蝦殼粉氨基酸和脂肪酸營(yíng)養(yǎng)成分分析

程小飛， 宋 銳 ， 洪 波， 袁希平， 何志剛， 李傳武，2， 向 勁，2*， 劉 麗*

（1.湖南省水產(chǎn)科學(xué)研究所，水生動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)與品質(zhì)調(diào)控湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南長(zhǎng)沙 410153；2.湖南省水產(chǎn)原種場(chǎng)，湖南長(zhǎng)沙 410153）

近年來我國(guó)小龍蝦產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，呈加速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，養(yǎng)殖產(chǎn)量和面積均大幅增長(zhǎng)，2018年總產(chǎn)量達(dá)163.87萬t，養(yǎng)殖面積達(dá)1680萬畝。小龍蝦主食蝦尾或蝦仁，按蝦頭蝦殼80%～85%廢棄比例折算（何志剛等，2017；王燕等，2013），每年的小龍蝦廢棄物即有131萬～139萬t。蝦殼是克氏原螯蝦加工后的主要廢棄物，干燥蝦殼由約40%的碳酸鈣，5%～30%的蛋白質(zhì)，30%～35%的甲殼素以及微量脂類物質(zhì)等組成（張煒毅等，2016），但長(zhǎng)期以來未能被較好地利用，既浪費(fèi)資源又污染環(huán)境。蝦殼是小龍蝦深加工副產(chǎn)物，其作為廢棄物資源化利用一直為相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。目前克氏原螯蝦廢棄物生產(chǎn)鏈正逐步健全，形成了甲殼素、殼聚糖、蛋白和動(dòng)物飼料等系列產(chǎn)品（肖放等，2017），尤其在甲殼素和殼聚糖提取方面已有較多研究報(bào)道（王蒙等，2019；孫翔宇等，2018；蔚鑫鑫等，2013）。然而，蝦殼粉營(yíng)養(yǎng)成分分析方面的研究仍相對(duì)較少，楊琦（2019）主要從概略養(yǎng)分和礦物元素方面做了報(bào)道，而關(guān)于其氨基酸和脂肪酸組成卻鮮有報(bào)道。

本試驗(yàn)以克氏原螯蝦蝦殼粉為研究對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行一般營(yíng)養(yǎng)成分、氨基酸、脂肪酸、礦物元素的測(cè)定及分析，以期為小龍蝦副產(chǎn)物蝦殼粉的資源化利用，尤其是在水產(chǎn)飼料中的應(yīng)用提供參考資料。

1 材料與方法

1.1 樣品來源及預(yù)處理 本試驗(yàn)所采用蝦殼粉是由克氏原螯蝦加工副產(chǎn)物經(jīng)過烘干粉碎而制成，由湖南某水產(chǎn)食品有限公司提供。試驗(yàn)樣品檢測(cè)前經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室小型粉碎機(jī)粉碎后，過60目篩，于-20℃冷凍保存，用于一般營(yíng)養(yǎng)成分、氨基酸、脂肪酸及礦物元素測(cè)定。

1.2 營(yíng)養(yǎng)成分及礦物元素測(cè)定 一般營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定參考程小飛等（2019）報(bào)道的方法。水分含量：（105±2）℃常壓烘干法（國(guó)標(biāo) GB/T5009.3-2010）；蛋白質(zhì)含量：自動(dòng)凱氏定氮儀法 （國(guó)標(biāo)GB/T 5009.5-2010），采用儀器為丹麥FOSS全自動(dòng)凱氏定氮儀Kjeltec 8400；粗脂肪含量：索氏抽提法（國(guó)標(biāo)GB/T5009.6-2003），使用儀器為丹麥FOSS索氏抽提器；灰分：550℃馬福爐灼燒法 （國(guó)標(biāo)GB/T5009.4-2010）。

氨基酸測(cè)定方法 （程小飛等，2020）：取樣品0.5 g，用6 mol/L的鹽酸于110℃下水解22 h過濾定容至50 mL，取0.5 mL真空干燥制作成樣品，使用德國(guó)Sykam公司S-433D型氨基酸分析儀測(cè)定樣品氨基酸組成及比例。

