其影響不顯著(P>0.05)。綜合分析，選擇40%、45%、50%添加量進(jìn)行正交試驗(yàn)。

2.1.1.2 復(fù)合發(fā)酵劑添加量對蝦頭醬品質(zhì)的影響

圖2 復(fù)合發(fā)酵劑添加量對蝦頭醬品質(zhì)的影響Fig.2 Effect of the additive amount of compound starter on quality of shrimp head sauce

復(fù)合發(fā)酵劑可以縮短香辣克氏原螯蝦頭醬的發(fā)酵周期，改善風(fēng)味[11]。由圖2可知，隨著復(fù)合發(fā)酵劑添加量的增加，氨基酸態(tài)氮含量呈先上升后平穩(wěn)的趨勢，添加量16%后趨于平穩(wěn)。感官評分則呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，添加量18%時評分最高。綜合分析，選擇16%、18%、20%添加量進(jìn)行正交試驗(yàn)。

2.1.1.3 發(fā)酵時間對蝦頭醬品質(zhì)的影響

圖3 發(fā)酵時間對蝦頭醬品質(zhì)的影響Fig.3 Effect of fermentation time on quality of shrimp head sauce

由圖3可知，在發(fā)酵過程中，隨著發(fā)酵時間延長，微生物作用使香辣克氏原螯蝦頭醬中風(fēng)味物質(zhì)含量增加，感官評分呈上升趨勢，在發(fā)酵23 h時，其感官評分達(dá)到89.35分，氨基酸態(tài)氮含量達(dá)到0.78 g/dL，后期感官評分開始下降，主要是受菌種次級代謝產(chǎn)物乙醇、醋酸等的影響。綜合分析，發(fā)酵時間選擇21，23，25 h進(jìn)行正交試驗(yàn)。

2.1.1.4 發(fā)酵溫度對蝦頭醬品質(zhì)的影響

圖4 發(fā)酵溫度對蝦頭醬品質(zhì)的影響Fig.4 Effect of fermentation temperature on quality of shrimp head sauce

適宜的溫度有利于微生物生長，其代謝活躍，產(chǎn)生較多的風(fēng)味物質(zhì)，反之抑制代謝產(chǎn)物的生成，影響風(fēng)味物質(zhì)含量[12]。由圖4可知，隨著發(fā)酵溫度上升，感官評分和氨基酸態(tài)氮含量呈現(xiàn)先上升再下降的趨勢，發(fā)酵溫度高于或低于33 ℃，其微生物活動受到抑制，酶和微生物作用降低，感官評分較低，鮮味較差，氨基酸態(tài)氮含量也受影響。綜合分析，選擇32，33，34 ℃進(jìn)行正交試驗(yàn)。

2.1.2 正交試驗(yàn)

表4 正交試驗(yàn)結(jié)果Table 4 Orthogonal test results

表5 方差分析Table 5 Analysis of variance

注：“*”表示顯著，P<0.05；“**”表示極顯著，P<0.01。

由表4可知，極差越大，則該因素對香辣克氏原螯蝦頭醬感官品質(zhì)的影響越大，各因素影響順序?yàn)锽>C>A>D，即復(fù)合發(fā)酵劑添加量>發(fā)酵時間>鮮辣椒添加量>發(fā)酵溫度。結(jié)合表5方差分析，復(fù)合發(fā)酵劑添加量對香辣克氏原螯蝦頭醬品質(zhì)的影響極顯著(P<0.01)，發(fā)酵時間與辣椒添加量影響顯著(P<0.05)，復(fù)合發(fā)酵劑添加量是主要影響因素，其次是發(fā)酵時間、鮮辣椒添加量、發(fā)酵溫度，這與正交試驗(yàn)結(jié)果一致。綜上，最佳因素組合為A1B3C3D2，即鮮辣椒添加量為40%，復(fù)合發(fā)酵劑添加量為20%，發(fā)酵時間為25 h，發(fā)酵溫度為33 ℃。

2.2 香辣克氏原螯蝦頭醬風(fēng)味物質(zhì)研究

2.2.1 主要揮發(fā)性物質(zhì)分析

最佳工藝制備的香辣克氏原螯蝦頭醬共檢測出51種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，具體組成及相對含量見表6，主要包括醇類、醛類、酮類、酸類、酯類、含硫類、吡嗪類、烯烴類、胺類等化合物。

表6 揮發(fā)性物質(zhì)相對含量Table 6 Relative content of volatile components

續(xù) 表

醇類化合物是主要的揮發(fā)性物質(zhì)之一，共11種，占總成分的32.69%，主要是多不飽和脂肪酸被氧化酶作用衍生，主要賦予香辣克氏原螯蝦頭醬肉香和油脂味[13]。醛類化合物閾值較低，對醬料風(fēng)味特征起重要作用，其含量占總成分的10.48%，主要賦予蝦頭醬杏仁香、水果香和肉香等香味。酮類化合物具有獨(dú)特的清香和果香，增強(qiáng)蝦頭醬風(fēng)味特征，本次共檢測出酮類物質(zhì)7種，占總成分的6.49%。酸類檢測出4種，占總成分的4.31%，主要是乙酸、丁酸、棕櫚酸等，主要是在發(fā)酵過程中，微生物分解乙醇等物質(zhì)而生成，過多的酸類物質(zhì)會影響香辣克氏原螯蝦頭醬的品質(zhì)[14]。酯類與含硫類化合物也是蝦頭醬主要的風(fēng)味物質(zhì)，含量分別為1.04%和6.21%，是特征風(fēng)味物質(zhì)。脂肪氧化產(chǎn)物參與美拉德反應(yīng)生成吡嗪類物質(zhì)，賦予蝦頭醬肉香和燒烤香味，本次共檢測出4種，占總成分的5.87%。另外，烯烴類物質(zhì)檢測出4種，占總成分的2.94%，胺類物質(zhì)檢測出2種，占總成分的0.97%，其他類3種，占總成分的29%，其中2,4,6-三甲基吡啶和吲哚含量較高，分別占23.28%和5.36%，主要是其閾值較低，對香辣克氏原螯蝦頭醬風(fēng)味貢獻(xiàn)較大。

