利用魷魚下腳料生產(chǎn)魷魚粉的工藝研究

石曉巖，劉春娟

(吉林省經(jīng)濟(jì)管理干部學(xué)院，長春 130012)

魷魚，也稱柔魚、槍烏賊，有生命周期短、生長速度快及資源豐富等特點(diǎn)[1-2]，是世界海洋漁業(yè)資源中未充分利用且具有較大潛力的海洋生物之一，主要分布在西北太平洋、東南太平洋(秘魯漁場)、西南大西洋(阿根廷水域)和印度洋(阿曼外海漁場)[3]，中國近年來逐漸成為全球最大的魷魚捕撈國和生產(chǎn)國。

我國魷魚年產(chǎn)量接近100萬噸，魷魚在加工處理過程中會(huì)產(chǎn)生 20%～25%的下腳料[4]，例如表皮、內(nèi)臟等，而這些下腳料中也含有大量的粗脂肪、多糖、蛋白質(zhì)等營養(yǎng)成分，其中魷魚皮約占魷魚質(zhì)量的10%。魷魚皮中蛋白質(zhì)含量豐富，膠原蛋白是其主要成分，約占其干重的88%，另外還含有大量的脯氨酸、甘氨酸及羥脯氨酸，而且其水解物中含有豐富的生物活性肽；魷魚內(nèi)臟約占魷魚質(zhì)量的15%，其中蛋白質(zhì) 21.24%，脂質(zhì)含量 21.15%。另外，魷魚內(nèi)臟富含?；撬?、氨基酸以及其他微量元素等[5]。

這類魷魚副產(chǎn)物利用率很低，大都被簡單加工成魚粉用作飼料，也有一部分被隨意銷毀或掩埋，不僅造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)，也對環(huán)境造成污染[6]。所以，對魷魚下腳料進(jìn)行進(jìn)一步分類再利用不僅可以杜絕資源浪費(fèi)、提高經(jīng)濟(jì)效益，而且能夠?qū)π袠I(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供保障。

目前，隨著生物質(zhì)資源的深度開發(fā)與利用，國內(nèi)外不少學(xué)者利用外加酶法獲得各種氨基酸和功能活性肽[7]，并通過 Maillard反應(yīng)增香、噴霧干燥等工藝技術(shù)制備海鮮提取物產(chǎn)品[8]，其產(chǎn)品具備海鮮特征香氣、滋味鮮美、口感醇和、營養(yǎng)價(jià)值較高，成為海鮮高值化利用的重要研究方向[9-11]。

本文以魷魚生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的魷魚皮和魷魚內(nèi)臟下腳料為主要原料，采用定向深度酶解、美拉德反應(yīng)增香、噴霧干燥等技術(shù)生產(chǎn)出口感純正、香氣濃郁、顏色自然、營養(yǎng)豐富的魷魚粉，以實(shí)現(xiàn)其綜合利用。該產(chǎn)品可以廣泛應(yīng)用到方便食品、餐飲、冷凍調(diào)理制品、香精香料以及各種魷魚制品中，使用方便快捷，提高了魷魚的利用率和附加值，具有一定的開發(fā)價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 主要材料

魷魚皮、魷魚內(nèi)臟：榮成市人和利源水產(chǎn)品加工廠；風(fēng)味蛋白酶、復(fù)合蛋白酶：天津諾維信科技發(fā)展有限公司；木糖：西安浩天生物工程有限公司；麥芽糊精：山東西王藥業(yè)有限公司；KEX-7123PG變性淀粉：杭州旭朗生物科技有限公司。

1.2 主要儀器設(shè)備

電熱恒溫水浴鍋 濟(jì)南歐萊博生物科技有限公司；JJ-1精密增力電動(dòng)攪拌器 常州市頂新實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；XPR 精密天平 梅特勒-托利多國際貿(mào)易(上海)有限公司；YM50L立式壓力蒸汽滅菌器 上海三申醫(yī)療器械有限公司；KN580全自動(dòng)凱氏定氮儀 濟(jì)南阿爾瓦儀器有限公司；SPRAY-2000實(shí)驗(yàn)室小型噴霧干燥機(jī) 上海熙揚(yáng)儀器有限公司；60目標(biāo)準(zhǔn)篩 市售。

1.3 實(shí)驗(yàn)工藝流程

1.4 實(shí)驗(yàn)過程

1.4.1 生物酶解

1.4.1.1 加酶量對魷魚皮和魷魚內(nèi)臟酶解效果的影響

將魷魚皮和魷魚內(nèi)臟用清水沖洗，去除魚、蝦以及泥沙等雜質(zhì)，分別稱取5份500 g魷魚皮和5份500 g魷魚內(nèi)臟，各加入500 g水，每種原料再分別加入原料重量1‰、1.5‰、2‰、2.5‰、3‰的混合酶制劑(風(fēng)味蛋白酶∶復(fù)合蛋白酶為1∶1)，將原料混合均勻后分別置于恒溫水浴鍋中保持55 ℃恒溫酶解4 h。酶解結(jié)束后，升溫至95 ℃以上滅酶20 min，過60目篩后，對酶解液進(jìn)行水解度檢測，確定最佳的酶制劑用量。

