CN115067488A - 小龙虾虾壳的高效酶解方法及虾壳调味料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种小龙虾虾壳的高效酶解方法及虾壳调味料的制备方法。小龙虾虾壳的高效酶解方法包括采用⁶⁰Co‑γ射线对碱性蛋白酶进行辐照处理，得到辐照改性蛋白酶；将虾壳粉分散至蒸馏水中，然后加入得到的辐照改性蛋白酶，酶解得到虾壳酶解液。通过响应面优化并对酶解过程进一步进行辐照处理，酶解效果可继续提高。本发明所采取的酶解方法得到的蛋白质提取率相比现有技术提高20％左右，水解度提高8％左右。通过向酶解液中加入还原糖、去腥剂、增鲜剂，并控制美拉德反应的时间为100min，温度为110℃，pH为11.0，制得小龙虾虾壳类调味料。经比较，优化后的小龙虾虾壳类调味料制备工艺虾味浓郁、色香俱佳。

Description

小龙虾虾壳的高效酶解方法及虾壳调味料的制备方法

技术领域

本发明涉及酶解和调味料技术领域，尤其涉及一种小龙虾虾壳的高效酶解方法及虾壳调味料的制备方法。

背景技术

小龙虾学名为克氏原螯虾，富含蛋白质、氨基酸、脂类等营养物质，具有良好的营养价值。与其他虾类相比，小龙虾虾壳中类脂和蛋白质含量较高，其虾青素、红色素、甲壳素、生物蛋白钙、虾油物质具有较高的营养价值，酶解后的小分子生物活性肽等物质还具有很好的风味和抗氧化功能。受疫情的影响，小龙虾的产品形式以冷冻虾尾为主，而在虾尾加工过程中，其副产物(如虾壳、虾脚等)产率高达38％，如何高效利用副产物制备高值化制品(如蛋白质、甲壳素、虾青素等)成为了提高小龙虾产业链的重要课题。

目前，虾类的酶解技术主要围绕单酶水解、双酶或复合酶水解及分段水解展开，其中，单酶水解又以碱性蛋白酶(alkalineprotease,AKP)效果最好，水解度最高为(18.06±0.60)％，蛋白质提取率最高为(69.63±0.91)％。国内外研究学者对酶解工艺和虾味调味料制备方面也做了相关研究，专利CN201710186400.X公开了一种利用磁性固定化碱性蛋白酶提取虾壳蛋白的方法，将磁性壳聚糖微球加入硼砂缓冲液中，然后加入碱性蛋白酶，再加入戊二醛，反应，得到磁性固定化碱性蛋白酶；将虾壳粉加入到乙酸溶液中，反应，过滤，向滤渣中加入碱性溶液至呈中性，得改性虾壳粉；将改性虾壳粉加入到硼砂缓冲液中，接着加入磁性固定化碱性蛋白酶酶解，过滤，将滤液冷冻干燥，得到虾壳蛋白粉。该方法碱性蛋白酶的改性方法复杂，且蛋白提取率在60％以下。

专利CN201110266462.4公开了一种利用虾壳制备的海鲜调味料及其制备方法，依次采用碱性蛋白酶、中性蛋白酶和风味酶对虾壳粉进行酶解，得到虾壳提取物，然后将其与味精、食盐、白糖、丁香粉、胡椒粉等制成虾壳海鲜调味料。但是该虾壳提取物的酶解方法繁杂，且碱性蛋白酶的提取率和水解度难以保证，因此提取物品质不佳，进而影响调味料风味。

有鉴于此，有必要设计一种改进的小龙虾虾壳的高效酶解方法及虾壳调味料的制备方法，以解决上述问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种小龙虾虾壳的高效酶解方法及虾壳调味料的制备方法，通过⁶⁰Co-γ射线对碱性蛋白酶进行辐照改性，并在酶解时进一步进行⁶⁰Co-γ射线辐照处理，能够显著提高蛋白提取率和水解度，通过去腥工艺以及美拉德反应调味，进而得到风味良好的虾壳调味料。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种小龙虾虾壳的高效酶解方法，包括以下步骤：

S1.采用⁶⁰Co-γ射线对碱性蛋白酶进行辐照处理，得到辐照改性蛋白酶；

S2.将虾壳粉分散至蒸馏水中，然后加入步骤S1得到的所述辐照改性蛋白酶，在加酶量为2000-7000U/g，pH为7.0-9.5，温度为45-70℃下，酶解预设时间，得到虾壳酶解液。

