利用南美白對(duì)蝦蝦頭加曲快速發(fā)酵制備蝦醬的工藝研究

黃愛(ài)蓮 安敏 羅美燕 劉喚明 洪鵬志

摘要：為獲得綠色安全、生產(chǎn)周期短、符合大眾低鹽口味的蝦醬，該實(shí)驗(yàn)以南美白對(duì)蝦蝦頭為主要原料，對(duì)加曲蝦頭醬的快速發(fā)酵工藝進(jìn)行研究。以氨基酸態(tài)氮含量和感官評(píng)分為指標(biāo)，通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)確定了加曲發(fā)酵蝦頭醬的最佳工藝，即加鹽量10%、發(fā)酵溫度36 ℃、加曲量2.5%、發(fā)酵時(shí)間48 h，此時(shí)加曲蝦頭醬的氨基酸態(tài)氮含量達(dá)到0.934 4 g/100 g，感官評(píng)分為82.02分，電子鼻及電子舌表明加曲發(fā)酵的蝦醬揮發(fā)性風(fēng)味成分有所增加，鮮味、鮮回味增強(qiáng)，咸味降低，品質(zhì)更優(yōu)。該研究可為實(shí)現(xiàn)蝦頭高值化利用以及蝦醬綠色工業(yè)化生產(chǎn)提供理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：加曲；蝦頭醬；快速發(fā)酵；工藝優(yōu)化

中圖分類(lèi)號(hào)：TS254.55????? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A???? 文章編號(hào)：1000-9973（2023）08-0106-05

Study on the Technology of Rapid Fermentation of Penaeus vannamei Head with Koji for Preparing Shrimp Paste

HUANG Ai-lian1， AN Min1， LUO Mei-yan1， LIU Huan-ming1*，

HONG Peng-zhi1，2， LIU Shu-cheng1， LUO Dong-hui3，4

（1.Guangdong Provincial Key Laboratory of Aquatic Products Processing and Safety， College of Food

Science and Technology， Guangdong Ocean University， Zhanjiang 524088， China; 2.Southern

Marine Science and Engineering Key Laboratory （Zhanjiang）， Zhanjiang 524006， China;

3.School of Food Science and Engineering， Yangjiang Campus of Guangdong Ocean

University， Yangjiang 529500， China; 4.Chaozhou Branch Center， Guangdong

Laboratory of Chemistry and Fine Chemicals （Hanjiang Laboratory），

Chaozhou 521000， China）

Abstract： In order to obtain green and safe low-salt shrimp paste that has short production cycle and meets the taste of the public， in this experiment， the rapid fermentation technology of shrimp head paste with koji is studied with Penaeus vannamei head as the main raw material. With amino acid nitrogen content and sensory score as the indexes， the optimal technology of shrimp head paste with koji by fermentation is determined by single factor experiment and orthogonal experiment： 10% salt， fermentation temperature of 36 ℃， 2.5% koji and fermentation time of 48 h. At this time， the content of amino acid nitrogen in shrimp head paste with koji reaches 0.934 4 g/100 g， and the sensory score is 82.02 points. Electronic nose and electronic tongue show that the volatile flavor components of the fermented shrimp paste with koji increase， umami and umami aftertaste are enhanced， the saltiness decreases，and the quality is better. This study could provide a theoretical basis for the realization of high-value

utilization of shrimp head and green industrial production of shrimp paste.

Key words： adding koji; shrimp head paste; rapid fermentation; technology optimization

收稿日期：2023-02-05

基金項(xiàng)目：南方海洋科學(xué)與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（湛江）資助項(xiàng)目（ZJW-2019-07）；國(guó)家蝦蟹產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-48）；潮州市科技計(jì)劃項(xiàng)目（2020PT01）

作者簡(jiǎn)介：黃愛(ài)蓮（1998-），女，碩士研究生，研究方向：食品質(zhì)量與安全。

通信作者：劉喚明（1978-），男，副教授，碩士，研究方向：水產(chǎn)品加工。

南美白對(duì)蝦，又名凡納濱對(duì)蝦，是我國(guó)的一種經(jīng)濟(jì)型對(duì)蝦，其養(yǎng)殖總產(chǎn)量約占世界養(yǎng)殖總產(chǎn)量的一半，比例逐年增長(zhǎng)，穩(wěn)居世界前列[1]。我國(guó)對(duì)蝦主要以冷凍蝦仁出口，大量的蝦殼和蝦頭等副產(chǎn)物（約占整蝦的30%～40%[2]）被廢棄。研究表明南美白對(duì)蝦蝦頭中存在60.3%蛋白質(zhì)、11%甲殼素，還含有多種礦物質(zhì)[3]。因此，采用此蝦頭制備蝦醬具有巨大的利用價(jià)值。

