扇貝水解調(diào)味粉加工技術(shù)工藝優(yōu)化

楊秀敏，王 頡，劉亞瓊

(河北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，河北省農(nóng)產(chǎn)品加工工程技術(shù)研究中心，河北 保定 071001)

扇貝水解調(diào)味粉加工技術(shù)工藝優(yōu)化

楊秀敏，王 頡*，劉亞瓊

(河北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，河北省農(nóng)產(chǎn)品加工工程技術(shù)研究中心，河北 保定 071001)

為充分利用扇貝資源，提高貝類附加值，對(duì)扇貝水解調(diào)味粉加工技術(shù)進(jìn)行工藝優(yōu)化。以碎貝柱為原料，利用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)研究風(fēng)味蛋白酶(flavourzyme)不同添加量和酶解條件對(duì)扇貝水解液氨基酸態(tài)氮(amino acid nitrogen，AAN)含量的影響，運(yùn)用Box-Benhnken中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)考察不同噴霧干燥參數(shù)對(duì)扇貝水解調(diào)味粉集粉率的影響。結(jié)果表明：風(fēng)味蛋白酶添加量1200U/g、料液比1∶4(g/mL)、45℃酶解5h條件下，扇貝水解液AAN含量為(1.03± 0.01)%，比同類研究提高了0.12%～0.74%；利用Design-Expert軟件對(duì)Box-Benhnken中心組合試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，得到回歸模型：Y=-2867.5825＋19.5670X1＋34.7780X2＋779.4000X3-0.0761-0.2284-0.0433。確定了適宜噴霧干燥參數(shù)為進(jìn)口溫度128.60℃、出口溫度76.15℃、進(jìn)風(fēng)量0.9m3/min，此時(shí)集粉率為64.82%，扇貝水解調(diào)味粉水分含量為4.09%，產(chǎn)品的溶解性、色澤及風(fēng)味良好。

酶解；氨基酸態(tài)氮；噴霧干燥；扇貝水解調(diào)味粉

扇貝是我國(guó)重要海洋資源之一，2008年貝類產(chǎn)量達(dá)1072.5萬(wàn)噸[1]，主要以鮮食、速凍和干制為主，將加工中產(chǎn)生碎貝、形狀不規(guī)則扇貝柱等副產(chǎn)物開(kāi)發(fā)為扇貝水解調(diào)味粉將是填補(bǔ)調(diào)味料市場(chǎng)空缺和提高扇貝附加值的一條重要途徑。貝類蛋白質(zhì)含量較高，但大分子蛋白不易被人體消化吸收，將其水解為小肽和氨基酸等，可提高蛋白質(zhì)消化率和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。Beak等[2]用商品酶對(duì)小龍蝦加工過(guò)程中的副產(chǎn)物進(jìn)行水解，制備海鮮調(diào)味品；Nilsang等[3]利用FlavourzymeTM和KojizymeTM水解生產(chǎn)魚(yú)罐頭剩余副產(chǎn)物，噴霧干燥水解液制備魚(yú)粉，經(jīng)過(guò)FlavourzymeTM水解的魚(yú)粉，苦味降低了1mg/m3；Chalamaiah等[4]利用堿性蛋白酶和木瓜蛋白酶酶解麥瑞加拉鯪魚(yú)的魚(yú)卵，分別在50～55℃和60～65℃水解90min，水解度分別為62%和17.1%；汪濤等[5]利用胰蛋白酶和枯草桿菌中和性蛋白酶復(fù)合后與風(fēng)味蛋白酶分段酶解扇貝邊，氨基態(tài)氮(amino acid nitrogen，AAN)含量為0.6998%。噴霧干燥技術(shù)已廣泛應(yīng)用于海鮮調(diào)味料生產(chǎn)。楊蘇蓓等[6]以貽貝為原料，粉碎后直接均質(zhì)和噴霧干燥(進(jìn)口溫度180～230℃，出口溫度85～100℃)制備了紫貽貝粉；Abdul-Hamid等[7]評(píng)價(jià)了不同噴霧干燥條件下(進(jìn)口/出口溫度分別為150/76℃及180/90℃)黑羅非魚(yú)粉的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，較高的干燥溫度降低了氨基酸含量，提高了蛋白品質(zhì)；Bueno-Solano等[8]噴霧干燥(進(jìn)口/出口溫度分別為180/140℃)酶解液(乳酸菌發(fā)酵蝦頭和蝦骨產(chǎn)生)制備了蝦粉；魏玉西等[7]用中性蛋白酶、胰蛋白酶和復(fù)合蛋白酶3種酶組合成3對(duì)混合酶酶解扇貝裙邊，噴霧干燥酶解液制備氨基酸營(yíng)養(yǎng)粉(粗蛋白、粗脂肪和總糖含量分別達(dá)82.89%、1.55%和6.82%)，但不同噴霧干燥工藝參數(shù)對(duì)扇貝水解調(diào)味粉集粉率影響研究未見(jiàn)報(bào)道。進(jìn)一步研究扇貝水解條件和噴霧干燥條件，提高產(chǎn)品AAN含量和集粉率是生產(chǎn)中急需解決的問(wèn)題。