脂肪酸測(cè)定方法：試樣水解，稱取均勻試樣適量，加入約100 mg焦性沒食子酸，加入幾粒沸石，再加入2 mL 95%乙醇，混勻。加入鹽酸溶液10 mL，混勻。將燒瓶放入70～80℃水浴中水解40 min。每隔10 min振蕩一下燒瓶，使黏附在燒瓶壁上的顆粒物混入溶液中。水解完成后，取出燒瓶冷卻至室溫；脂肪的提?。核夂蟮脑嚇?，加入10 mL 95%乙醇，混勻。將燒瓶中的水解液轉(zhuǎn)移到分液漏斗中，用50 mL乙醚石油醚混合液沖洗燒瓶和塞子，沖洗液并入分液漏斗中，加蓋。振搖5 min，靜置10 min。將醚層提取液收集到250 mL燒瓶中。按照以上步驟重復(fù)提取水解液3次，最后用乙醚石油醚混合液沖洗分液漏斗，并收集到已恒重的燒瓶中，將燒瓶置水浴上蒸干，置（100±5）℃烘箱中干燥2 h；脂肪的皂化和脂肪酸甲酯化：在脂肪提取物中，繼續(xù)加入2 mL 2%氫氧化鈉甲醇溶液，85℃水浴鍋中水浴30 min，加入3 mL 14%三氟化硼甲醇溶液，于85℃水浴鍋中水浴30 min。水浴完成后，等溫度降到室溫，在離心管中加入1 mL正己烷，振蕩萃取2 min之后，靜置1 h時(shí)，等待分層。取上層清液100 μL，用正己烷定容到1 mL。用0.45 μL濾膜過膜后上機(jī)測(cè)試 （氣相色譜儀Agilent 7890A）；上機(jī)條件：色譜柱：CD-2560（100 m×0.25 mm×0.20 μm）； 升溫程序：130 ℃保持5 min，以4℃/min的速率升溫至240℃，保持30 min。 進(jìn)樣口溫度：250℃；載氣流速：0.5 mL/min；分流進(jìn)樣，分流：10：1；檢測(cè)器：FID；檢測(cè)器溫度：250℃。

礦物元素測(cè)定方法：采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS，美國(guó)賽默飛世爾科技有限公司Xseries-2），按照 GB5009.268—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中多元素的測(cè)定》（中華人民共和國(guó)國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理總局，2016）中的方法檢測(cè)蝦殼 粉 中 Ca、K、Na、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu、Ni、Cr、As、Hg、Sn、Ti、Cd、Sb、Se、Pb 元素含量； 每個(gè)重復(fù)，稱取2.0 g樣品于微波消解罐中，加入 5 mL硝酸蓋塞浸泡過夜，次日添加2 mL過氧化氫，放入微波消儀中處理，消解完成后轉(zhuǎn)入趕酸器中進(jìn)行趕酸，待消解液接近0.5 mL時(shí)取出，冷卻后將樣品轉(zhuǎn)移至25 mL比色管中，再用1%的硝酸分次沖洗消解管，洗液并入比色管，最后用1%的硝酸將比色管定容至刻度，待上機(jī)測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)處理 采用Excel 2007對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 蝦殼粉一般營(yíng)養(yǎng)成分 克氏原螯蝦蝦殼粉中一般營(yíng)養(yǎng)成分如表1所示，其中水分4.62%、粗蛋白質(zhì)33.72%、粗脂肪10.27%、粗灰分34.58%。

表1 蝦殼粉一般營(yíng)養(yǎng)成分（以干重計(jì)）%

2.2 蝦殼粉氨基酸組成 克氏原螯蝦蝦殼粉中氨基酸組成如表2所示。本試驗(yàn)中，蝦殼粉中共檢測(cè)出16種常見氨基酸 （色氨酸因酸水解未檢出），其氨基酸總含量 （TAA）為27.47%，7種必需氨基酸（∑EAA）總含量為8.58%，9種非必需氨基酸（∑NEAA）總含量為18.89%。蝦殼粉16種氨基酸中，組氨酸含量最高，為5.05%，其次是谷氨酸（3.66%）、天冬氨酸（2.35%）、亮氨酸（1.94%）、甘氨酸（1.56%）、丙氨酸（1.54%）、精氨酸（1.53%）、纈氨酸（1.38%）、蘇氨酸（1.21%）、苯基丙氨酸（1.18%）、絲氨酸 （1.16%）、賴氨酸（1.14%）、異亮氨酸（1.13%）、酪氨酸（1.09%）、脯氨酸（0.95%）、蛋氨酸（0.60%），胱氨酸因含量低于檢出限值而未檢出。蝦殼粉中鮮味氨基酸總含量（∑DAA）為8.75%，EAA/TAA值為31.23%，EAA/NEAA值為45.42%。