蝦醬是經(jīng)傳統(tǒng)發(fā)酵得到的一種水產(chǎn)調(diào)味品。目前，蝦醬的生產(chǎn)仍以傳統(tǒng)發(fā)酵方法為主，其存在工藝陳舊、發(fā)酵周期長(zhǎng)、含鹽量高（25%～30%）、品質(zhì)不穩(wěn)定等問(wèn)題[4]，難以工業(yè)化發(fā)展。有研究通過(guò)添加蛋白酶等酶類(lèi)來(lái)制備產(chǎn)品[5]，能加快發(fā)酵速度，但商業(yè)化酶類(lèi)產(chǎn)品對(duì)蝦頭的酶解程度不相同且費(fèi)用較高。而外加曲發(fā)酵法[6]綠色安全、價(jià)格低廉，不僅加快產(chǎn)品發(fā)酵速度，而且能獲得良好風(fēng)味。

目前，加曲發(fā)酵產(chǎn)品已有相關(guān)研究，其原理是利用米曲霉進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵食品，發(fā)酵食品產(chǎn)生的多種水解酶不僅加快了對(duì)醬體中物質(zhì)的分解，而且獲得了綠色、營(yíng)養(yǎng)、安全的代謝物質(zhì)。王振猛等[7]利用米曲霉固態(tài)發(fā)酵所產(chǎn)的蛋白酶酶解蝦頭，獲得風(fēng)味更優(yōu)、鮮味更強(qiáng)的蝦頭加工產(chǎn)品；杜云建等[8]將米曲霉固態(tài)發(fā)酵大豆和蝦皮生產(chǎn)調(diào)味蝦醬，發(fā)酵3 d得到香味濃郁、醬體均勻的蝦醬；晁岱秀等[9]研究低鹽外加曲可加快潮汕魚(yú)露的發(fā)酵，獲得風(fēng)味良好的魚(yú)露。

因此，為實(shí)現(xiàn)南美白對(duì)蝦蝦頭的綠色、安全、高值化利用，本研究以南美白對(duì)蝦蝦頭作為主要原料，以氨基酸態(tài)氮含量、感官評(píng)分為指標(biāo)，應(yīng)用正交實(shí)驗(yàn)法優(yōu)化加曲發(fā)酵蝦頭醬的工藝條件，并將其與傳統(tǒng)發(fā)酵的蝦醬進(jìn)行電子鼻及電子舌對(duì)比分析，驗(yàn)證優(yōu)化結(jié)果。本研究可為蝦頭等廢棄物的高值化利用和加曲快速發(fā)酵蝦頭制醬提供理論參考和實(shí)踐指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

南美白對(duì)蝦蝦頭：購(gòu)于廣東省湛江市國(guó)聯(lián)水產(chǎn)有限公司；麩皮、豆粕、海鹽：市售；米曲霉3.042：購(gòu)于廣東省微生物研究所；其他試劑：均為國(guó)產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

HZQ-F160恒溫振蕩培養(yǎng)箱 金壇市萬(wàn)華實(shí)驗(yàn)儀器廠；SPX-150B-Z 生化培養(yǎng)箱、HHS-11-6 數(shù)顯恒溫水浴鍋 上海博迅實(shí)業(yè)有限公司；BY101電子天平 南京蘇測(cè)計(jì)量?jī)x器有限公司；LS-sold立式壓力蒸汽滅菌鍋 上海華線醫(yī)用核子儀器有限公司；PHSJ-3F數(shù)字pH計(jì) 上海精密科學(xué)儀器有限公司；JYL-C91T廚房機(jī)械（料理機(jī)） 九陽(yáng)股份有限公司；Cary 60紫外可見(jiàn)分光光度計(jì) 安捷倫科技有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 種曲的制備

在250 mL的錐形瓶中加入麩皮16 g、豆粕4 g、水16 mL混勻，121 ℃下滅菌30 min，室溫下冷卻至約30 ℃，接入兩環(huán)米曲霉3.042，搖勻使米曲霉孢子充分分散，瓶口處用單層紗布封口，于28 ℃下培養(yǎng)72 h，并于18，24，42 h搖瓶中使結(jié)塊的曲料保持松散狀態(tài)，與氧氣充分接觸，72 h后瓶?jī)?nèi)布滿黃綠色孢子時(shí)即得成曲。