本實(shí)驗(yàn)以碎貝柱和形狀不規(guī)則貝柱為原料，利用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)研究風(fēng)味蛋白酶(flavourzyme)不同添加量和酶解條件對(duì)AAN含量的影響，運(yùn)用Box-Benhnken中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)考察了不同噴霧干燥參數(shù)對(duì)扇貝水解調(diào)味粉集粉率的影響，為提高扇貝水解調(diào)味粉AAN含量和集粉率提供理論和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

碎貝柱和形狀不規(guī)則貝柱 秦皇島海東青食品有限公司；風(fēng)味蛋白酶(flavourzyme MG)，實(shí)測(cè)酶活力1.8萬(wàn)U/g，該酶是一種由篩選的未經(jīng)基因改造的米曲霉菌株(Aspergillus oryzae)經(jīng)深層發(fā)酵產(chǎn)生的蛋白酶/肽酶復(fù)合物，含有內(nèi)切蛋白酶和外切蛋白酶兩種活性 丹麥Novo Nordisk公司；麥芽糊精(食品級(jí)) 魯州淀粉糖制品有限公司；乙腈(色譜純) 上海化學(xué)試劑廠；其他試劑均為分析純。

1200系列高效液相色譜儀 美國(guó)Aglient有限公司；CR-400/410色彩色差計(jì) 柯尼卡美能達(dá)(中國(guó))投資有限公司；SD-1000噴霧干燥機(jī) 日本東京理化株式會(huì)社；MB35鹵素水分測(cè)定儀 奧豪斯國(guó)際貿(mào)易(上海)有限公司；T6紫外分光光度計(jì) 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；KDY-9830凱氏定氮儀 北京市通潤(rùn)源機(jī)電技術(shù)有限公司。

1.2 方法

1.2.1 不同蛋白酶用量和酶解條件對(duì)氨基酸態(tài)氮含量的影響

為了提高扇貝水解調(diào)味粉氨基酸態(tài)氮含量，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取加酶量、酶解溫度、酶解時(shí)間、料液比4因素，每個(gè)因素3個(gè)水平，用L9(34)正交表安排試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)重復(fù)2次。每處理稱取扇貝肉糜2g于100mL的錐形瓶中，用磷酸鹽緩沖溶液調(diào)pH7.0，按表1所示組合處理。酶解完畢，煮沸5min，冷卻至室溫，4500r/ min離心10min，取上清液測(cè)定AAN含量。

1.2.2 不同噴霧干燥參數(shù)對(duì)扇貝水解調(diào)味粉集粉率的影響

根據(jù)Box-Benhnken中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理及單因素試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行3因素3水平響應(yīng)面分析試驗(yàn)，研究噴霧干燥設(shè)備進(jìn)口溫度(X1)、出口溫度(X2)和進(jìn)風(fēng)量(X3)對(duì)集粉率的影響，每處理量取1.2.2節(jié)正交試驗(yàn)較優(yōu)組合條件下制備的酶解液100mL于200mL燒杯中，加入2.53g的麥芽糊精，用磁力攪拌器攪勻后在水浴鍋中加熱到45℃，噴霧干燥后，收集扇貝水解調(diào)味粉，測(cè)定集粉率。

1.2.3 扇貝水解調(diào)味粉理化指標(biāo)測(cè)定

取1.2.2節(jié)試驗(yàn)較優(yōu)組合條件下制備的扇貝水解調(diào)味粉，測(cè)定氨基酸含量、總糖含量、多糖含量、還原糖含量、灰分、水分含量、堆積密度、溶解性、L*值、a*值和b*值。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及其方法

氨基酸態(tài)氮含量[9]：中性甲醛滴定法；酶活力[10]：Folin-酚法；可溶性固形物含量：數(shù)字折光儀測(cè)定；噴霧干燥集粉率/%＝(集粉瓶中粉重÷噴霧干燥前料液中固形物含量)×100。

