小龍蝦廢棄物的利用與工藝創(chuàng)新

顧鵬程，馬 櫟，郭愛琴，閭懷中，王蘇閩

(江蘇財經(jīng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 淮安 223003)

小龍蝦(克氏原螯蝦)是人類的一種營養(yǎng)食品，其營養(yǎng)特點是蛋白質(zhì)含量高、脂肪含量低、膽固醇含量低[1]。小龍蝦味道鮮美、營養(yǎng)豐富，已經(jīng)成為消費者喜愛、歡迎的美食之一。我國是小龍蝦的消耗大國，每年產(chǎn)生大量蝦頭與蝦殼等龍蝦廢棄物，長期以來大量的龍蝦廢棄物倒入泔水，未能被較好地大量利用，既造成資源浪費，又帶來環(huán)境污染。

1 小龍蝦廢棄物的營養(yǎng)成分

小龍蝦廢棄物含有多種營養(yǎng)物質(zhì)，如甲殼質(zhì)、蛋白質(zhì)、高不飽和脂肪酸以及鈣、鎂、磷等礦物質(zhì)，還含有卵磷脂、腦磷脂、碳水化合物、類胡蘿卜素等營養(yǎng)成分，尤其是蝦頭內(nèi)殘留的蝦黃具有獨特的風(fēng)味，富含蛋白質(zhì)和不飽和脂肪酸[2]。何志剛等報道，干燥的小龍蝦廢棄物中粗蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)44.57%，粗脂肪10.36%，粗纖維10.75%，氨基酸總量31.94%，其氨基酸含量與魚粉相近，比肉骨粉更為豐富[3]。馬士龍等報道，小龍蝦殼蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)(36%～40%)相對較高，必需氨基酸含量(45.33%)較為豐富[4]。

2 小龍蝦廢棄物的利用

目前小龍蝦廢棄物利用已有不少研究報道，主要集中在利用小龍蝦廢棄物提取油脂、蛋白質(zhì)、生物鈣、調(diào)味品、蝦青素、蝦紅素、甲殼素及殼聚糖的研究，但這些主要體現(xiàn)在小規(guī)模的研究試驗中，大規(guī)模推廣利用小龍蝦廢棄物還需要進一步研究開發(fā)。

2.1 生產(chǎn)調(diào)味品

小龍蝦廢棄物含有豐富的蛋白質(zhì)、氨基酸、多不飽和脂肪酸以及多種風(fēng)味物質(zhì)等。小龍蝦頭部含5%左右的蝦黃，可加工成蝦黃醬、蝦黃粉、蝦味醬油等調(diào)味品。小龍蝦廢棄物是開發(fā)天然調(diào)味品的原料，利用其開發(fā)的調(diào)味品，味道鮮美、蝦味純厚[5]。

2.2 提取必需脂肪酸

蝦頭脂肪酸富含EPA和DHA等不飽和脂肪酸，對高膽固醇、血管硬化、降血脂、冠心病和抗癌等方面有一定的防治作用。劉文倩等采用超聲波輔助復(fù)合蛋白酶法提取蝦黃中的油脂，蝦黃油脂的提取率可以達到77.86%[6]。

2.3 提取蛋白質(zhì)

小龍蝦廢棄物是優(yōu)質(zhì)蛋白資源，其富含必需氨基酸，氨基酸種類齊全，有報道其與酪蛋白中必需氨基酸(46.14%)和牛奶蛋白粉中必需氨基酸(46.59%)含量接近，且其蛋白具有較好的抗氧化活性，對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌有較好的抑菌作用，可用作動物性蛋白飼料[7]。小龍蝦廢棄物作為優(yōu)質(zhì)蛋白資源具有很好的開發(fā)利用價值。常用的蛋白質(zhì)提取方法主要有酶法、鹽法、堿法等，目前較先進的工藝為酶法提取。王燕等研究將木瓜蛋白酶與風(fēng)味蛋白酶按1∶1.5混合作為復(fù)合蛋白酶，小龍蝦蝦頭蝦殼中蛋白質(zhì)提取率可達54.22%[8]。

2.4 提取有機鈣

龍蝦廢棄物富含礦物質(zhì)，鈣含量豐富。蝦殼中的鈣可轉(zhuǎn)化為有機鈣，制成鈣營養(yǎng)強化劑。李亞楠等使用檸檬酸、蘋果酸、乳酸等有機酸從蝦殼中提取鈣，提取量最高達到126.04 mg/g[9]。