1.3.2 傳統(tǒng)發(fā)酵蝦醬的制備

取一定量的蝦頭，清洗晾干，加入24%海鹽攪碎，裝罐發(fā)酵，每天早晚?yè)v醬2次，發(fā)酵28 d即為傳統(tǒng)蝦醬成品。

1.3.3 加曲蝦頭醬的制備

取清洗晾干的蝦頭，按比例加入一定的食鹽，混勻攪碎后置于發(fā)酵瓶中拌曲，用單層紗布封蓋后恒溫發(fā)酵，發(fā)酵完成后，加曲蝦頭醬制備完畢。

1.3.4 單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在預(yù)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，即以加曲蝦頭醬制備工藝為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)單因素實(shí)驗(yàn)：加鹽量13%，加曲量10%，發(fā)酵溫度32 ℃，發(fā)酵時(shí)間72 h，以感官評(píng)分和氨基酸態(tài)氮含量為評(píng)價(jià)指標(biāo)，分別研究發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度、加鹽量及加曲量對(duì)加曲蝦頭醬品質(zhì)的影響。

發(fā)酵溫度對(duì)加曲蝦醬的影響：取清洗晾干的蝦頭150 g，加入13%鹽，混勻攪碎后裝入發(fā)酵瓶中，加10%的成曲，攪拌均勻蓋好紗布分別置于28，32，36，40 ℃的培養(yǎng)箱中發(fā)酵72 h，期間早晚各攪拌1次，發(fā)酵后測(cè)定加曲蝦醬的氨基酸態(tài)氮含量和感官評(píng)分。

加鹽量對(duì)加曲蝦醬的影響：取清洗晾干的蝦頭150 g，分別加入7%、10%、13%、16%、19%的食鹽，混勻攪碎后裝入發(fā)酵瓶中，加10%的成曲，攪拌均勻蓋好紗布置于32 ℃發(fā)酵72 h，期間早晚各攪拌1次，發(fā)酵后測(cè)定加曲蝦醬的氨基酸態(tài)氮含量和感官評(píng)分。

加曲量對(duì)加曲蝦醬的影響：取清洗晾干的蝦頭150 g，加入13%鹽，混勻攪碎后裝入發(fā)酵瓶中，分別加入2.5%、5%、7.5%、10%、12.5%、15%的成熟成曲，攪拌均勻蓋好紗布置于32 ℃發(fā)酵72 h，期間早晚各攪拌1次，發(fā)酵后測(cè)定加曲蝦醬的氨基酸態(tài)氮含量和感官評(píng)分。

發(fā)酵時(shí)間對(duì)加曲蝦醬的影響：取清洗晾干的蝦頭150 g，加入13%鹽，混勻攪碎后裝入發(fā)酵瓶中，加入10%的成曲，攪拌均勻蓋好紗布置于32 ℃分別發(fā)酵12，24，36，48，60，72 h，期間早晚各攪拌1次，發(fā)酵后測(cè)定加曲蝦醬的氨基酸態(tài)氮含量和感官評(píng)分。

1.3.5 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，分別以發(fā)酵溫度、加鹽量、加曲量和發(fā)酵時(shí)間4個(gè)因素最適合的3個(gè)水平進(jìn)行四因素三水平正交實(shí)驗(yàn)。以蝦醬的氨基酸態(tài)氮和感官評(píng)分為主要研究指標(biāo)，正交實(shí)驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)表見(jiàn)表1。

1.3.6 感官評(píng)價(jià)

感官評(píng)價(jià)小組由10名具有食品等相關(guān)專(zhuān)業(yè)背景的人員構(gòu)成，平均年齡在23歲，在評(píng)定前開(kāi)展評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)培訓(xùn)，評(píng)分具體標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

1.3.7 電子鼻分析

參考王婧的電子鼻分析方法[10]，稱取5 g樣品于50 mL燒杯中，用保鮮膜密封，在常溫下放置30 min，插入電子鼻傳感器進(jìn)行檢測(cè)。設(shè)置測(cè)定參數(shù)：清洗時(shí)間150 s，樣品準(zhǔn)備時(shí)間5 s，測(cè)定時(shí)間150 s。每組樣品均進(jìn)行3次平行實(shí)驗(yàn)，利用WinMuster軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。電子鼻傳感器性能描述見(jiàn)表3。

1.3.8 電子舌分析

參考王毓寧等[11]的電子舌分析方法，略有修改。稱取5 g樣品，加入100 mL蒸餾水溶解，在10 000 r/min下離心10 min，取上清液∶水的比例為1∶1進(jìn)行稀釋?zhuān)湃腚娮由鄠鞲衅鬟M(jìn)行測(cè)定。每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定4次，保留后3組測(cè)定值，取平均值。