扇貝水解調(diào)味粉化學(xué)指標(biāo)測(cè)定：總糖[11]：硫酸苯酚法；還原糖[9]：直接滴定法；灰分[9]：550℃灼燒法；水分：鹵素水分測(cè)定儀測(cè)定；游離氨基酸含量測(cè)定(HPLC法)：取100μL處理液(扇貝水解調(diào)味粉處理：0.2g扇貝水解調(diào)味粉溶于10mL蒸餾水中)于1mL離心管中，加入pH9.0碳酸鹽緩沖液200μL和60mol/L 2,4-二硝基氯苯50μL，于旋渦振蕩器上充分混勻后，放入90℃恒溫水浴鍋中，避光反應(yīng)1.5h，反應(yīng)結(jié)束后，取出冷卻至室溫，加入10%乙酸溶液50μL，蒸餾水定容至1mL。振蕩混勻后過(guò)0.45μm濾膜，取上10μL上清液進(jìn)機(jī)分析[色譜柱條件：C18烷基柱(250mm×4.6mm，5μm)；流動(dòng)相A為醋酸鹽緩沖液(pH5.2)、流動(dòng)相B為純乙腈；檢測(cè)波長(zhǎng)：360nm；流速：1mL/min；進(jìn)樣量：10μL；檢測(cè)器溫度：40℃]。

扇貝水解調(diào)味粉色澤、堆積密度和溶解性測(cè)定參照Siew[12]的方法并加以改進(jìn)。

色澤：取3.00g樣品放入透明的樣品袋中，用色差計(jì)測(cè)定其色澤，采用L*、a*、b*表色系統(tǒng)。

堆積密度：用10mL量筒測(cè)定2.00g扇貝水解調(diào)味粉所占體積，質(zhì)量體積比即為堆積密度。

溶解性：用量筒取50mL 26℃蒸餾水于100mL燒杯中，把燒杯置于恒溫磁力攪拌器上并設(shè)置溫度，然后將已準(zhǔn)確稱量的2.00g扇貝水解調(diào)味粉轉(zhuǎn)入燒杯中，同時(shí)啟動(dòng)恒溫磁力攪拌器(交流220V，50Hz)1000r/min，轉(zhuǎn)子大小1cm×3cm，記錄扇貝水解調(diào)味粉完全溶解所需時(shí)間/s。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析方法

正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SSPS 11.5 for Windows進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，差異顯著水平為0.05和0.01。采用Design-Expert 7.1.3軟件對(duì)Box-Benhnken中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)的響應(yīng)面試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同蛋白酶用量和酶解條件對(duì)氨基酸態(tài)氮含量的影響

不同蛋白酶用量和酶解條件對(duì)氨基酸態(tài)氮含量的影響如表1所示。極差分析結(jié)果表明，A、B、C、D四個(gè)因素對(duì)AAN含量影響依次為D＞A＞B＞C；方差分析結(jié)果表明，A、B、D對(duì)AAN含量影響差異顯著(P＜0.05)，C對(duì)AAN含量影響不顯著。為提高酶解液AAN含量，較適宜的組合是A2B2C3D1，由于C對(duì)AAN含量影響不顯著，選擇5h。在此條件下，水解液中AAN含量為(1.03±0.01)%。

表1 扇貝水解調(diào)味粉氨基酸態(tài)氮條件優(yōu)化正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果Table 1 Orthogonal array design and corresponding experimental results

2.2 不同噴霧干燥參數(shù)對(duì)扇貝水解調(diào)味粉集粉率的影響

不同噴霧干燥參數(shù)對(duì)扇貝水解調(diào)味粉集粉率的影響見(jiàn)表2。將表2結(jié)果用Design Expert進(jìn)行回歸分析，去除不顯著項(xiàng)，得到集粉率(Y)與進(jìn)口溫度(X1)、出口溫度(X2)和進(jìn)風(fēng)量(X3)的回歸方程：Y＝-2867.5825＋19.5670X1＋34.7780X2＋779.4000X3-0.0761-0.2284-0.0433X32。響應(yīng)面回歸模型的P＜0.01，且R2＝0.9915、調(diào)整決定系數(shù)=0.9806，該模型擬合程度良好，自變量與響應(yīng)值之間線性關(guān)系顯著。

表2 噴霧干燥參數(shù)對(duì)集粉率影響的響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案及結(jié)果Table 2 Box-Benhnken experimental design and corresponding experimental results