1.4.1.2 酶解時(shí)間對魷魚皮和魷魚內(nèi)臟酶解效果的影響

分別稱取5份500 g魷魚皮和5份500 g魷魚內(nèi)臟，各加入500 g水，每種原料加入原料重量2‰混合酶制劑(風(fēng)味蛋白酶∶復(fù)合蛋白酶為1∶1)，混合均勻后分別置于恒溫水浴鍋中保持55 ℃恒溫酶解3，3.5，4，4.5，5 h。酶解結(jié)束后，升溫至95 ℃以上滅酶20 min，過60目篩后，對酶解液進(jìn)行水解度檢測，確定酶解最佳時(shí)間。

1.4.2 檢測方法

1.4.2.1 酶解液總氮含量的測定

凱氏定氮法：按GB 5009.5-2016規(guī)定的方法操作。

1.4.2.2 酶解液氨基酸態(tài)氮的測定

酸度計(jì)法：按GB 5009.235-2016規(guī)定的方法操作。

1.4.2.3 水分的測定

直接干燥法：按GB 5009.3-2016規(guī)定的方法測定。

1.4.2.4 水解度的測定

1.4.3 美拉德反應(yīng)

美拉德反應(yīng)是指還原單糖或多糖與伯胺或仲胺之間的復(fù)雜反應(yīng)，其賦予食品色澤和風(fēng)味品質(zhì)[12]，是食品加工生產(chǎn)過程中生成食品特征風(fēng)味的重要來源之一，同時(shí)結(jié)果受到反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間的影響。實(shí)驗(yàn)中美拉德反應(yīng)所需的氨基酸和多肽由魷魚皮和魷魚內(nèi)臟的酶解生成提供，用木糖作為還原糖進(jìn)行美拉德反應(yīng)，所以實(shí)驗(yàn)以魷魚皮酶解液、魷魚內(nèi)臟酶解液、木糖、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間為主要因素，對美拉德反應(yīng)做正交實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)方案見表1。實(shí)驗(yàn)用麥芽糊精和水將反應(yīng)液濃度統(tǒng)一調(diào)制為40%，根據(jù)正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果選取最佳工藝。

表1 美拉德反應(yīng)正交實(shí)驗(yàn)方案

1.4.4 美拉德反應(yīng)液的感官評定

將美拉德反應(yīng)液分別按照1%、2%、4%的比例稀釋，然后邀請10名熟悉魷魚風(fēng)味的專業(yè)人員對其進(jìn)行品評和打分，得分采用百分制，評分因素和標(biāo)準(zhǔn)：魷魚風(fēng)味(0%～30%)、協(xié)調(diào)性(0%～20%)、香氣強(qiáng)度(0%～20%)、鮮度(0%～15%)、存留時(shí)間(0%～15%)。然后將3個(gè)梯度稀釋液的評分取平均值作為正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

1.4.5 噴霧干燥

噴霧干燥工藝中加入一定量的變性淀粉會(huì)影響產(chǎn)品的得率、香氣、口感和狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)選取3份500 g美拉德反應(yīng)液，分別加入1%、3%、5%變性淀粉，升溫至95 ℃持續(xù)攪拌30 min，然后進(jìn)行噴霧干燥。噴霧干燥的溫度設(shè)定為進(jìn)風(fēng)溫度165 ℃，出風(fēng)溫度100 ℃。然后對魷魚粉的得率、顏色、狀態(tài)以及1%稀釋液的香氣和口感5個(gè)方面進(jìn)行評價(jià)，選取總分最高的為變性淀粉最佳添加量，評分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 噴霧干燥綜合評價(jià)表

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 生物酶解實(shí)驗(yàn)

2.1.1 加酶量對魷魚皮和魷魚內(nèi)臟酶解效果的影響

加酶量對魷魚皮和魷魚內(nèi)臟酶解效果的影響結(jié)果見圖1。

圖1 加酶量對魷魚皮和魷魚內(nèi)臟水解度的影響

由圖1可知，魷魚皮和魷魚內(nèi)臟的水解度隨著加酶量的增加而增加，在加酶量小于2‰時(shí)，水解度迅速升高；當(dāng)加酶量超過2‰時(shí)水解度的增速放緩；當(dāng)加酶量超過2.5‰時(shí)，水解度趨于平穩(wěn)。由此可知，在加酶量低于2‰時(shí)，酶能夠被充分利用；當(dāng)加酶量超過2.5‰時(shí)，酶解能力逐漸達(dá)到飽和，從有效利用資源的方面綜合考慮，魷魚皮和魷魚內(nèi)臟的酶解加酶量均選取2‰，即風(fēng)味蛋白酶1‰、復(fù)合蛋白酶1‰。

