鲶鱼头/鱼排酶解方式和发酵工艺条件优化

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摘要：摘 要：利用革胡子鲶鱼的加工副产物鲶鱼头/鱼排，在高压浸提液的基础上，经分步酶解再发酵，制备鱼味美拉德反应香料基料。结果表明：经过分步酶解法，酶解液中游离氨基酸总量是高压浸提液的6.09 倍，其中谷氨酸含量由0增加至6.67 mg/100 g，天冬氨酸、丝氨酸

　　摘 要：利用革胡子鲶鱼的加工副产物鲶鱼头/鱼排，在高压浸提液的基础上，经分步酶解再发酵，制备鱼味美拉德反应香料基料。结果表明：经过分步酶解法，酶解液中游离氨基酸总量是高压浸提液的6.09 倍，其中谷氨酸含量由0增加至6.67 mg/100 g，天冬氨酸、丝氨酸、蛋氨酸含量分别是高压浸提液的3.10、82.71、8.43 倍;利用单因素及Box-Behnken响应面试验，优选出最佳发酵工艺参数为选用SHI-59发酵剂、接种量0.024%、发酵温度34.0 ℃、发酵时间53.0 h，发酵液中氨基酸态氮含量理论值达0.250%，验证实验结果为0.256%。通过分步酶解再发酵可以显著提高鱼骨肉泥中的风味前体物质含量。

　　关键词：鲶鱼头;鲶鱼排;高压浸提;酶解;发酵

　　引文格式：

　　近年来，随着我国水产养殖结构日趋合理，水产品总量不断增加，但水产品加工过程中会产生大量副产物，如鱼头、鱼骨、鱼皮、鱼鳞、鱼内脏及其残留鱼肉等占到原料质量的45%左右，如果不能合理利用，不仅浪费严重，还会大大增加环境治理成本[1]。目前，水产品加工副产物的综合利用一直以研究鱼粉、鱼油及开发饲料蛋白为热点[2]，而以其为基料进行酶解、发酵开发调味品的研究相对较少。研究发现，鱼头、鱼骨中蛋白质含量高，氨基酸种类齐全、组成平衡[3]。通过酶解工艺，可以改善酶解产物的风味，提高酶解液中游离氨基酸总量和呈味氨基酸含量。Nilsang等[4]用风味蛋白酶对水产罐头加工副产品进行酶解，研究发现，在45 ℃条件下酶解6 h，得到的酶解液苦味较小，风味较好。陈祖杰等[5]利用胰蛋白酶水解鱼蛋白质，使鱼蛋白质在酶的作用下水解成为肽和氨基酸，易溶于水，有利于人体的吸收，混合成的复合调味料是一种含高蛋白且具有鱼香味的调味料。蛋白水解产物不仅具有降血压、抗氧化等特性，还可产生很多呈味核苷酸和游离氨基酸，使得酶解液有很好的风味，可以用于制备调味基料[6]。

　　鲶鱼骨和鲶鱼头占鲶鱼体质量的30%～40%[7]，粗脂肪含量达16.6%，而脂肪及脂类物质的热降解对肉类风味物质的形成具有重要作用[8]。樊玲芳等[9]对斑点叉尾鮰鱼头和鱼头酶解物干燥粉的风味成分进行分析和比较，结果表明，鱼头和鱼头酶解物中均含有丰富的氨基酸。裘迪红等[10]研究鱼蛋白水解液的脱苦脱腥，结果表明，苦味的产生主要是由于蛋白质在酶解过程中产生了苦味肽，即末端为疏水性氨基酸的肽。密更等[11]研究表明，常见发酵鱼制品中优势乳酸菌为植物乳杆菌、发酵乳杆菌、戊糖乳杆菌及戊糖片球菌等。曾少葵等[12]用乳酸菌对罗非鱼酶解液进行发酵，能有效减弱酶解液的腥味，同时发酵后增加的酯类、辛酸及十六醛等物质能明显改善酶解液的风味。马海霞等[13]研究表明，乳酸菌发酵罗非鱼骨粉的最适发酵条件为发酵8 d、接种量8%、葡萄糖用量5%、温度37 ℃、骨粉粒径<0.075 mm。张弦[14]研究复合乳酸菌发酵剂对鱼肉香肠品质的影响，结果表明，发酵过程中鱼肉香肠的氨基酸态氮含量显著升高。Shih等[15]研究发现，在鱼露发酵过程中，紫红曲霉的加入能够显著促进鱼露风味。张锋[16]通过实验证明，复合蛋白酶和风味蛋白酶适用于鲶鱼头的水解。

　　传统的鱼味调味料大多热稳定性差，香气成分受热挥发严重，在终端产品中加香效果不够理想。因此，本研究选用复合蛋白酶和风味蛋白酶，以鲶鱼头、鲶鱼排为基料，通过单因素和响应面优化设计优选最佳的酶解和发酵条件，以获得更多的风味前体物质，为指导实际生产提供理论基础。