2.2.2 游離氨基酸含量分析

表7 游離氨基酸含量Table 7 The content of free amino acids mg/kg

游離氨基酸是鮮辣椒和克氏原螯蝦頭酶解產(chǎn)物中重要的呈鮮味物質(zhì)，其含量直接影響成品的鮮度[15]。由表7可知，優(yōu)化工藝制備的香辣克氏原螯蝦頭醬共含有16種游離氨基酸，總量為8219.71 mg/kg。其中呈鮮味氨基酸4種，分別是丙氨酸、谷氨酸、天門冬氨酸、甘氨酸，鮮味氨基酸共計(jì)1983.75 mg/kg，占游離氨基酸總量的24.13%。所有氨基酸中，略帶苦味的精氨酸含量最高，為1032.69 mg/kg，占游離氨基酸總量的12.56%，可以與其他氨基酸互補(bǔ)，協(xié)調(diào)滋味，增加香辣克氏原螯蝦頭醬的醇厚感，另對提高鮮度也有一定積極作用。帶有特殊香甜味的苯丙氨酸與酪氨酸含量分別為789.19 mg/kg和412.39 mg/kg，可以緩解辣椒的辣味，協(xié)調(diào)滋味，增加回味感。鮮味氨基酸中的甘氨酸不僅可以增加鮮味，還能有效地緩解發(fā)酵產(chǎn)生的酸味，遮掩醬中的苦澀味，增強(qiáng)醬料的醇厚度[16]。總體分析，游離氨基酸總量較高，對香辣克氏原螯蝦頭醬的鮮味起積極作用。

2.2.3 核苷酸以及關(guān)聯(lián)化合物含量分析

表8 核苷酸以及關(guān)聯(lián)化合物含量Table 8 The content of nucleotide and related compound mg/kg

核苷酸以及關(guān)聯(lián)化合物含量是影響香辣克氏原螯蝦頭醬風(fēng)味的另一關(guān)鍵因素，其主要影響鮮味[17]。由表8可知，具有突出鮮味的鳥苷酸與肌苷酸含量分別為3.69 mg/kg和36.21 mg/kg，是食品加工中常用的鮮味劑，能有效地增加香辣克氏原螯蝦頭醬的鮮味。腺苷酸含量為2.31 mg/kg，能有效地壓制苦味，協(xié)調(diào)整體滋味，增強(qiáng)醇厚度。次黃嘌呤含量為81.23 mg/kg，其會產(chǎn)生苦味，影響整體滋味。肌苷含量最高，達(dá)到261.32 mg/kg，能緩解次黃嘌呤產(chǎn)生的苦味。三磷酸腺苷與二磷酸腺苷含量分別為5.21 mg/kg和9.61 mg/kg，對整體風(fēng)味提升有重要作用。綜上，核苷酸以及關(guān)聯(lián)化合物含量豐富，能有效地提升香辣克氏原螯蝦頭醬的風(fēng)味品質(zhì)。

3 結(jié)論

以克氏原螯蝦頭與鮮辣椒為原料，添加復(fù)合發(fā)酵劑，通過單因素與正交試驗(yàn)確定其最佳工藝為：克氏原螯蝦頭酶解液500 g，添加鮮辣椒40%，添加復(fù)合發(fā)酵劑20%，發(fā)酵時間25 h，發(fā)酵溫度33 ℃。該工藝制備的香辣克氏原螯蝦頭醬工藝簡單，發(fā)酵周期短，感官品質(zhì)佳。通過理化指標(biāo)對其風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行分析，研究結(jié)果表明：共檢測出51種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，主要包括醇類、醛類、酮類、酸類、酯類、含硫類、吡嗪類、烯烴類、胺類等化合物；游離氨基酸共有16種，總量為8219.71 mg/kg，其中呈鮮味氨基酸4種，占游離氨基酸總量的24.13%；核苷酸以及關(guān)聯(lián)化合物含量豐富，具有突出鮮味的鳥苷酸與肌苷酸含量分別為3.69 mg/kg和36.21 mg/kg，相對含量較高。

綜上，通過添加復(fù)合發(fā)酵劑制備的香辣克氏原螯蝦頭醬工藝簡單，發(fā)酵周期短，感官品質(zhì)佳，風(fēng)味物質(zhì)含量豐富，可以作為一款美味的調(diào)味品使用。本研究為克氏原螯蝦加工副產(chǎn)物的精深加工拓展了渠道，為香辣風(fēng)味蝦頭醬發(fā)酵研究與生產(chǎn)提供了理論基礎(chǔ)。