2.1.2 酶解時(shí)間對魷魚皮和魷魚內(nèi)臟酶解效果的影響

酶解時(shí)間對魷魚皮和魷魚內(nèi)臟酶解效果的影響結(jié)果見圖2。

圖2 酶解時(shí)間對魷魚皮和魷魚內(nèi)臟水解度的影響

由圖2可知，魷魚皮在酶解初期水解度提升迅速，3.5 h后水解度上升速度變緩，4 h后水解度基本維持穩(wěn)定。這是由于隨著水解過程的不斷進(jìn)行，酶解液中的氨基酸和肽類物質(zhì)不斷增多，酶的活性受到抑制，所以選取3.5 h為魷魚皮的酶解時(shí)間。而魷魚內(nèi)臟在4.5 h后基本維持穩(wěn)定，因此確定其最佳酶解時(shí)間為4.5 h。魷魚內(nèi)臟的最佳酶解時(shí)間長于魷魚皮的主要原因是：魷魚皮的主要成分是易水解的膠原蛋白，而魷魚內(nèi)臟中蛋白質(zhì)含量較少，并含有較多的脂肪，影響到酶解過程的順利進(jìn)行。

2.1.3 確定最佳酶解工藝

根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)確定魷魚皮的最佳酶解條件為添加風(fēng)味蛋白酶1‰、復(fù)合蛋白酶1‰，酶解時(shí)間為3.5 h；魷魚內(nèi)臟的最佳酶解條件為添加風(fēng)味蛋白酶1‰、復(fù)合蛋白酶1‰，酶解時(shí)間為4.5 h。

在最佳酶解工藝條件下做重復(fù)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，魷魚皮和魷魚內(nèi)臟的水解率為50%左右。

2.2 美拉德反應(yīng)正交實(shí)驗(yàn)

對正交實(shí)驗(yàn)做出的產(chǎn)品按照評分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行感官評定，正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果分析見表3。

表3 美拉德反應(yīng)正交實(shí)驗(yàn)及感官得分表

續(xù) 表

由表3可知，酶解液美拉德反應(yīng)各影響因素的主次順序?yàn)椋呼滛~皮酶解液添加量>木糖添加量>魷魚內(nèi)臟酶解液添加量>美拉德反應(yīng)溫度>美拉德反應(yīng)時(shí)間，最佳工藝為：魷魚皮酶解液添加量20%、木糖添加量0.6%、魷魚內(nèi)臟酶解液添加量25%、美拉德反應(yīng)溫度110 ℃、反應(yīng)時(shí)間40 min。按照上述最佳工藝重復(fù)制作2次美拉德反應(yīng)液并打分，平均分為90.2，效果較好，與實(shí)驗(yàn)預(yù)期相符。

2.3 變性淀粉添加量對最終產(chǎn)品品質(zhì)的影響

對噴霧干燥后粉狀產(chǎn)品的得率、狀態(tài)、顏色及1%稀釋液的香氣和口感做對比品評和打分，結(jié)果見圖3。

圖3 變性淀粉添加量對魷魚粉各指標(biāo)的影響

由圖3可知，隨著變性淀粉的增加，魷魚粉的得率提高，對魷魚粉的狀態(tài)也有積極的影響；對魷魚粉的顏色影響較小；但是隨著變性淀粉添加量的增多，產(chǎn)品的香氣和口感會(huì)相應(yīng)地減弱。經(jīng)綜合評價(jià)，添加3%變性淀粉的魷魚粉總分最高，所以最終選取變性淀粉的添加量為3%。

3 結(jié)論

由實(shí)驗(yàn)可知，利用魷魚下腳料生產(chǎn)魷魚粉，酶解最佳工藝為：魷魚皮內(nèi)酶解添加1‰風(fēng)味蛋白酶、1‰復(fù)合蛋白酶，酶解時(shí)間3.5 h；魷魚內(nèi)臟酶解添加1‰風(fēng)味蛋白酶、1‰復(fù)合蛋白酶，酶解時(shí)間為4.5 h。美拉德反應(yīng)的最佳工藝為：魷魚皮酶解液添加量20%、木糖添加量0.6%、魷魚內(nèi)臟酶解液添加量25%、美拉德反應(yīng)溫度110 ℃、反應(yīng)時(shí)間40 min。噴霧干燥工藝中變性淀粉的最佳添加量為3%。

上述工藝生產(chǎn)的魷魚粉香氣濃郁，風(fēng)味純正，顏色自然濃郁，顆粒細(xì)膩，流動(dòng)性強(qiáng)，水溶性好，可以廣泛用于膨化食品、方便食品、香精香料中，對魷魚資源的再利用有重要意義。