作为本发明的进一步改进，步骤S2中，酶解过程采用⁶⁰Co-γ射线进行辐照，所述⁶⁰Co-γ射线的辐照剂量为0.1-3kGy，优选为1kGy

作为本发明的进一步改进，步骤S1中，所述⁶⁰Co-γ射线的辐照剂量为1-5kGy，优选为1-3kGy，更优选为2kGy。

作为本发明的进一步改进，步骤S2中，所述辐照改性蛋白酶的用量为4500-6000U/g；所述酶解的pH值为8.0-9.0；温度为55-65℃；酶解时间为90-240min，优选为180-200min；所述虾壳粉与蒸馏水的质量体积比为(50-200)g:L。

作为本发明的进一步改进，步骤S2中，所述虾壳粉的制备包括：将小龙虾虾头、虾壳和虾脚置于冰水中清洗3遍，烘干后经20min超微粉碎制成虾壳粉。

一种虾壳调味料的制备方法，包括以上任一项所述的小龙虾虾壳的高效酶解方法得到的虾壳酶解液。

作为本发明的进一步改进，所述虾壳调味料还包括还原糖、去腥剂和增鲜剂；所述还原糖包括葡萄糖、核糖、木糖、果糖中的一种或多种；优选地，还原糖包括葡萄糖，且添加量为溶液质量的1％-7％，优选为4％；还原糖更优选由质量比为2：1：1的葡萄糖、木糖和核糖组成。所述去腥剂包括牛磺酸、柠檬酸和酵母提取物中的一种或多种；优选为牛磺酸(添加量为0.2％-0.8％)或酵母提取物(添加量为0.2％-0.8％)，更优选为0.4％的牛磺酸。所述增鲜剂包括5'-肌苷酸二钠和5'-鸟苷酸二钠中的一种或两种，优选由质量比为1：1的两种组成，总添加量为0.1％-0.3％。

作为本发明的进一步改进，所述虾壳调味料的制备方法包括：向灭活后的虾壳酶解液中添加还原糖、去腥剂和增鲜剂，在pH为10.0-11.5，温度为100-115℃下，进行美拉德反应60-120min；然后喷雾干燥得到虾壳调味料；

或者，将所述小龙虾虾壳酶解产物粉与还原糖、去腥剂和增鲜剂一起置于蒸馏水中，在pH为10.0-11.5，温度为100-115℃下，进行美拉德反应60-120min；然后喷雾干燥得到虾壳调味料。

本发明的有益效果是：

1.本发明提供的小龙虾虾壳的高效酶解方法，通过低剂量⁶⁰Co-γ射线对碱性蛋白酶进行辐照改性，使得碱性蛋白酶的活力提高，进而显著提高虾壳的水解度和蛋白质提取率，蛋白质提取率相比现有技术提高20％左右。

2.本发明通过进一步的对酶解过程进行⁶⁰Co-γ射线辐照处理，能够继续提高蛋白提取率和水解度，水解度和蛋白质提取率达到最高，分别为28.94％和85.13％，因此增益效果显著，制备方法简单易操作，经济价值显著。

3.本发明提供的虾壳调味料，采用改进的虾壳酶解产物进行调制，并对该体系下的还原糖、去腥剂和增鲜剂的种类及用量进行调控，从而得到风味极佳的虾壳调味料，便于流水线、标准化生产、加工，在风味和口感上效果俱佳。

附图说明

图1为⁶⁰Co-γ射线辐照剂量对碱性蛋白酶活力的影响(n＝3)。

图2为⁶⁰Co-γ射线辐照剂量对蛋白质提取率和水解度的影响(n＝3)。

图3为加酶量对蛋白质提取率和水解度的影响(n＝3)。

图4为pH对蛋白质提取率和水解度的影响(n＝3)。

图5为酶解温度对蛋白质提取率和水解度的影响(n＝3)。

图6为酶解时间对蛋白质提取率和水解度的影响(n＝3)。

图7为⁶⁰Co-γ射线辐照对酶解液水解度和蛋白质提取率的影响(n＝3)。

图8为还原糖添加量对美拉德反应的影响。

图9为还原糖添加种类和比例对美拉德反应的影响。

图10为酶解液以及调味料成品实物照片(a左：调味虾壳酶解液；a右：正常虾壳酶解液；b左：调味虾壳酶解液喷雾干燥；b右：正常虾壳酶解液喷雾干燥)。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例对本发明进行详细描述。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在具体实施例中仅仅示出了与本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

