利用南美白对虾虾头加曲快速发酵制备虾酱的工艺研究

黄爱莲 安敏 罗美燕 刘唤明 洪鹏志

摘要：为获得绿色安全、生产周期短、符合大众低盐口味的虾酱，该实验以南美白对虾虾头为主要原料，对加曲虾头酱的快速发酵工艺进行研究。以氨基酸态氮含量和感官评分为指标，通过单因素实验和正交实验确定了加曲发酵虾头酱的最佳工艺，即加盐量10%、发酵温度36 ℃、加曲量2.5%、发酵时间48 h，此时加曲虾头酱的氨基酸态氮含量达到0.934 4 g/100 g，感官评分为82.02分，电子鼻及电子舌表明加曲发酵的虾酱挥发性风味成分有所增加，鲜味、鲜回味增强，咸味降低，品质更优。该研究可为实现虾头高值化利用以及虾酱绿色工业化生产提供理论基础。

关键词：加曲；虾头酱；快速发酵；工艺优化

中图分类号：TS254.55      文献标志码：A     文章编号：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

基金項目：南方海洋科学与工程重点实验室（湛江）资助项目（ZJW-2019-07）；国家虾蟹产业技术体系（CARS-48）；潮州市科技计划项目（2020PT01）

作者简介：黄爱莲（1998-），女，硕士研究生，研究方向：食品质量與安全。

通信作者：刘唤明（1978-），男，副教授，硕士，研究方向：水产品加工。

南美白对虾，又名凡纳滨对虾，是我国的一种经济型对虾，其养殖总产量约占世界养殖总产量的一半，比例逐年增长，稳居世界前列[1]。我国对虾主要以冷冻虾仁出口，大量的虾壳和虾头等副产物（约占整虾的30%～40%[2]）被废弃。研究表明南美白对虾虾头中存在60.3%蛋白质、11%甲壳素，还含有多种矿物质[3]。因此，采用此虾头制备虾酱具有巨大的利用价值。

虾酱是经传统发酵得到的一种水产调味品。目前，虾酱的生产仍以传统发酵方法为主，其存在工艺陈旧、发酵周期长、含盐量高（25%～30%）、品质不稳定等问题[4]，难以工业化发展。有研究通过添加蛋白酶等酶类来制备产品[5]，能加快发酵速度，但商业化酶类产品对虾头的酶解程度不相同且费用较高。而外加曲发酵法[6]绿色安全、价格低廉，不仅加快产品发酵速度，而且能获得良好风味。

目前，加曲发酵产品已有相关研究，其原理是利用米曲霉进行固态发酵食品，发酵食品产生的多种水解酶不仅加快了对酱体中物质的分解，而且获得了绿色、营养、安全的代谢物质。王振猛等[7]利用米曲霉固态发酵所产的蛋白酶酶解虾头，获得风味更优、鲜味更强的虾头加工产品；杜云建等[8]将米曲霉固态发酵大豆和虾皮生产调味虾酱，发酵3 d得到香味浓郁、酱体均匀的虾酱；晁岱秀等[9]研究低盐外加曲可加快潮汕鱼露的发酵，获得风味良好的鱼露。

因此，为实现南美白对虾虾头的绿色、安全、高值化利用，本研究以南美白对虾虾头作为主要原料，以氨基酸态氮含量、感官评分为指标，应用正交实验法优化加曲发酵虾头酱的工艺条件，并将其与传统发酵的虾酱进行电子鼻及电子舌对比分析，验证优化结果。本研究可为虾头等废弃物的高值化利用和加曲快速发酵虾头制酱提供理论参考和实践指导。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

南美白对虾虾头：购于广东省湛江市国联水产有限公司；麸皮、豆粕、海盐：市售；米曲霉3.042：购于广东省微生物研究所；其他试剂：均为国产分析纯。

1.2 仪器与设备

HZQ-F160恒温振荡培养箱 金坛市万华实验仪器厂；SPX-150B-Z 生化培养箱、HHS-11-6 数显恒温水浴锅 上海博迅实业有限公司；BY101电子天平 南京苏测计量仪器有限公司；LS-sold立式压力蒸汽灭菌锅 上海华线医用核子仪器有限公司；PHSJ-3F数字pH计 上海精密科学仪器有限公司；JYL-C91T厨房机械（料理机） 九阳股份有限公司；Cary 60紫外可见分光光度计 安捷伦科技有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 种曲的制备

在250 mL的锥形瓶中加入麸皮16 g、豆粕4 g、水16 mL混匀，121 ℃下灭菌30 min，室温下冷却至约30 ℃，接入两环米曲霉3.042，摇匀使米曲霉孢子充分分散，瓶口处用单层纱布封口，于28 ℃下培养72 h，并于18，24，42 h摇瓶中使结块的曲料保持松散状态，与氧气充分接触，72 h后瓶内布满黄绿色孢子时即得成曲。