表2 蝦殼粉氨基酸組成（以干重計(jì)）%

2.3 蝦殼粉脂肪酸組成 克氏原螯蝦蝦殼粉中脂肪酸組成如表3所示。蝦殼粉中共檢測(cè)出21種脂肪酸。其中飽和脂肪酸11種，占脂肪酸總含量的41.92%；單不飽和脂肪酸4種，占脂肪酸總含量的48.10%；多不飽和脂肪酸6種，占脂肪酸總含量的9.98%；高不飽和脂肪酸2種，占脂肪酸總含量的0.86%；n-3多不飽和脂肪酸占脂肪酸總含量的1.35%；n-6多不飽和脂肪酸占脂肪酸總含量的8.64%；n-3/n-6為0.16。蝦殼粉中飽和脂肪酸主要以棕櫚酸（C16：0）和硬脂酸（C18：0）為主，其含量分別占總脂肪酸的29.05%和7.62%；單不飽和脂肪酸主要以油酸（C18：1）和棕櫚油酸（C16：1）為主，其含量分別占總脂肪酸的38.95%和7.87%；多不飽和脂肪酸以油酸（C18：2）為主，其含量占總脂肪酸的7.73%，其次是二十碳二烯酸（C20：2）和亞麻酸（C18：3），其含量分別占總脂肪酸的0.76%和0.63%，EPA（C20：5）含量較低，為 0.13%。

2.4 蝦殼粉礦物質(zhì)元素組成 克氏原螯蝦蝦殼粉共檢測(cè)了18種礦物質(zhì)元素，如表4所示。常量元素中，以 Ca 含量最高，其次是 K、Na、Mg，其含量分別為 121913.7、4996.55、4654、1704.4 mg/kg； 微量元素中， 以 Fe 含量最高， 其次是 Mn、Zn、Cu、Ni、Cr、As、Hg、Sn、Ti、Cd、Sb、Se、Pb，其含量分別為 415.85、67.90、42.35、7.66、1.99、0.6815、0.1621、0.0755、0.0770、0.0645、0.0590、0.0355、0.0085 mg/kg。

表3 蝦殼粉脂肪酸組成（以干重計(jì)占總脂肪酸）%

表4 蝦殼粉18種礦物質(zhì)元素含量（以干重計(jì)）mg/kg

3 討論

蝦殼粉中粗蛋白質(zhì)含量與向日葵粕（33.6%）、亞麻籽粕（34.8%）接近，稍低于棉籽粕（36.3%）、菜籽粕（38.6%），高于 DDGS（27.5%）、米糠粕（15.1%）、玉米胚芽粕（27.5%）、苜蓿草粉（19.1%）（中國(guó)飼料數(shù)據(jù)庫(kù)，2018），是良好的蛋白質(zhì)飼料。蝦殼粉的粗脂肪水平與DDGS（10.1%）接近，高于上述的蛋白質(zhì)飼料中的粗脂肪含量。蝦殼粉中粗灰分含量較高，且與肉骨粉（31.7%）接近，這與楊琦等（2019）的研究結(jié)果一致。

本研究中蝦殼粉氨基酸總量為27.47%，占粗蛋白質(zhì)的81.46%，由于蝦殼中含有豐富的甲殼素，其中有部分氮為非蛋白氮，因此蝦殼粉作為蛋白源用于飼料中時(shí)需適當(dāng)折算。蝦殼粉中EAA/TAA值為31.23%，EAA/NEAA值為45.42%，這與肉骨 粉中 EAA/TAA （32.90%），EAA/NEAA（49.14%）接近（程小飛等，2020）。 根據(jù) FAO/WHO的理想模式，質(zhì)量較好的蛋白質(zhì)，其組成氨基酸的EAA/TAA為40%左右，EAA/NEAA在60%以上（FAO/WHO，1973），蝦殼粉略低于上述指標(biāo)要求。雖然蝦殼粉不符合理想蛋白質(zhì)氨基酸組成要求，或可通過額外補(bǔ)充一定量的必需氨基酸增加其平衡性及控制其在飼料中的添加比例等方式，降低其可能產(chǎn)生的不利影響，因此蝦殼粉可作為潛在蛋白源飼料，仍有較大的開發(fā)利用空間。