实施例1-6

一种小龙虾虾壳的高效酶解方法，包括以下步骤：

S1.分别采用⁶⁰Co-γ射线0、1、2、3、4、5kGy的辐照剂量对碱性蛋白酶进行辐照处理，得到辐照改性蛋白酶；

S2.利用人工作业剥得虾壳和虾脚，对剥得的虾壳类物质置于冰水中清洗3遍，烘干后经20min超微粉碎制成虾壳粉；将虾壳分散至蒸馏水中，然后加入步骤S1得到的辐照改性蛋白酶5000U/g，在pH为8.5，温度为60℃下，酶解3h，得到虾壳酶解液。

如图1所示，可以看出，在0～2kGy范围时，随辐照剂量的提高，碱性蛋白酶的活力极显著提高(P<0.01)；在2～5kGy范围时，随着辐照剂量继续增加，碱性蛋白酶的活力极显著降低(P<0.01)；当辐照剂量为2kGy时，碱性蛋白酶的活力最高为18479U/g；当辐照剂量超过4kGy时，碱性蛋白酶的活力已明显低于实施例1未辐照的，各组存在极显著性差异。这说明低剂量的⁶⁰Co-γ射线辐照可以使碱性蛋白酶活力提高；而高剂量的辐照对酶的***造成不同程度的破坏，导致酶代谢紊乱，活性被抑制

如图2所示，可以看出，在0～2kGy范围内，随辐照剂量的提高，水解度和蛋白质提取率极显著提高。当辐照剂量为2kGy时，碱性蛋白酶的水解度和蛋白质提取率均达到最高水平，分别为25.01％、79.06％，显著高于现有技术中虾壳的酶解效果。在2～5kGy范围内，水解度和蛋白质提取率随辐照剂量的增加而明显降低。

实施例7-12

一种小龙虾虾壳的高效酶解方法，与实施例3相比，不同之处在于，辐照改性蛋白酶的用量分别为2000、3000、4000、5000、6000、7000U/g，其他与实施例3大致相同，在此不再赘述。

如图3所示，可以看出，随着辐照改性蛋白酶用量的增加，水解度和蛋白质提取率先增大后趋于平缓，当用量为5000U/g，基本达到峰值，水解度和蛋白质提取率分别为25.11％和79.12％。

实施例13-18

一种小龙虾虾壳的高效酶解方法，与实施例3相比，不同之处在于，酶解pH值分别为7.0、7.5、8.0、8.5、9.0、9.5，其他与实施例3大致相同，在此不再赘述。

如图4所示，可以看出，随着pH值增大，水解度和蛋白质提取率均先增大后降低，当pH值为8.5时，水解度和蛋白质提取率达到最高，分别为25.09％和79.08％。

实施例19-24

一种小龙虾虾壳的高效酶解方法，与实施例3相比，不同之处在于，酶解温度分别为45、50、55、60、65、70℃，其他与实施例3大致相同，在此不再赘述。

如图5所示，可以看出，随着温度升高，蛋白质水提取率变化不大，但水解度先升高后显著降低。当温度为60℃时，效果最优。

实施例25-30

一种小龙虾虾壳的高效酶解方法，与实施例3相比，不同之处在于，酶解时间分别为90、120、150、180、210、240min，其他与实施例3大致相同，在此不再赘述。

如图6所示，可以看出，随着酶解时间的增加，水解度和蛋白质提取率均先增大后趋于平缓，当酶解时间到达180min时，蛋白质提取率和水解度达到峰值附近，分别为79.04％、25.08％。

实施例31

一种小龙虾虾壳的高效酶解方法，与实施例3相比，不同之处在于，步骤S2采用⁶⁰Co-γ射线对酶解过程进行辐照。其他与实施例3大致相同，在此不再赘述。

如图7所示，可以看出，当对酶解过程进一步进行辐照时，蛋白质提取率和水解度相比实施例3进一步提高，当辐照剂量为1kGy时，水解度和蛋白质提取率达到最高，分别为28.94％和85.13％，相比实施例3，水解度和蛋白质提取率分别提高了14.93％、7.65％。