　　1 材料与方法

　　1.1 材料与试剂

　　革胡子鲶鱼(Clarias gariepinus)，体质量1 000～1 500 g，体长30～35 cm，天津市徳仁农业发展有限公司提供，在30 min内从工厂养鱼池送到学校食品加工车间。

　　复合蛋白酶(400 000 U/g)、风味蛋白酶(3 600 U/g)

　　南宁东恒华道生物科技有限公司;THM-17(木糖葡萄球菌+戊糖片球菌)、WBX-43(木糖葡萄球菌+肉葡萄球菌)、SHI-59(木糖葡萄球菌+戊糖片球菌+植物乳杆菌)、PRO-MIX5(木糖葡萄球菌+类植物乳杆菌+清酒乳杆菌)发酵剂 意大利萨科公司;甲醛、氢氧化钠、酚酞、邻苯二甲酸氢钾、苯酚、淀粉酶、葡萄糖、碘化钾、碘、亚铁氰化钾、乙酸锌、硼酸、盐酸、甲基红、乙醇、溴甲酚绿、硫酸铜、硫酸钾、硫酸(均为分析纯) 国药集团化学试剂有限公司。

　　1.2 仪器与设备

　　YX-18LM高压灭菌锅 上海三神医疗器械有限公司;WND-100高速组织捣碎机 浙江省兰溪市伟能达电器有限公司;ATY124精密分析天平 日本岛津公司;THZ-98AB恒温振荡器 上海一恒科学仪器有限公司;ZWY-240全温型多振幅轨道摇床 上海智城分析仪器制造有限公司;DW-50调温电热器 南通利豪实验仪器有限公司;SX-GO7102节能箱式电炉 天津市中环实验电炉有限公司;SDX-1全自动风冷速冻箱 天津市特斯达食品机械科技有限公司。

　　1.3 方法

　　1.3.1 工艺流程

　　鱼头/鱼排→粉碎→高压浸提→酶解→鱼骨肉泥酶解液→发酵

　　1.3.2 鱼骨肉泥的制备

　　将鱼头和中间的鱼排清洗干净，用绞肉机(5 mm筛板)绞碎后得到鱼骨肉泥。用自封袋包装后放入速冻箱(-30 ℃)中速冻1 h，然后-18 ℃冷冻贮藏备用。经测定，所得到的鱼骨肉泥基本组成为：蛋白质含量13.64%、脂肪含量16.6%、水分含量38.93%、总糖含量6.23%、总灰分含量6.78%。

　　1.3.3 鱼骨肉泥高压浸提液的制备

　　参照杨婉琳[17]方法并加以修改，将鱼骨肉泥按料水比1∶2的比例加入蒸馏水，在压力0.1 MPa、温度120 ℃、时间2 h的高压浸提条件下，得到鱼骨肉泥高压浸提液，进行游离氨基酸组成分析。

　　1.3.4 鱼骨肉泥酶解液的制备

　　分步酶解液制备方法：将1.3.3节的高压浸提液冷却至55 ℃，调整pH值为7.5，100 g鱼骨肉泥加入1 200 U/g复合蛋白酶，55 ℃酶解2 h(搅拌转速为180 r/min)，然后再加入720 U/g风味蛋白酶，继续酶解1 h，升温到95 ℃灭酶10 min，得到分步酶解液，进行游离氨基酸组成分析。

　　一步酶解液制备方法：处理方法同分步酶解，只是将相同添加量的复合蛋白酶和风味蛋白酶同时加入到冷却至55 ℃的高压浸提液中，55 ℃酶解3 h，随后升温到95 ℃灭酶10 min，得到一步酶解液，进行游离氨基酸组成分析。

　　1.3.5 发酵条件优化单因素试验设计

　　1.3.5.1 发酵剂种类对发酵液中氨基酸态氮含量的影响

　　配制30 g/100 mL葡萄糖溶液，灭菌(121 ℃、20 min)，按照终体积分数2%的比例加入到分步酶解液中，摇动混匀。准备经高压灭菌(121 ℃、20 min)后的250 mL锥形瓶57 个，在每个锥形瓶中无菌操作加入100 mL上述溶液。

　　用無菌生理盐水将THM-17、WBX-43、SHI-59、PRO-MIX5 4 种发酵剂配制成质量浓度为10 g/100 mL的菌液。取12 个装有分步酶解液的锥形瓶，每组3 个平行，分别接入体积分数0.02%的4 种发酵剂菌液。接菌后放入35 ℃恒温摇床中培养24 h，发酵结束后测定发酵液中氨基酸态氮含量。

　　根据1.3.5.1节的试验结果，在4 种发酵剂中，SHI-59的效果最佳，因此以下单因素和响应面试验设计中采用SHI-59作为试验用发酵剂。

　　1.3.5.2 发酵温度对发酵液中氨基酸态氮含量的影响

　　在15 个装有分步酶解液的锥形瓶中，接入0.02%的SHI-59发酵剂，分别在25、30、35、40、45 ℃温度下恒温摇床培养36 h，摇床转速为30 r/min，发酵结束后测定发酵液中氨基酸态氮含量，选出最佳的发酵温度。

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