海帶酶解液的脫色及發(fā)酵脫腥工藝研究

姚艷艷，常麗榮，王曉輝，趙祥忠*

（1.威海長青海洋科技股份有限公司，山東 榮成 264300；2.齊魯工業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250353）

海帶酶解液的脫色及發(fā)酵脫腥工藝研究

姚艷艷1，常麗榮1，王曉輝1，趙祥忠2*

（1.威海長青海洋科技股份有限公司，山東 榮成 264300；2.齊魯工業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250353）

該研究探討了活性炭和脫色樹脂對海帶酶解液的脫色及酵母菌和植物乳桿菌（Lactobacillus plantarum）發(fā)酵脫腥工藝的研究。結(jié)果表明，活性炭的脫色效果優(yōu)于樹脂，在活性炭添加量1.0 g/100 mL，脫色時(shí)間30 min，脫色溫度50℃條件下，對海帶酶解液的最高脫色率為64.5%。酵母菌發(fā)酵脫腥的最佳工藝條件為：脫腥溫度30℃，接種量0.4%，脫腥時(shí)間40 min；植物乳桿菌發(fā)酵脫腥的最佳工藝條件為：脫腥溫度37℃，接種量7%，脫腥時(shí)間90 min；將兩株菌進(jìn)行聯(lián)合發(fā)酵脫腥后，腥味感官評(píng)分可達(dá)9.4分，氣味清香，基本無腥味，也無酸異味。

海帶；脫色；發(fā)酵；脫腥

海帶（Laminaria japonicaAresch）是一種兼具食用與藥用的大型海藻類植物，其含有豐富的營養(yǎng)成分，經(jīng)常食用可起到一定的保健功效。因此近年來，以海帶及海帶提取物為原料，開發(fā)功能性高附加值食品及藥物，已成為食品營養(yǎng)學(xué)者和藥學(xué)工作者的研究熱點(diǎn)[1-4]。

海帶中的色素主要有巖藻黃質(zhì)、葉綠素a、葉綠素c、葉黃素、β-胡蘿卜素，因含有豐富的巖藻黃質(zhì)，所以其呈黃褐色。常用的脫色方法有活性炭法、樹脂法、氧化法、絮凝法等[5-6]?；钚蕴渴枪I(yè)生產(chǎn)中常用的脫色方法，其多孔結(jié)構(gòu)對脫色、脫臭都有良好的效果。樹脂脫色法也是工業(yè)中的常用方法，具有工藝技術(shù)簡單，生產(chǎn)成本較低，再生方便，產(chǎn)物純度高的優(yōu)點(diǎn)[7-9]。

生物酶解提取海帶營養(yǎng)成分的方法具有反應(yīng)條件溫和、保留產(chǎn)物活性、低能環(huán)保、易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化等優(yōu)點(diǎn)，是海帶精深加工企業(yè)未來的主要加工方向[10-13]。目前，國內(nèi)海帶的生物酶解還處于試驗(yàn)階段，海帶經(jīng)生物酶解后的酶解液仍會(huì)含有色素及海帶特有的腥味，若作為功能食品或添加保健品，都會(huì)影響其感官。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，形成海帶特有風(fēng)味的主要成分是一些烴類、羰基類及醇類化合物，其中對腥味貢獻(xiàn)較大的物質(zhì)可能主要是羧酸、烷烴類及芳香環(huán)基類等物質(zhì)[14-15]。對于研究海帶脫腥方法的報(bào)道很多，主要包括物理法、化學(xué)法及微生物發(fā)酵脫腥法[16-17]。微生物脫腥技術(shù)主要應(yīng)用于海魚的脫腥處理，而海帶的微生物脫腥技術(shù)尚不成熟。酵母菌是最常被用于微生物脫腥的菌株，也有報(bào)道利用乳酸菌對海帶進(jìn)行發(fā)酵脫腥[18-20]。

海帶酶解液是采用現(xiàn)代生物酶解技術(shù)制備而來，顏色呈褐綠色且海帶腥味較重，為了獲得可應(yīng)用于高端天然的海藻調(diào)味產(chǎn)品開發(fā)與研究的優(yōu)質(zhì)原料，本試驗(yàn)采用活性炭和脫色樹脂對海帶酶解液進(jìn)行脫色，并利用酵母菌和植物乳桿菌（Lactobacillus plantarum）進(jìn)行脫腥工藝研究，以期獲得顏色較淺，清香無腥味的海帶酶解液，用于系列低鈉海帶調(diào)味產(chǎn)品的開發(fā)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