2.5 提取紅色素

從蝦殼中提取的紅色素，可用于飼料的著色劑，也可配制保健食品和化妝品。蝦紅色素主要成分是蝦青素、蝦青素醋和蝦紅素等，其質(zhì)量分數(shù)為4%～5%。張冬梅等報道，龍蝦殼紅色素有保健作用，能明顯提高小鼠抗疲勞、耐缺氧的能力[10]。楊左海等用0.05 mol/L NaOH溶液浸提龍蝦殼中天然蝦紅色素，在50℃下將浸提液pH值調(diào)到4.0沉淀蝦紅色素，提取效果好，且可以節(jié)省酸堿試劑和能耗[11]。徐文剛等研究表明，運用酶解法和酸堿法從新鮮的龍蝦殼中提取的蝦青素，其質(zhì)量濃度和提取率最高，色澤最好[12]。

2.6 提取甲殼素

小龍蝦廢棄物可制備甲殼素。小龍蝦廢棄物中含有20%的甲殼素，甲殼素可合成具有特殊功能的衍生物殼聚糖，如羧甲基殼聚糖、低聚糖、氨基葡萄糖、羧化殼聚糖等，殼聚糖不僅具有降血壓、降血脂、降膽固醇、強化肝臟機能、防治糖尿病等功能，還具有抗腫瘤活性、增強免疫力、調(diào)節(jié)腸道菌群、抵抗微生物感染、促進止血等獨特的生理功能。因此殼聚糖也被認為是繼蛋白質(zhì)、糖類、脂肪、維生素和無機鹽之后的第六大生命要素。另外，羧甲基殼聚糖具有保鮮功能[13]。

“反應(yīng)停事件”是講述ADR的經(jīng)典事件，學(xué)生在前期學(xué)習(xí)中早已熟知該事件，重講會讓學(xué)生覺得是老調(diào)重彈，不感興趣。但是，如果教師能夠以提問的形式讓學(xué)生來講述該事件，通過學(xué)生對問題的回答，教師加以糾正和補充，可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深對后續(xù)講授內(nèi)容的認識。

3 小龍蝦廢棄物在飼料中的利用

小龍蝦廢棄物含豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，可替代肉粉、魚粉用作動物性蛋白原料，可作為鈣源誘食劑、調(diào)味劑等，也可利用其紅色素等特殊的生理功能性質(zhì)作為飼料添加劑添加到飼料中調(diào)節(jié)腸道菌群、增強免疫力、抵抗微生物感染等。

3.1 畜禽飼料中的應(yīng)用

蝦殼粉代替魚粉或肉粉等蛋白質(zhì)原料時，因礦物質(zhì)及甲殼素占比高、脂肪含量低，熱能不佳，需要增加能量及注意鈣磷平衡的問題。王武剛等研究報道，蝦殼粉作為蛋白質(zhì)原料添加到雞飼料中以替代魚粉，需要控制蝦殼粉的添加量[14]。胡德新等報道，在蛋雞生產(chǎn)上用龍蝦殼粉替代國產(chǎn)魚粉，蛋黃顏色呈深桔紅色，且可明顯提高產(chǎn)蛋率和經(jīng)濟效益[15]。龍蝦殼粉中鈣、蛋白質(zhì)含量較高，使用龍蝦殼粉可降低飼料成本。

3.2 水產(chǎn)飼料中的應(yīng)用

蝦殼粉含多種風(fēng)味物質(zhì)，能改善飼料的風(fēng)味和口感，也可用作誘食劑和著色劑。葉玉珍研究發(fā)現(xiàn)，在鯉魚飼料中用蝦殼粉替代魚粉，養(yǎng)殖效果好[16]。石天亮等研究報道，蝦殼粉替代魚粉養(yǎng)殖中華鱉，不僅可以降低配方成本，還可提高中華鱉的免疫力[17]。陳天忠將小龍蝦廢棄物勻漿后作為主要原料添加到中華鱉飼料中，可增強鱉體免疫調(diào)節(jié)能力，減少疾病，顯著提高成活率，還可節(jié)省養(yǎng)殖成本，改善中華鱉品質(zhì)[18]。Fagbenro等以糖或者木薯淀粉加入乳酸菌，在30℃條件下發(fā)酵小龍蝦殼，可作為水產(chǎn)養(yǎng)殖的優(yōu)質(zhì)飼料[19]。

4 小龍蝦廢棄物處理技術(shù)

我國小龍蝦消耗量大，每年產(chǎn)生大量小龍蝦廢棄物。充分挖掘小龍蝦廢棄物的潛在價值，大規(guī)模工業(yè)化利用小龍蝦廢棄物生產(chǎn)飼用蝦殼粉，具有實現(xiàn)對小龍蝦廢棄物的充分利用、提高經(jīng)濟效益和有效地緩解小龍蝦廢棄物產(chǎn)生環(huán)境污染的雙重意義。