1.3.9 氨基酸態(tài)氮含量的測(cè)定

氨基酸態(tài)氮含量的測(cè)定參照GB 5009.235－2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中氨基酸態(tài)氮的測(cè)定》中的甲醛滴定法[12]。

1.3.10 數(shù)據(jù)處理

所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)重復(fù)測(cè)定3次，取平均值。使用 Excel 2010 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理；利用SPSS進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)處理，使用Origin 2019b作圖分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)

2.1.1 加鹽量對(duì)加曲蝦頭醬品質(zhì)的影響

由圖1可知，隨著加鹽量的升高，加曲蝦頭醬的氨基酸態(tài)氮含量逐漸減少，可能是較高的鹽濃度會(huì)抑制微生物的生長(zhǎng)和蛋白酶的活性，從而導(dǎo)致蛋白質(zhì)分解緩慢。鹽度較低時(shí)，微生物的生長(zhǎng)和蛋白酶的活力受抑制程度低，使其產(chǎn)生的蛋白酶等能促進(jìn)蝦醬發(fā)酵，加快蛋白質(zhì)的分解，氨基酸含量較高。但是低濃度的鹽無(wú)法抑制腐敗微生物的生長(zhǎng)繁殖，產(chǎn)生甲基類(lèi)、胺類(lèi)等不良風(fēng)味物質(zhì)，導(dǎo)致其感官評(píng)分較低。隨著加鹽量的增加，蝦醬的感官評(píng)分逐漸上升，但鹽添加量達(dá)到13%后，感官評(píng)分變化不明顯。因此，綜合分析這兩個(gè)指標(biāo)，選擇蝦醬的加鹽量為10%、13%和16%進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)。

2.1.2 發(fā)酵時(shí)間對(duì)加曲蝦頭醬品質(zhì)的影響

由圖2可知，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，氨基酸態(tài)氮含量和感官評(píng)分均呈上升趨勢(shì)，在發(fā)酵60 h時(shí)，其氨基酸態(tài)氮含量達(dá)到0.862 0 g/100 g，感官評(píng)分為74分，后期感官評(píng)分開(kāi)始下降，這可能是發(fā)酵時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，原料耗盡，米曲霉活力降低，其他腐敗微生物開(kāi)始成為優(yōu)勢(shì)菌，致使醬體出現(xiàn)腐敗和不良?xì)馕?，影響感官評(píng)分。綜合分析，選擇發(fā)酵時(shí)間為48，60，72 h進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)。

2.1.3 發(fā)酵溫度對(duì)加曲蝦頭醬品質(zhì)的影響

微生物在適宜的溫度下生長(zhǎng)良好，代謝速度快，促進(jìn)風(fēng)味物質(zhì)的產(chǎn)生[13]，同樣，酶在適宜的溫度下能保持良好的酶活力，促進(jìn)蛋白質(zhì)的分解。由圖3可知，隨著發(fā)酵溫度的升高，氨基酸態(tài)氮含量逐漸升高，但溫度上升到32 ℃時(shí)，感官評(píng)分開(kāi)始下降，可能是溫度的升高及醬體的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)更利于腐敗微生物的生長(zhǎng)，從而導(dǎo)致蝦頭醬腐敗變質(zhì)，影響蝦頭醬的色澤、氣味及滋味。綜合分析，選擇發(fā)酵溫度為28，32，36 ℃進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)。

2.1.4 加曲量對(duì)加曲蝦頭醬品質(zhì)的影響

加曲發(fā)酵是利用米曲霉、黑曲霉等在發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等酶類(lèi)，增加酶濃度，提高整體酶活力來(lái)促進(jìn)發(fā)酵，快速分解大分子物質(zhì)，縮短發(fā)酵時(shí)間。由圖4可知，隨著加曲量的增加，氨基酸態(tài)氮含量呈緩慢上升趨勢(shì)，變化幅度較小，說(shuō)明加曲量對(duì)蝦頭醬的影響不明顯，曲的加入為蝦醬發(fā)酵提供了蛋白酶，促進(jìn)了蛋白質(zhì)的快速分解。但感官評(píng)分卻隨著曲量的添加逐漸下降，可能是由于曲本身顏色為黃綠色，而傳統(tǒng)發(fā)酵蝦醬的顏色是紫紅色或深紅色，若添加量過(guò)多，會(huì)影響蝦頭醬發(fā)酵結(jié)束后的顏色，而加曲量達(dá)7%以上時(shí)，發(fā)酵結(jié)束時(shí)蝦頭醬呈現(xiàn)灰褐色，嚴(yán)重影響了蝦醬的感官，導(dǎo)致評(píng)分較低。綜合分析可知，選擇蝦醬的加曲量為2.5%、5%、7.5%進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)。