海帶酶解液：國家海產(chǎn)貝類工程技術(shù)研究中心；活性炭：山東南科活性炭有限公司；LSF 941和LSF 975脫色樹脂：西安藍(lán)曉科技新材料股份有限公司；安琪高活性干酵母：安琪酵母股份有限公司；植物乳桿菌凍干粉：國家海產(chǎn)貝類工程技術(shù)研究中心。

1.2 儀器與設(shè)備

AL104先行者電子天平：奧豪斯儀器有限公司；UV2800SPC紫外分光光度計(jì)：蘇州江東精密儀器有限公司；L535-1低速離心機(jī)：湖南湘儀實(shí)驗(yàn)儀器開發(fā)有限公司；HPD-25D無油真空泵：天津市恒奧科技發(fā)展有限公司；SHA-CA數(shù)顯水浴恒溫振蕩器：金壇市科興儀器廠：PHS-3C實(shí)驗(yàn)室pH計(jì)：上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；SHP-250型生化培養(yǎng)箱；上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 海帶酶解液脫色時(shí)間的確定

活性炭預(yù)處理：將活性炭置于1%HCl溶液中，50℃浸泡1 h，然后用熱去離子水（50～60℃）清洗至中性，250目濾布過濾后，在120℃條件下干燥8 h，冷卻至室溫，備用。

脫色樹脂預(yù)處理：取一定量樹脂用純水浸泡1 h，再用大量純水清洗3～4次，再超聲脫氣泡，備用。

量取100 mL海帶酶解液置于250 mL錐形瓶中，分別加入20 g LSF 975脫色樹脂、20 g LSF 941脫色樹脂、0.5 g活性炭進(jìn)行脫色，混勻后置于50℃恒溫水浴振蕩器中，脫色反應(yīng)時(shí)間分別為0、5 min、15 min、20 min、30 min、45 min、60 min，脫色結(jié)束后，4 200 r/min離心10 min，抽濾，得上清液，測酶解液吸光度值，計(jì)算其脫色率，確定脫色反應(yīng)時(shí)間。

利用紫外分光光度計(jì)在波長450 nm處測定海帶酶解液脫色前后的吸光度值，并計(jì)算脫色率，比較各脫色劑的脫色效果。脫色率計(jì)算公式如下：

1.3.2 活性炭添加量及脫色溫度的確定

分別考察不同添加量的活性炭（0.5 g/100 mL、1.0 g/100 mL、1.5 g/100 mL、2.0 g/100 mL、2.5 g/100 mL、3.0 g/100 mL）及脫色溫度（25℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃）對海帶酶解液脫色率的影響。

1.3.3 酵母菌發(fā)酵脫腥試驗(yàn)

單因素試驗(yàn)：海帶酶解液加熱滅菌處理后，接種安琪高活性干酵母進(jìn)行發(fā)酵脫腥。分別考察酵母菌接種量（0、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%和0.6%）、脫腥時(shí)間（20 min、30 min、40 min、50 min、60 min和70 min）、脫腥溫度（20 ℃、25℃、28℃、30℃、33℃和35℃）對海帶酶解液脫腥效果的影響。

正交試驗(yàn)：為了尋求最佳的發(fā)酵脫腥條件，在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，以酵母菌接種量（A）、脫腥時(shí)間（B）和脫腥溫度（C）3個(gè)因素為自變量，參照L9（33）正交表，以酶解液腥味感官評(píng)分為評(píng)價(jià)指標(biāo)，對酵母菌發(fā)酵脫腥工藝條件進(jìn)行優(yōu)化。正交試驗(yàn)因素與水平見表1。

表1 酵母菌發(fā)酵脫腥工藝條件優(yōu)化正交試驗(yàn)因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for deodorization process conditions of yeast fermentation

1.3.4 植物乳桿菌發(fā)酵脫腥試驗(yàn)

單因素試驗(yàn)：海帶酶解液加熱滅菌處理后，接種植物乳桿菌凍干粉進(jìn)行發(fā)酵脫腥。分別考察植物乳桿菌接種量（2%、4%、5%、6%和8%）、脫腥時(shí)間（30 min、50 min、70 min、90 min和120 min）、脫腥溫度（30℃、32℃、35℃、37℃和40℃）對海帶酶解液脫腥效果的影響。