4.1 小龍蝦廢棄物利用與存在問題

目前，小龍蝦廢棄物利用主要是提取甲殼素，其主要方法是化學(xué)法，由于使用了大量的強酸強堿，對環(huán)境有一定的危害。同時強酸強堿也會導(dǎo)致溶出的蛋白質(zhì)發(fā)生變性，影響蛋白質(zhì)回收。也有研究提出用生物、微波、超聲波等方法改進提取工藝，但處理量小、耗時長，且不適合工業(yè)化大規(guī)模利用小龍蝦廢棄物的需要。也有報道從蝦殼中提取多不飽和脂肪酸、蝦青素及開發(fā)蝦味香精調(diào)料等高附加值產(chǎn)品等，但仍然處在實驗研究階段，沒有形成規(guī)?；I(yè)化推廣應(yīng)用。大量利用小龍蝦廢棄物工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)有待進一步研究。

4.2 小龍蝦廢棄物用作飼料原料處理技術(shù)現(xiàn)狀

小龍蝦廢棄物回收與加工的工藝研究報道很少。目前回收與加工的方法主要有2種：一是將小龍蝦殼自然曬干或風(fēng)干制成易運輸和儲藏的干粉，添加到水產(chǎn)、畜禽的養(yǎng)殖飼料中強化營養(yǎng)，但這種方法不能大量回收和利用小龍蝦廢棄物，而且易造成蝦黃等液體營養(yǎng)物質(zhì)在干燥過程中的流失。二是將小龍蝦廢棄物冷凍保鮮，然后解凍勻漿后作為主要原料配制加入飼料中，這種方法需要冷凍，不能大量收儲，且處理成本高。

4.3 龍蝦蝦殼粉加工工藝的創(chuàng)新研究

龍蝦廢棄物一般水分高、濕度大，通常烘干或曬干困難，且易造成蝦黃等液體流失和養(yǎng)分損失。為了解決濕龍蝦廢棄物營養(yǎng)成分的流失和難干燥問題，可選用合適的載體吸收蝦黃等液體，然后再通過膨化、干燥、粉碎等制成蝦殼粉作為飼料原料。這種方法能做到新鮮龍蝦及時處理加工，減少曬干或冷凍等不利于工業(yè)化大規(guī)模開發(fā)利用的問題。

4.3.1龍蝦蝦殼粉生產(chǎn)的創(chuàng)新工藝

大規(guī)模開發(fā)利用龍蝦蝦殼粉的生產(chǎn)工藝流程見圖1。

4.3.2創(chuàng)新工藝的技術(shù)參數(shù)

4.3.2.1載體的選擇

回收龍蝦廢棄物一般水分高、濕度大，選用合適的載體與濕龍蝦廢棄物混合可吸收水分。選擇玉米粉作為載體，其與龍蝦廢棄物的添加比例為1∶1.2，能有效吸附濕龍蝦廢棄物中蝦黃等易流失的液體，減少養(yǎng)分的損失，同時也利于提高膨化效果。

4.3.2.2膨化工藝技術(shù)參數(shù)的確定

膨化物料的水分、膨化溫度、轉(zhuǎn)速對膨化效果產(chǎn)生不同的影響。選用雙螺桿擠壓膨化機，試驗研究發(fā)現(xiàn)，膨化物料水分控制在質(zhì)量百分比18%，膨化機前中后的溫度控制在80、120、170℃，膨化機主軸轉(zhuǎn)速280 r/min，喂料速度控制在100 r/min，膨化效果好。

4.3.2.3物料烘干

膨化料利用氣力輸送冷卻、吸濕后送至烘箱烘干，烘干時間控制在15 min，溫度控制在65℃，烘干效果好。

4.3.2.4物料粉碎

膨化、烘干后的物料，選用超微粉碎設(shè)備進行粉碎，超微粉碎的龍蝦殼粉粒度控制在80目以下。

此工藝既能大規(guī)模利用龍蝦廢棄物，又能實現(xiàn)經(jīng)過膨化后快速干燥和超微粉碎，更利于營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，最大限度保留和利用了龍蝦廢棄物的營養(yǎng)物質(zhì)。

5 問題與展望

長期以來，大量小龍蝦廢棄物倒入泔水，未能被較好地利用，既造成資源浪費，又帶來環(huán)境污染。工業(yè)化開發(fā)新型飼料原料——龍蝦蝦殼粉已經(jīng)成為大量利用小龍蝦廢棄物的研究與發(fā)展方向。但生產(chǎn)蝦殼粉的加工工藝最佳參數(shù)、蝦殼粉營養(yǎng)價值評定、蝦殼粉配制技術(shù)參數(shù)等還需要進一步研究。