蝦殼粉中脂肪酸種類較多，且油酸、棕櫚酸、棕櫚油酸、亞油酸及硬脂酸含量豐富，EPA含量較少，未檢測(cè)到DHA。張祥剛等（2009）報(bào)道的南美白對(duì)蝦蝦殼脂肪酸主要以油酸 （24.21%）、棕櫚酸（21.44%）、硬脂酸（13.83%）為主，其中飽和脂肪酸51.58%，不飽和脂肪酸48.42%，這與本研究中克氏原螯蝦蝦殼粉主要脂肪酸組成基本相似，而不同的是，南美白對(duì)蝦蝦殼中檢測(cè)到了較多EPA（7.61%）和DHA（2.77%），導(dǎo)致這種差異的原因可能與蝦的品種及飼料中脂肪酸組成相關(guān)（程小飛等，2012）

克氏原螯蝦蝦殼粉中的礦物質(zhì)元素種類齊全、含量豐富，常量元素中Ca含量12.19%，高于楊琦等 （2019）報(bào)道的臟殼粉 （9.71%）、殼粉（9.86%）、內(nèi)臟粉（7.68%），與肉骨粉中 Ca含量接近 10.14% ～ 16.03%（于海瑞等，2014）。 K、Na、Mg含量分別 0.50%、0.46%、0.17%。微量元素 Fe、Mn、Zn、Cu、Se含量也較為豐富。礦物質(zhì)元素作為快速生長(zhǎng)階段動(dòng)物的重要營(yíng)養(yǎng)元素，合理添加對(duì)動(dòng)物的生長(zhǎng)至關(guān)重要。重金屬在動(dòng)物體內(nèi)具有不斷蓄積的特征，體內(nèi)重金屬含量超標(biāo)不僅對(duì)飼養(yǎng)動(dòng)物健康造成不利影響，還對(duì)消費(fèi)者健康存在潛在威脅。克氏原螯蝦蝦殼粉作為動(dòng)物性飼料原料，其重金屬含量是否超標(biāo)問題是研究的重點(diǎn)。根據(jù)GB 13078-2017飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) （中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，2017），蝦殼粉中對(duì)人體危害最大的 5 種重金屬 Pb、Hg、Cr、As、Cd， 其限量分別不高于 10、0.5、5、15、2 mg/kg， 本試驗(yàn)蝦殼粉中Pb、Hg、Cr、As、Cd 5 種重金屬含量分別為 0.0085、0.1621、1.99、0.6815、0.0645 mg/kg，均遠(yuǎn)低于國(guó)家限量標(biāo)準(zhǔn)，這與楊琦（2019）報(bào)道蝦殼粉中重金屬含量低于國(guó)家限量標(biāo)準(zhǔn)相似，而其報(bào)道的臟殼粉和內(nèi)臟粉中有Cr元素超標(biāo)的現(xiàn)象，因此蝦殼粉作為動(dòng)物性飼料源，其重金屬含量是低于國(guó)家限量標(biāo)準(zhǔn)的，安全性較好，但在對(duì)克氏原螯蝦下腳料加工成飼料原料時(shí)應(yīng)避免過多的內(nèi)臟摻雜在其中。

4 結(jié)論

克氏原螯蝦蝦殼粉作為小龍蝦深加工的副產(chǎn)物，雖然氨基酸平衡性不理想，但因其具有高蛋白質(zhì)、高鈣的特性，且脂肪酸種類多、不飽和脂肪酸含量豐富、重金屬含量低于國(guó)家限量標(biāo)準(zhǔn)，安全性好，作為廢棄物資源化再利用，在動(dòng)物飼料中仍具有較大的開發(fā)利用潛力。