正交試驗(yàn)：為了尋求最佳的發(fā)酵脫腥條件，在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，以植物乳桿菌接種量（A）、脫腥時(shí)間（B）和脫腥溫度（C）3個(gè)因素為自變量，參照L9（33）正交表，以酶解液腥味感官評(píng)分為評(píng)價(jià)指標(biāo)，對植物乳桿菌發(fā)酵脫腥工藝條件進(jìn)行優(yōu)化。正交試驗(yàn)因素與水平見表2。

表2 植物乳桿菌發(fā)酵脫腥工藝條件優(yōu)化正交試驗(yàn)因素與水平Table 2 Factors and levels of orthogonal experiments for deodorization process conditions ofL.plantarum fermentation

1.3.5 聯(lián)合發(fā)酵脫腥試驗(yàn)

考察酵母菌和植物乳桿菌對海帶酶解液聯(lián)合發(fā)酵脫腥效果的影響。海帶酶解液先在酵母菌最佳發(fā)酵條件下處理，加熱滅活后，繼續(xù)在植物乳桿菌最佳發(fā)酵條件下處理，結(jié)束后加熱滅活，冷卻后進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。

1.3.6 海帶酶解液脫腥效果感官評(píng)價(jià)

選擇10位有經(jīng)驗(yàn)的食品評(píng)價(jià)人員作為評(píng)定小組成員，對脫腥處理后的海帶酶解液進(jìn)行感官鑒定評(píng)分，其中9～10分為基本無腥味，6～8分為腥味較弱，4～5分為有腥味，2～3分為腥味一般，0～1分為腥味較重。以結(jié)果的平均值表示脫腥效果，滿分為10分。

2 結(jié)果與分析

2.1 脫色劑及脫色時(shí)間的確定

考察3種脫色劑的脫色時(shí)間對海帶酶解液脫色率的影響，結(jié)果見圖1。

圖1 脫色時(shí)間對海帶酶解液脫色率的影響Fig.1 Effect of decoloration time on decolorization rate of enzymatic hydrolysate of kelp

由圖1可知，3種脫色劑脫色率均隨脫色時(shí)間的延長先增加后趨于平穩(wěn)?；钚蕴棵撋?0 min的脫色率最高可達(dá)59.2%，而之后隨著脫色時(shí)間的延長，脫色率變化不大；LSF 941和LSF 975兩種樹脂在脫色60 min時(shí)的脫色率達(dá)到最高，分別為29.3%和46.53%。與兩種樹脂的脫色效果相比，活性炭的脫色效果較好。因此，選擇活性炭作為海帶酶解液的脫色劑，脫色時(shí)間為30 min。

2.2 活性炭添加量及脫色溫度的確定

考察活性炭添加量及脫色溫度對海帶酶解液脫色率的影響，結(jié)果見圖2。

圖2 活性炭添加量（A）和脫色溫度（B）對海帶酶解液脫色率的影響Fig.2 Effects of activated carbon addition(A)and decolorization temperature(B)on decolorization rate of enzymatic hydrolysate of kelp

由圖2（A）可知，隨著活性炭添加量的增加，脫色率先增加后減小。當(dāng)活性炭添加量為1.0 g/100 mL時(shí)，脫色率最高為64.5%；而之后隨著活性炭添加量的增加，脫色率開始下降。因此，選擇活性炭添加量1.0 g/100 mL為宜。

由圖2（B）可知，隨著脫色溫度的升高，海帶酶解液的脫色率先升高后趨于平衡，當(dāng)脫色溫度為50℃時(shí)，脫色率達(dá)到最高為63.9%，隨后脫色率開始下降。因此，選擇脫色時(shí)間50℃為宜。

綜上所述，活性炭對海帶酶解液脫色的最佳工藝條件為活性炭添加量1.0g/100mL，脫色時(shí)間30min，脫色溫度50℃。在此條件下，脫色率最高為64.5%，經(jīng)脫色后的海帶酶解液由渾濁的灰綠色變?yōu)橥噶恋臏\黃綠色，顏色符合產(chǎn)品要求。2.3酵母菌發(fā)酵脫腥單因素試驗(yàn)

考察酵母菌接種量、脫腥時(shí)間、脫腥溫度對酵母菌發(fā)酵脫腥效果的影響，結(jié)果見圖3。

圖3 酵母菌接種量（A）、脫腥時(shí)間（B）和脫腥溫度（C）對海帶酶解液脫腥效果的影響Fig.3 Effects of yeast inoculum(A),deodorization time(B)and temperature(C)on deodorization of enzymatic hydrolysate of kelp