1.3.2 传统发酵虾酱的制备

取一定量的虾头，清洗晾干，加入24%海盐搅碎，装罐发酵，每天早晚捣酱2次，发酵28 d即为传统虾酱成品。

1.3.3 加曲虾头酱的制备

取清洗晾干的虾头，按比例加入一定的食盐，混匀搅碎后置于发酵瓶中拌曲，用单层纱布封盖后恒温发酵，发酵完成后，加曲虾头酱制备完毕。

1.3.4 单因素实验设计

在预实验基础上，即以加曲虾头酱制备工艺为基础设计单因素实验：加盐量13%，加曲量10%，发酵温度32 ℃，发酵时间72 h，以感官评分和氨基酸态氮含量为评价指标，分别研究发酵时间、发酵温度、加盐量及加曲量对加曲虾头酱品质的影响。

发酵温度对加曲虾酱的影响：取清洗晾干的虾头150 g，加入13%盐，混匀搅碎后装入发酵瓶中，加10%的成曲，搅拌均匀盖好纱布分别置于28，32，36，40 ℃的培养箱中发酵72 h，期间早晚各搅拌1次，发酵后测定加曲虾酱的氨基酸态氮含量和感官评分。

加盐量对加曲虾酱的影响：取清洗晾干的虾头150 g，分别加入7%、10%、13%、16%、19%的食盐，混匀搅碎后装入发酵瓶中，加10%的成曲，搅拌均匀盖好纱布置于32 ℃发酵72 h，期间早晚各搅拌1次，发酵后测定加曲虾酱的氨基酸态氮含量和感官评分。

加曲量对加曲虾酱的影响：取清洗晾干的虾头150 g，加入13%盐，混匀搅碎后装入发酵瓶中，分别加入2.5%、5%、7.5%、10%、12.5%、15%的成熟成曲，搅拌均匀盖好纱布置于32 ℃发酵72 h，期间早晚各搅拌1次，发酵后测定加曲虾酱的氨基酸态氮含量和感官评分。

发酵时间对加曲虾酱的影响：取清洗晾干的虾头150 g，加入13%盐，混匀搅碎后装入发酵瓶中，加入10%的成曲，搅拌均匀盖好纱布置于32 ℃分别发酵12，24，36，48，60，72 h，期间早晚各搅拌1次，发酵后测定加曲虾酱的氨基酸态氮含量和感官评分。

1.3.5 正交实验设计

在单因素实验结果的基础上，分别以发酵温度、加盐量、加曲量和发酵时间4个因素最适合的3个水平进行四因素三水平正交实验。以虾酱的氨基酸态氮和感官评分为主要研究指标，正交实验因素与水平设计表见表1。

1.3.6 感官评价

感官评价小组由10名具有食品等相关专业背景的人员构成，平均年龄在23岁，在评定前开展评价标准培训，评分具体标准见表2。

1.3.7 电子鼻分析

参考王婧的电子鼻分析方法[10]，称取5 g样品于50 mL烧杯中，用保鮮膜密封，在常温下放置30 min，插入电子鼻传感器进行检测。设置测定参数：清洗时间150 s，样品准备时间5 s，测定时间150 s。每组样品均进行3次平行实验，利用WinMuster软件进行数据分析。电子鼻传感器性能描述见表3。

1.3.8 电子舌分析

参考王毓宁等[11]的电子舌分析方法，略有修改。称取5 g样品，加入100 mL蒸馏水溶解，在10 000 r/min下离心10 min，取上清液∶水的比例为1∶1进行稀释，放入电子舌传感器进行测定。每个样品重复测定4次，保留后3组测定值，取平均值。

1.3.9 氨基酸态氮含量的测定

氨基酸态氮含量的测定参照GB 5009.235－2016《食品安全国家标准 食品中氨基酸态氮的测定》中的甲醛滴定法[12]。

1.3.10 数据处理

所有实验数据重复测定3次，取平均值。使用 Excel 2010 对数据进行整理；利用SPSS进行正交实验设计及数据处理，使用Origin 2019b作图分析。

2 结果与分析

2.1 单因素实验

2.1.1 加盐量对加曲虾头酱品质的影响

由图1可知，随着加盐量的升高，加曲虾头酱的氨基酸态氮含量逐渐减少，可能是较高的盐浓度会抑制微生物的生长和蛋白酶的活性，从而导致蛋白质分解缓慢。盐度较低时，微生物的生长和蛋白酶的活力受抑制程度低，使其产生的蛋白酶等能促进虾酱发酵，加快蛋白质的分解，氨基酸含量较高。但是低浓度的盐无法抑制腐败微生物的生长繁殖，产生甲基类、胺类等不良风味物质，导致其感官评分较低。随着加盐量的增加，虾酱的感官评分逐渐上升，但盐添加量达到13%后，感官评分变化不明显。因此，综合分析这两个指标，选择虾酱的加盐量为10%、13%和16%进行正交实验。

2.1.2 发酵时间对加曲虾头酱品质的影响

由图2可知，随着发酵时间的延长，氨基酸态氮含量和感官评分均呈上升趋势，在发酵60 h时，其氨基酸态氮含量达到0.862 0 g/100 g，感官评分为74分，后期感官评分开始下降，这可能是发酵时间过长，原料耗尽，米曲霉活力降低，其他腐败微生物开始成为优势菌，致使酱体出现腐败和不良气味，影响感官评分。综合分析，选择发酵时间为48，60，72 h进行正交实验。