综上，本发明采用⁶⁰Co-γ射线辐照碱性蛋白酶使其改性，通过调节加酶量、pH、酶解温度、酶解时间和酶解液辐照剂量，比较水解度和蛋白质提取率，得到最佳酶解条件。结果在加酶量为5200U/g、pH为8.5、酶解温度为60.5℃、酶解时间为3h、酶解液辐照剂量为1kGy时酶解效果最佳。其中，最佳酶解效果的水解度为28.94％，蛋白质提取率为85.13％。结论⁶⁰Co-γ射线辐照技术改性蛋白酶能有效提高小龙虾虾壳类物质的酶解效果。

将上述实施例制备的酶解液灭活和灭菌后，取上层清液冷冻干燥或喷雾干燥，可得到小龙虾虾壳酶解产物粉。

实施例32

一种虾壳调味料的制备方法，包括：将实施例3制备的虾壳酶解液升温至100℃灭活6min，在5000rpm离心30min，最后取上清液，向其中加入还原糖、去腥剂、增鲜剂，在pH为11.0，温度为110℃下，进行美拉德反应100min，然后喷雾干燥得到虾壳调味料。

美拉德反应主要是氨基酸和还原糖反应，应侧重香和色的评价，所以用A_294nm、A_420nm和A_280nm评价调味料更为客观，A_294nm代表的是香味中间体物质，即＂低分子量香气中间体形成程度＂，吸取1mL样液稀释50倍测得；A_420nm代表的是褐变程度，也就是＂类黑精聚合物浓度＂，吸取反应终产物1mL稀释20倍测得；A_280nm代表的是“肉香味”物质，吸取反应终产物1mL稀释100倍测得。

如图8和9所示，可以看出，葡萄糖添加量在1～4％范围内，A_294nm、A_420nm和A_280nm值随葡萄糖添加量的增加而显著增加(P<0.05)。在4～7％范围内，三个值随葡萄糖添加量的增加的增长速度不明显。这说明当葡萄糖添加量超过4％后，低分子量香气中间体形成程度、类黑精聚合物浓度和肉香味增加缓慢。因此还原糖添加量优选为4％。

葡萄糖：核糖＝1：1时(即各加2％)A_294nm和A_280nm值最高，说明核糖对于提高美拉德反应的低分子量香气和肉香味效果最好；葡萄糖：木糖＝1：1时A_420nm值最高，说明木糖对于提高美拉德反应的类黑精聚合物浓度效果最好。核糖和果糖比葡糖糖反应速度要快，核糖更易与氨基酸、肽、蛋白质发生美拉德反应形成风味物质，而果糖发生美拉德反应时会有些许异味，口高较为平淡。葡萄糖：木糖：核糖＝2：1：1的添加方式，即葡萄糖添加1％，木糖添加1％，核糖添加1％时，A_294nm＝0.503、A_420nm＝0.521、A_280nm＝0.824，综合效果较优。此时，虾壳调味料的制备方法，包括：将实施例3制备的虾壳酶解液升温至100℃灭活6min，在5000rpm离心30min，最后取上清液，向其中加入质量比为2：1：1的葡萄糖、木糖和核糖(总量为0.4％)，0.4％的牛磺酸，质量比为1：1的5'-肌苷酸二钠和5'-鸟苷酸二钠(总量为0.2％)，在pH为11，温度为110℃下，进行美拉德反应100min，然后喷雾干燥得到虾壳调味料。

挑选10位专家对调味料4个一级指标，8个二级指标进行感官评价，评价专家均为具有正常感官条件，能够进行独立评价且对小龙虾无过敏史的人员。挑选1位记录员对评价结果进行及时准确记录。其中，评价指标分别为滋味(虾味、甜味、鲜味)、异味(腥味、苦味、硫味)、色度、接受度，感官评价标准表如表1所示。