由圖3（A）可知，隨著酵母菌接種量的增加，腥味評(píng)分先增加后趨于平衡，表明海帶酶解液腥味逐漸減弱。當(dāng)酵母菌接種量為0.4%時(shí)，腥味評(píng)分達(dá)到最大，為7.9分，海帶酶解液腥味弱，且無發(fā)酵味；當(dāng)酵母接種量＞0.4%時(shí)，腥味評(píng)分開始下降，海帶酶解液腥味較弱，同時(shí)伴有輕微發(fā)酵味；當(dāng)接種量為0.6%時(shí)，發(fā)酵味較重。因此，選擇酵母菌接種量0.4%為宜。

由圖3（B）可知，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長，腥味評(píng)分先增加后趨于平穩(wěn)，表明海帶酶解液腥味逐漸減弱。當(dāng)發(fā)酵時(shí)間為40 min，腥味評(píng)分達(dá)到最大，為7.6分，海帶酶解液腥味很弱；繼續(xù)延長發(fā)酵時(shí)間，腥味評(píng)分變化不大；當(dāng)發(fā)酵時(shí)間≥60min時(shí)，發(fā)酵味增加。因此，選擇發(fā)酵時(shí)間40min為宜。

由圖3（C）可知，隨著發(fā)酵溫度的升高，腥味評(píng)分先增加后下降，當(dāng)發(fā)酵溫度為33℃，腥味評(píng)分為8.0分，海帶酶解液腥味較弱；而當(dāng)發(fā)酵溫度為40℃時(shí)，由于溫度較高，酵母菌活性受到影響，因而影響發(fā)酵脫腥效果。因此，選擇發(fā)酵溫度33℃為宜。

2.4 酵母菌發(fā)酵脫腥正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上，對酵母菌接種量、脫腥時(shí)間和脫腥溫度進(jìn)行正交試驗(yàn)，正交試驗(yàn)結(jié)果與分析見表3。由表3極差R分析結(jié)果可知，3個(gè)因素對酵母菌發(fā)酵脫腥效果影響大小為C＞A＞B，即脫腥溫度對脫腥效果影響最大，其次為酵母菌接種量，影響最小的因素為脫腥時(shí)間。得出酵母菌發(fā)酵脫腥的最佳工藝條件為A2B2C1，即酵母菌接種量0.4%，發(fā)酵溫度30℃，發(fā)酵時(shí)間40min。在此工藝條件下，進(jìn)行3次驗(yàn)證試驗(yàn)，腥味評(píng)分平均值可達(dá)到7.5分。

表3 酵母發(fā)酵脫腥工藝條件優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果與分析Table 3 Results and analysis of orthogonal experiments for yeast fermentation deodorization condition optimization

2.5 植物乳桿菌發(fā)酵脫腥單因素試驗(yàn)

考察植物乳桿菌接種量、脫腥時(shí)間、脫腥溫度對植物乳桿菌發(fā)酵脫腥效果的影響，結(jié)果見圖4。

圖4 植物乳桿菌接種量（A）、脫腥時(shí)間（B）和脫腥溫度（C）對海帶酶解液脫腥效果的影響Fig.4 Effect ofL.plantaruminoculum(A),deodorization time(B)and temperature(C)on deodorization of enzymatic hydrolysate of kelp

由圖4（A）可知，隨著植物乳桿菌接種量的增加，腥味評(píng)分逐漸升高。當(dāng)植物乳桿菌接種量為6%時(shí)，腥味較弱，同時(shí)略有酸澀味，腥味評(píng)分為7.2分；接種量為8%時(shí)，腥味很輕，但酸異味較重，腥味評(píng)分為7.1分。因此，選擇植物乳桿菌接種量6%為宜。

由圖4（B）可知，隨著脫腥時(shí)間的延長，腥味評(píng)分先升高后下降。當(dāng)脫腥時(shí)間為90 min，腥味評(píng)分為7.8分；當(dāng)脫腥時(shí)間持續(xù)至120 min時(shí)，腥異味又增加，略有酸味。因此，選擇脫腥時(shí)間90 min為宜。

由圖4（C）可知，隨著脫腥溫度的升高，腥味評(píng)分逐漸升高。當(dāng)脫腥溫度為37℃時(shí)，腥味評(píng)分最高為7.3分，繼續(xù)升高脫腥溫度，腥味評(píng)分開始下降。因此，選擇脫腥溫度37℃為宜。