2.1.3 发酵温度对加曲虾头酱品质的影响

微生物在适宜的温度下生长良好，代谢速度快，促进风味物质的产生[13]，同样，酶在适宜的温度下能保持良好的酶活力，促进蛋白质的分解。由图3可知，随着发酵温度的升高，氨基酸态氮含量逐渐升高，但温度上升到32 ℃时，感官评分开始下降，可能是温度的升高及酱体的营养物质更利于腐败微生物的生长，从而导致虾头酱腐败变质，影响虾头酱的色泽、气味及滋味。综合分析，选择发酵温度为28，32，36 ℃进行正交实验。

2.1.4 加曲量对加曲虾头酱品质的影响

加曲发酵是利用米曲霉、黑曲霉等在发酵过程中产生蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等酶类，增加酶浓度，提高整体酶活力来促进发酵，快速分解大分子物质，缩短发酵时间。由图4可知，随着加曲量的增加，氨基酸态氮含量呈缓慢上升趋势，变化幅度较小，说明加曲量对虾头酱的影响不明显，曲的加入为虾酱发酵提供了蛋白酶，促进了蛋白质的快速分解。但感官评分却随着曲量的添加逐渐下降，可能是由于曲本身颜色为黄绿色，而传统发酵虾酱的颜色是紫红色或深红色，若添加量过多，会影响虾头酱发酵结束后的颜色，而加曲量达7%以上时，发酵结束时虾头酱呈现灰褐色，严重影响了虾酱的感官，导致评分较低。综合分析可知，选择虾酱的加曲量为2.5%、5%、7.5%进行正交实验。

2.2 正交实验结果分析

由表4可知，感官评分最优水平为A3B2C1D1；而氨基酸态氮含量能反映虾头酱的质量水平，所以最优水平为A3B1C2D2、A3B1C3D2。但在正交实验组合中发现，A3B1C3D2氨基酸态氮含量最高，但是虾头酱颜色不佳，且有令人难以接受的味道，因此不选取A3B1C3D2工艺。另外，极差越大，则该因素对加曲虾头酱品质的影响越大。4个因素对感官评分的影响主次顺序为加曲量（C）＞发酵时间（D）＞发酵温度（A）＞加盐量（B），说明加曲量对虾酱感官评分的影响最大；而4个因素对氨基酸态氮含量的影响主次顺序为加盐量（B）＞发酵温度（A）＞发酵时间（D）＞加曲量（C），说明加盐量对虾头酱氨基酸态氮含量的影响最大。根据氨基酸态氮含量和感官评分结果选择A3B1C1D1、A3B1C2D2进行验证实验，结果见表5。

由表5可知，A3B1C1D1组合发酵的虾酱感官评分最高，A3B1C2D2发酵工艺和A3B1C1D1发酵工艺的氨基酸态氮含量差距不大，但感官评分相差很大，A3B1C2D2发酵60 h的虾酱已经产生了一些异味以及出现分层现象。A3B1C1D1发酵48 h的虾酱氨基酸态氮含量达到生产标准，有浓郁的虾头香气，且感官评分达到82.02分。因此，最终确定A3B1C1D1为最优工艺组合，即加盐量10%、发酵温度36 ℃、加曲量2.5%、发酵时间48 h。

2.3 电子鼻结果分析

将加曲优化后的虾头酱与传统发酵的虾酱进行对比分析，传统发酵虾酱和加曲快速发酵虾头酱电子鼻响应雷达图见图5。

由图5可知，两者在轮廓上相似，但响应值有所差异，结合传感器代表的取值（见表3）分析可知，醇类、醛酮类、芳香成分、苯类等挥发性成分增高，其余变化不明显，可见加曲快速发酵的虾酱在风味上有所改善。

2.4 电子舌结果分析

电子舌的响应值与味觉的强弱有关，响应值越大，味觉越浓烈。由图6可知，加曲虾头酱的味道以鲜味、咸味和苦味为主，还有一些涩味，没有酸味。加曲发酵虾头酱的鲜味有明显的提升，说明加曲优化虾酱的鲜味呈味物质更丰富，鲜味是蛋白质的信号，鲜味越浓，说明蛋白质含量越多，且其鲜回味增加、涩回味及咸味降低，表明加曲发酵可以使虾头酱的咸味降低，但其鲜味和鲜回味没有损失。

3 结论

加曲虾头酱的最佳工艺条件为加盐量10%、发酵温度36 ℃、加曲量2.5%、发酵时间48 h。在此条件下发酵得到的加曲虾头酱香气浓郁，腥味淡，具有虾酱特有的风味，鲜味、鲜回味增强，且含盐量低于传统虾酱，更符合大众低盐的口味，生产周期短，绿色、安全、卫生。本研究可为虾头等废弃物的高值化利用和加曲快速发酵虾头酱提供理论参考和实践指导。

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