表1感官评价标准

表2去腥剂种类对调味料的影响

表3牛磺酸和酵母提取物添加量对调味料的影响

从表2和3可以看出，牛磺酸和酵母提取物的效果更优。其中，0.4％的牛磺酸效果最优。

表4增鲜剂添加量对调味料的影响

表4中增鲜剂由1：1的5'-肌苷酸二钠和5'-鸟苷酸二钠组成，可以看出，增鲜剂对提高调味料滋味(特别是虾味和鲜味)，降低异味，提高接受度有明显作用。添加0.2％增鲜剂的调味料虾味指标结果最好；添加0.3％增鲜剂的调味料鲜味指标结果最好，但对虾味造成了一定程度的损失和掩盖；0.2％和0.3％的增鲜剂都对调味料的异味有很大的改善，但整体接受度上添加0.2％增鲜剂的调味料明显优于其他两个添加量。

根据上述感官评价可知，采用本发明制备的虾壳酶解液进行虾壳调味料的制备，能够得到风味极佳的虾壳调味料。

综上所述，本发明优选采用60Co-γ射线对碱性蛋白酶进行辐照处理，得到辐照改性蛋白酶；将虾壳粉分散至蒸馏水中，然后加入得到的辐照改性蛋白酶，在pH为8.5，温度为60℃下，酶解预设时间为180min，得到虾壳酶解液。通过响应面优化并对酶解过程进一步进行辐照处理，酶解效果可继续提高。本发明蛋白质提取率相比现有技术提高20％左右，水解度提高8％左右。通过向酶解液中加入还原糖、去腥剂、增鲜剂，控制美拉德反应的时间为100min，温度为110℃，pH为11.0。采用多级模糊数学对其进行评价，最终通过喷雾干燥制得小龙虾虾壳类调味料。经比较，优化后的小龙虾虾壳类调味料制备工艺虾味浓郁、色香俱佳，制备方法简单易操作，经济价值显著。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种小龙虾虾壳的高效酶解方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.采用⁶⁰Co-γ射线对碱性蛋白酶进行辐照处理，得到辐照改性蛋白酶；

S2.将虾壳粉分散至蒸馏水中，然后加入步骤S1得到的所述辐照改性蛋白酶，将混合物置于辐照条件下；辐照一定时间后得到虾壳酶解液。

2.根据权利要求1所述的小龙虾虾壳的高效酶解方法，其特征在于，步骤S1中，所述⁶⁰Co-γ射线的辐照剂量为1-5kGy，优选为1-3kGy，更优选为2kGy。

3.根据权利要求1所述的小龙虾虾壳的高效酶解方法，其特征在于，步骤S2中，酶解过程采用⁶⁰Co-γ射线进行辐照，所述⁶⁰Co-γ射线的辐照剂量为0-3kGy，优选为1kGy。

4.根据权利要求1所述的小龙虾虾壳的高效酶解方法，其特征在于，步骤S2中，所述辐照改性蛋白酶的用量为4500-6000U/g；所述酶解的pH值为8.0-9.0；温度为55-65℃；酶解时间为90-240min，优选为180-200min；所述虾壳粉与蒸馏水的质量体积比为(50-200)g:L。

5.根据权利要求1所述的小龙虾虾壳的高效酶解方法，其特征在于，步骤S2中，所述虾壳粉的制备包括：将小龙虾虾头、虾壳和虾脚置于冰水中清洗3遍，烘干后经20min超微粉碎制成虾壳粉。

6.一种虾壳调味料的制备方法，其特征在于，包括权利要求1至5中任一项所述的小龙虾虾壳的高效酶解方法得到的虾壳酶解液。

7.根据权利要求6所述的虾壳调味料的制备方法，其特征在于，所述虾壳调味料还包括还原糖、去腥剂和增鲜剂；所述还原糖包括葡萄糖、核糖、木糖、果糖中的一种或多种；所述去腥剂包括牛磺酸、柠檬酸和酵母提取物中的一种或多种；所述增鲜剂包括5'-肌苷酸二钠和5'-鸟苷酸二钠中的一种或两种。

8.据权利要求6述的虾壳调味料的制备方法，其特征在于，所述虾壳调味料的制备方法包括：向灭活后的虾壳酶解液中添加还原糖、去腥剂和增鲜剂，在pH为10.0-11.5，温度为100-115℃下，进行美拉德反应60-120min；然后喷雾干燥得到虾壳调味料；

或者，将所述小龙虾虾壳酶解产物粉与还原糖、去腥剂和增鲜剂一起置于蒸馏水中，在pH为10.0-11.5，温度为100-115℃下，进行美拉德反应60-120min；然后喷雾干燥得到虾壳调味料。

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