2.6 植物乳桿菌發(fā)酵脫腥正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上，對植物乳桿菌接種量、脫腥時(shí)間和脫腥溫度進(jìn)行正交試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果與分析見表4。由表4極差R分析結(jié)果可知，3個(gè)因素對植物乳桿菌發(fā)酵脫腥效果影響大小為B＞A＞C，即脫腥時(shí)間＞植物乳桿菌接種量＞脫腥溫度。得出植物乳桿菌發(fā)酵脫腥的最佳工藝條件為A3B3C2，即脫腥溫度為37℃，植物乳桿菌接種量為7%，發(fā)酵時(shí)間90 min。在此工藝條件下，進(jìn)行3次驗(yàn)證試驗(yàn)，腥味評(píng)分平均值可達(dá)到8.7分。

表4 植物乳桿菌發(fā)酵脫腥工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果與分析Table 4 Results and analysis of orthogonal design ofL.plantarum fermentation deodorization

2.7 聯(lián)合發(fā)酵脫腥試驗(yàn)

在上述優(yōu)化的脫腥工藝條件下，利用酵母菌和植物乳桿菌對海帶酶解液進(jìn)行聯(lián)合脫腥，脫腥后的海帶酶解液基本無腥味，也無發(fā)酵后的酸異味，有淡淡的香甜味，腥味評(píng)分平均值為9.4分，表明聯(lián)合脫腥技術(shù)對海帶酶解液的腥味具有良好的脫除效果。

3 結(jié)論

本研究對比了活性炭和兩種脫色樹脂對海帶酶解液的脫色效果，并探討了酵母菌和植物乳桿菌對海帶酶解液發(fā)酵脫腥工藝條件。結(jié)果表明，活性炭的脫色效果優(yōu)于脫色樹脂，且活性炭的最佳脫色條件為活性炭添加量1.0g/100 mL，脫色溫度50℃，脫色時(shí)間30min，脫色率最高能達(dá)到64.5%，脫色后的海帶酶解液澄清、透亮，呈淺黃綠色。酵母菌對海帶酶解液脫腥的最佳工藝為脫腥溫度30℃，酵母菌接種量0.4%，脫腥時(shí)間30 min；植物乳桿菌對海帶酶解液脫腥的最佳工藝是脫腥溫度37℃，植物乳桿菌接種量7%，脫腥時(shí)間90 min。將兩株菌進(jìn)行聯(lián)合脫腥后，腥味評(píng)分可達(dá)9.4分，海帶酶解液氣味清香，基本無腥味，也無酸異味。可為改善海帶酶解液品質(zhì)提供參考依據(jù)。

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Decoloration and fermentation deodorization of enzymatic hydrolysate of kelp

YAO Yanyan1,CHANG Lirong1,WANG Xiaohui1,ZHAO Xiangzhong2*
(1.Weihai Changqing Ocean Science Technology Co.,Ltd.,Rongcheng 264300,China;2.College of Food Science and Engineering,Qilu University of Technology,Jinan 250353,China)

The decoloration process with activated carbon and decolorization resin and deodorization process with yeasts andLactobacillus plantarum fermentation on enzymatic hydrolysate of kelp were researched.The results showed that decoloration effect of activated carbon was better than that of resin.Under the conditions of activated carbon addition 1.0 g/100 ml,decolorization time 30 min and temperature 50℃,the highest decolourization rate of enzymatic hydrolysate was 64.5%.The optimum deodorization process conditions of yeasts fermentation were deodorization temperature 30℃,inoculum 0.4%and deodorization time 40 min;the optimum deodorization process conditions ofL.plantarumfermentation were deodorization temperature 37℃,inoculum 7%and deodorization time 90 min.After united fermentation deodorization of two strains,the fishy flavor sensory score was up to 9.4,and the enzymatic hydrolysate of kelp had fragrant smell,almost no fishy smell and sour smell.

kelp;decolorization;fermentation;deodorization

TS254.4；Q815

0254-5071（2017）10-0149-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.10.031

2017-06-08

山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（015GSF115033）

姚艷艷（1986-），女，工程師，碩士，研究方向?yàn)楹Ｔ瀹a(chǎn)品精深加工。

*通訊作者：趙祥忠（1969-），男，副教授，碩士，研究方向?yàn)樗a(chǎn)品綜合深加。