通過(guò)多元回歸方程得到響應(yīng)曲面圖及等高線圖，見(jiàn)圖1。

由圖1a三維曲面可知，當(dāng)固定進(jìn)口溫度時(shí)，隨出口溫度升高，集粉率先升高后降低；當(dāng)固定出口溫度時(shí)，隨進(jìn)口溫度升高，集粉率先升高后降低。從圖1a等高線變化趨勢(shì)圖可知，當(dāng)進(jìn)口溫度和出口溫度分別為125～130℃和75～80℃時(shí)集粉率有最大值，進(jìn)口溫度和出口溫度高出一定范圍，集粉率反而下降。

由圖1b三維曲面可知，當(dāng)固定進(jìn)口溫度時(shí)，隨進(jìn)風(fēng)量增加，集粉率先升高后降低；當(dāng)固定進(jìn)風(fēng)量時(shí)，隨進(jìn)口溫度升高，集粉率先升高后降低。從圖1b等高線變化趨勢(shì)圖可知，當(dāng)進(jìn)口溫度為125～130℃及進(jìn)風(fēng)量為0.85～0.95m3/min時(shí)，集粉率存在最大值。

由圖1c三維曲面圖可知，當(dāng)固定出口溫度時(shí)，隨進(jìn)風(fēng)量增加，集粉率先升高后降低；當(dāng)固定進(jìn)風(fēng)量時(shí)，隨出口溫度升高，集粉率先升高后降低。試驗(yàn)范圍內(nèi)，集粉率存在最大值(曲面峰值)。從圖1c等高線變化趨勢(shì)圖可知，出口溫度為75～77.5℃及進(jìn)風(fēng)量為0.85～0.95m3/min時(shí)，集粉率最高。

結(jié)合數(shù)學(xué)模型分析，對(duì)X1、X2和X3求偏導(dǎo)，得出適宜噴霧干燥參數(shù)為進(jìn)口溫度128.60℃、出口溫度76.15℃、進(jìn)風(fēng)量0.9m3/min，集粉率理論值為64.82%。結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際操作，由于噴霧干燥設(shè)備工作參數(shù)有一個(gè)波動(dòng)范圍，進(jìn)口溫度128～129℃、出口溫度76～77℃、進(jìn)風(fēng)量0.9m3/min，此時(shí)集粉率達(dá)64.00%。

表3 扇貝水解調(diào)味粉化學(xué)指標(biāo)及物理特性Table 3 Physico-chemical characteristics of scallop hydrolysate seasoning powder

圖1 各兩因素交互作用對(duì)扇貝水解調(diào)味粉集粉率的影響Fig.1 Response surface and contour plots showing the effects of air inlet temperature, air outlet temperature and ventilation rate on scallop hydrolysate seasoning powder yield

2.3 扇貝水解調(diào)味粉理化指標(biāo)測(cè)定

扇貝水解調(diào)味粉的理化指標(biāo)測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表3。噴霧干燥所得扇貝水解調(diào)味粉水分含量適宜，外觀呈微黃色粉末狀，具有貝類應(yīng)有的風(fēng)味與滋味，易溶于水。

3 討 論

為提高扇貝附加值，開(kāi)發(fā)滋味鮮美、營(yíng)養(yǎng)豐富的海鮮粉，蛋白酶解是關(guān)鍵技術(shù)之一。遲玉森等[13]用枯草桿菌1398中性蛋白酶水解扇貝邊，研究了不同溫度對(duì)酶解效果的影響，溫度波動(dòng)范圍小于3%時(shí)，AAN含量達(dá)0.90%左右。紀(jì)蓓等[14]分別研究了中性蛋白酶、動(dòng)物蛋白水解復(fù)合酶不同加酶量和酶解條件對(duì)扇貝邊水解效果的影響，在酶添加量1500U/g原料、底物濃度45%條件下，52℃酶解1.5h，中性蛋白酶水解液的AAN含量為0.2882%，在酶添加量3000U/g原料、底物濃度30%條件下，55℃酶解4h，動(dòng)物蛋白水解復(fù)合酶水解液的AAN含量為0.3436%。曾慶祝等[15]利用二次正交旋轉(zhuǎn)組合研究了利用混合酶(胰蛋白酶和枯草桿菌中性蛋白酶)酶解扇貝邊，水解液中AAN含量為0.9125%。僅靠添加內(nèi)切蛋白酶和扇貝原料本身肽鏈外切酶，水解程度很低，風(fēng)味不好[16]，風(fēng)味蛋白酶不僅兼具內(nèi)切酶和外切酶兩種活性，還能降低水解液苦味[3]。本實(shí)驗(yàn)研究了風(fēng)味蛋白酶不同添加量和酶解條件對(duì)AAN含量的影響，在適宜條件下，水解液AAN含量達(dá)(1.03±0.01)%。

