■唐紅楓 吳郭燚 嚴 月 夏杏姣 胡 超 楊文博 王 蕾

（武漢東湖學院生命科學與化學學院，湖北武漢 430212)

凡納對蝦（Penaeus vannamei boone）俗稱南美白對蝦，屬對蝦科（Penaeidae）、對蝦屬（Penaeus），是廣溫廣鹽性熱帶蝦類。凡納對蝦是當今世界養(yǎng)殖產(chǎn)量最高的三大蝦類之一，其原產(chǎn)于南美洲太平洋沿岸海域。中國科學院海洋研究所張偉權教授率先由美國引進此蝦，并在1992年突破了育苗關，并推廣全國各地養(yǎng)殖。近年來，凡納對蝦在我國不論是海水，還是淡水中養(yǎng)殖均取得了較大的進展，產(chǎn)量大幅度提高。2004年中國凡納對蝦產(chǎn)量為3.5×105t，到2009年，年產(chǎn)量突破了1.3×106t[1]。

目前，我國凡納對蝦主要以蝦仁出口為主，因此在對蝦的加工過程中會產(chǎn)生大量的低值小蝦、蝦頭、蝦殼、蝦足等下腳料，約占整蝦的30%～40%[2]。這些下腳料含有豐富的甲殼素、蝦青素、蛋白質、不飽和脂肪酸等營養(yǎng)物質，以及豐富的礦物質元素和人體必需的微量元素。在我國，由于加工技術的滯后，這些下腳料僅有少部分被加工成動物飼料加以利用，絕大部分被作為垃圾丟棄。這樣不僅會造成環(huán)境污染，更是對資源的嚴重浪費。

為了充分利用這一資源，有必要對其營養(yǎng)成分進行研究。而國內鮮有對蝦殼的營養(yǎng)成分進行全面分析的報道。因此，本研究以凡納對蝦干蝦殼為原料，對其蛋白質、氨基酸組成、甲殼素、蝦青素等成分進行系統(tǒng)分析測定，并建立相應的檢測方法，為探索蝦殼廢棄物綜合利用的新途徑提供參考。

1 材料與方法

1.1 原料、試劑和儀器

凡納對蝦干蝦殼由福建省詔安縣海利水產(chǎn)食品有限公司提供。所用試劑均為分析純。

精密電子天平（上海橫平儀器儀表廠）、KDN-2C凱氏定氮儀（上海纖檢儀器有限公司）、HHW600榮華數(shù)顯三用恒溫水箱（江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司）、GZX-9240MBE數(shù)顯鼓風干燥箱（上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設備廠）、GL-24M高速冷凍離心機（長沙湘麓離心機儀器有限公司）、SP-752型紫外可見分光光度計（上海光譜儀器有限公司）、SX2馬弗爐、220FS火焰原子吸收儀等。

1.2 試驗方法

1.2.1 原料預處理

樣品1：取適量蝦殼，剪刀剪碎后放入研缽中碾碎，過100目篩。

樣品2：將蝦殼處理為0.5 cm×0.5 cm的蝦殼片。

1.2.2 蝦殼中一般化學成分的測定

水分測定，取樣品2，采用直接干燥法[3]；灰分含量的測定，取樣品2，先在電熱板上以小火加熱使試樣充分炭化至無煙，然后置于馬弗爐中，550±25)℃至灰化完全[4]；脂肪含量的測定，取樣品2，采用索氏抽提法[5]；總酸的測定，取樣品2，采用直接滴定法[6]；總糖的測定，取樣品2，采用直接滴定法[6]。

1.2.3 蝦青素的提取及含量測定

宋光泉等[7]的試驗結果表明，在25℃下，蝦青素在有機物內的溶解度表現(xiàn)為：二氯甲烷＞氯仿＞丙酮＞乙醇。且以二氯甲烷為溶劑在60℃下提取的蝦青素結構穩(wěn)定。本研究采用二氯甲烷在室溫下對樣品1或樣品2避光浸提24 h，過濾后的濾液于二氯甲烷回流裝置中45℃回收，剩余液體即為蝦青素油劑，采用分光光度法測定其含量[8]。

1.2.4 蛋白質含量的測定

稱取1.0 g樣品1,加入20%(m/v)的NaOH 20 ml,90℃反應2 h；真空抽濾后保留濾液；重復以上操作2次；第3次抽濾后多次蕩洗濾渣至中性，抽濾，合并濾液，定容，作為樣品3[9]。分別取樣品1、2、3，根據(jù)凱氏定氮法測定蛋白質含量，各設定3個平行。