2.2 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

由表4可知，感官評(píng)分最優(yōu)水平為A3B2C1D1；而氨基酸態(tài)氮含量能反映蝦頭醬的質(zhì)量水平，所以最優(yōu)水平為A3B1C2D2、A3B1C3D2。但在正交實(shí)驗(yàn)組合中發(fā)現(xiàn)，A3B1C3D2氨基酸態(tài)氮含量最高，但是蝦頭醬顏色不佳，且有令人難以接受的味道，因此不選取A3B1C3D2工藝。另外，極差越大，則該因素對(duì)加曲蝦頭醬品質(zhì)的影響越大。4個(gè)因素對(duì)感官評(píng)分的影響主次順序?yàn)榧忧浚–）＞發(fā)酵時(shí)間（D）＞發(fā)酵溫度（A）＞加鹽量（B），說(shuō)明加曲量對(duì)蝦醬感官評(píng)分的影響最大；而4個(gè)因素對(duì)氨基酸態(tài)氮含量的影響主次順序?yàn)榧欲}量（B）＞發(fā)酵溫度（A）＞發(fā)酵時(shí)間（D）＞加曲量（C），說(shuō)明加鹽量對(duì)蝦頭醬氨基酸態(tài)氮含量的影響最大。根據(jù)氨基酸態(tài)氮含量和感官評(píng)分結(jié)果選擇A3B1C1D1、A3B1C2D2進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表5。

由表5可知，A3B1C1D1組合發(fā)酵的蝦醬感官評(píng)分最高，A3B1C2D2發(fā)酵工藝和A3B1C1D1發(fā)酵工藝的氨基酸態(tài)氮含量差距不大，但感官評(píng)分相差很大，A3B1C2D2發(fā)酵60 h的蝦醬已經(jīng)產(chǎn)生了一些異味以及出現(xiàn)分層現(xiàn)象。A3B1C1D1發(fā)酵48 h的蝦醬氨基酸態(tài)氮含量達(dá)到生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，有濃郁的蝦頭香氣，且感官評(píng)分達(dá)到82.02分。因此，最終確定A3B1C1D1為最優(yōu)工藝組合，即加鹽量10%、發(fā)酵溫度36 ℃、加曲量2.5%、發(fā)酵時(shí)間48 h。

2.3 電子鼻結(jié)果分析

將加曲優(yōu)化后的蝦頭醬與傳統(tǒng)發(fā)酵的蝦醬進(jìn)行對(duì)比分析，傳統(tǒng)發(fā)酵蝦醬和加曲快速發(fā)酵蝦頭醬電子鼻響應(yīng)雷達(dá)圖見(jiàn)圖5。

由圖5可知，兩者在輪廓上相似，但響應(yīng)值有所差異，結(jié)合傳感器代表的取值（見(jiàn)表3）分析可知，醇類(lèi)、醛酮類(lèi)、芳香成分、苯類(lèi)等揮發(fā)性成分增高，其余變化不明顯，可見(jiàn)加曲快速發(fā)酵的蝦醬在風(fēng)味上有所改善。

2.4 電子舌結(jié)果分析

電子舌的響應(yīng)值與味覺(jué)的強(qiáng)弱有關(guān)，響應(yīng)值越大，味覺(jué)越濃烈。由圖6可知，加曲蝦頭醬的味道以鮮味、咸味和苦味為主，還有一些澀味，沒(méi)有酸味。加曲發(fā)酵蝦頭醬的鮮味有明顯的提升，說(shuō)明加曲優(yōu)化蝦醬的鮮味呈味物質(zhì)更豐富，鮮味是蛋白質(zhì)的信號(hào)，鮮味越濃，說(shuō)明蛋白質(zhì)含量越多，且其鮮回味增加、澀回味及咸味降低，表明加曲發(fā)酵可以使蝦頭醬的咸味降低，但其鮮味和鮮回味沒(méi)有損失。

3 結(jié)論

加曲蝦頭醬的最佳工藝條件為加鹽量10%、發(fā)酵溫度36 ℃、加曲量2.5%、發(fā)酵時(shí)間48 h。在此條件下發(fā)酵得到的加曲蝦頭醬香氣濃郁，腥味淡，具有蝦醬特有的風(fēng)味，鮮味、鮮回味增強(qiáng)，且含鹽量低于傳統(tǒng)蝦醬，更符合大眾低鹽的口味，生產(chǎn)周期短，綠色、安全、衛(wèi)生。本研究可為蝦頭等廢棄物的高值化利用和加曲快速發(fā)酵蝦頭醬提供理論參考和實(shí)踐指導(dǎo)。

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