為增加扇貝水解調(diào)味粉集粉率，延長(zhǎng)貯藏保質(zhì)期，有必要考察噴霧干燥設(shè)備參數(shù)對(duì)集粉率的影響。溫度是噴霧干燥的干燥介質(zhì)，決定扇貝水解調(diào)味粉干燥效果及特性，溫度過(guò)低，小霧滴不能被充分蒸發(fā)，水分含量高產(chǎn)品不易保藏，溫度過(guò)高，產(chǎn)品熱敏物質(zhì)損失嚴(yán)重，營(yíng)養(yǎng)成分大流失導(dǎo)致集粉率下降。本實(shí)驗(yàn)關(guān)于溫度對(duì)集粉率的影響與前人研究結(jié)果[17-18]基本一致，并建立數(shù)學(xué)模型：Y＝-2867.5825＋19.5670X1＋34.7780X2＋779.4000X3-0.0761X-0.2284-0.0433，為工業(yè)化生產(chǎn)扇貝水解調(diào)味粉提供了理論參考。

4 結(jié) 論

采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)研究了風(fēng)味蛋白酶不同添加量和酶解條件對(duì)AAN含量的影響，在料液比1∶4(g/mL)時(shí)，添加風(fēng)味蛋白酶1200U/g、45℃酶解5h，此條件下AAN含量為(1.03±0.01)%，比同類研究提高了0.12%～0.74%。

運(yùn)用Box-Benhnken中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)考察了不同噴霧干燥參數(shù)對(duì)集粉率的影響，利用Design-Expert軟件對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，得到模型：Y＝-2867.5825＋19.5670X1＋34.7780X2＋779.4000X3-0.0761-0.2284-0.0433。確定了適宜噴霧干燥參數(shù)為進(jìn)口溫度128.60℃、出口溫度76.15℃、進(jìn)風(fēng)量0.9m3/min。

開(kāi)發(fā)的扇貝水解調(diào)味粉水分含量適宜，外觀呈微黃色粉末狀，具有貝類應(yīng)有的風(fēng)味與滋味，主要成分為氨基酸和糖類物質(zhì)，含水率4.09%。

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Optimization of Processing Technology for Scallop Hydrolysate Seasoning Powder

YANG Xiu-min，WANG Jie*，LIU Ya-qiong
(Agricultrual-food Processing and Engineering Technology Research Center of Hebei Province, College of Food Science and Technology, Agricultural University of Hebei, Baoding 071001, China)

In order to make full use of scallop and increase its added value, crushed scallop adductor muscle was processed into scallop hydrolysate seasoning powder by hydrolysis with flavourzyme and subsequent spray drying. The hydrolysis of scallop adductor muscle was optimized by orthogonal array design based on amino acid nitrogen content in its hydrolysate. On the basis of a three-variable, three-level Box-Benhnken experimental design, response surface methodology was used to optimize the spray drying conditions of scallop adductor muscle hydrolysate. The power yield of spray drying for scallop adductor muscle hydrolysate (Y) was investigated with respect to air inlet temperature (X1), air outlet temperature (X2) and ventilation rate (X3). The optimal hydrolysis conditions were determined as follows∶ flavourzyme dosage of 1200 U/g and solid-to-liquid of 1∶4 (g/ mL) for a hydrolysis duration of 5 h at 45 ℃ and under these conditions, the amino acid nitrogen content in scallop adductor muscle hydrolysate was (1.03 ± 0.01)%, which was increased by 0.12%-0.74% when compared with previously reported results. A regression model describing the effects of X1, X2and X3on Y was obtained as follows∶ Y = -2867.5825 ＋19.5670X1＋34.7780X2＋779.4000X3-0.0761-0.2284-0.0433. The optimal conditions for spray drying of scallop adductor muscle hydrolysate were air inlet temperature 128.60 ℃, air outlet temperature 76.15 ℃, ventilation rate 0.9 m3/min, resulting in a power yield of 64.82%. A product that had a moisture content of 4.09% and was good in solubility, color and flavor was obtained.

enzymatic hydrolysis；amino acid nitrogen；spray drying；scallop hydrolysate seasoning powder

S986.1

A

1002-6630(2011)14-0016-05

2010-09-20

國(guó)家海洋公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(200805046)

楊秀敏(1983—)，女，碩士研究生，研究方向?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品加工及貯藏工程。E-mail：yangxiumin_2008@126.com

*通信作者：王頡(1959—)，男，教授，博士，研究方向?yàn)槭称芳庸だ碚撆c應(yīng)用。E-mail：wj591010@163.com