1.2.5 總鈣含量的測定

稱取1.0 g樣品1，加入質量分數(shù)為10%HCl溶液20 ml，50℃反應1 h，真空抽濾后保留濾液；重復以上操作2次；第3次抽濾后多次振蕩洗濾渣至中性，抽濾，合并濾液，定容，定容后的樣液和灰分分別采用文獻方法[10]和火焰原子吸光光譜法測定鈣的含量，均設定3組平行。

1.2.6 氨基酸的測定

稱取1.0 g樣品1，于20 ml 6 mol/l HCl中水解，采用日立L-8900全自動氨基酸分析儀，按照標準操作規(guī)程進行。另取樣品1經(jīng)5 mol/l NaOH溶液水解，同機測定色氨酸含量。

1.2.7 甲殼素含量的測定

準確稱取20.0 g樣品2，按照參考文獻方法[11-15]共5種甲殼素優(yōu)化提取方案)進行蝦殼的脫鈣脫蛋白處理，脫色條件為：將粗提樣品于10%（體積分數(shù)）的H2O2，80℃水浴中浸泡2 h，水洗烘干至恒重，即為所得甲殼素。

2 結果分析

2.1 蝦殼中一般化學成分含量

凡納對蝦干蝦殼中一般化學成分如表1所示。由于蝦殼經(jīng)過烘干密封包裝處理，水分含量較低，為10.21%，而灰分含量較高，原因為蝦殼中含有豐富的Ca、K、P、Na、Fe、Mg、Cu、Zn、Mn、Se等常量和微量礦物元素。

表1 凡納對蝦蝦殼中一般化學成分分析(以濕重計)

2.2 蛋白質測定結果分析

3種樣品經(jīng)過消化后測定結果見圖1。

圖1 3種樣品預處理后蝦殼含氮量測定結果

消化過程中，以0.01 g/ml標準蛋白標定滴定時所用鹽酸濃度，以消化液呈澄清透明藍綠色為消化終點，樣品1的消化時間為2.5 h，與樣品3所用時間相當，而樣品2的消化時間為4 h，明顯長于經(jīng)過處理后的樣品1、3。粉末狀蝦殼與水解后的蝦液更容易與濃硫酸充分反應，含氮有機物與濃硫酸在消化裝置中加熱，經(jīng)一系列的分解、碳化和氧化還原反應等復雜過程，轉變?yōu)闊o機氨。由于甲殼素中氮元素以乙酰氨基形式存在，因此能夠被濃硫酸消化。從而在測定過程中，使樣品1、2含氮量測定結果偏高，而樣品3經(jīng)過水解預處理，測定結果反映出蝦殼中蛋白質含量的真實數(shù)值為35.81%。

2.3 凡納對蝦干蝦殼的游離氨基酸組成（見表2）

從表2檢測結果可知，干蝦殼中游離總氨基酸(Total amino acids，TAA)的種類較齊全，為18種，占干重的2.117%。蝦殼中包含8種必需氨基酸(Essential amino acids，EAA),EAA/TAA為39.06%。必需氨基酸與非必需氨基酸（Non-essential amino acids，NEAA）的比值為64.11%。由此推斷出凡納對蝦蝦殼的氨基酸組成符合FAO/WHO推薦模式，其必需氨基酸種類齊全，比例恰當，蛋白質的質量較好，營養(yǎng)價值較高。蝦殼中鮮味和甘味氨基酸含量非常豐富，包括天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸等，占氨基酸總量的36.18%。因此，凡納對蝦蝦殼水解液具有較強的鮮味，可用于開發(fā)蝦味海鮮調味料。

表2 對蝦蝦殼中游離氨基酸的含量(以干重計%)

2.4 甲殼素含量測定分析（見表3）

表3 5種甲殼素試驗方案測定結果

如表3所示，方案Ⅴ制備的甲殼素得率最高，為24.75%，其次為方案Ⅱ。但從甲殼素質量而言，方案Ⅱ中甲殼素中灰分含量遠低于食品級甲殼素所規(guī)定的低于1%的標準，因此方案Ⅱ可作為優(yōu)選方案用于生產(chǎn)實踐。即蝦殼的處理條件為：①酸處理脫無機鹽：處理好的蝦殼，用3.0%（質量分數(shù)）HCl按照1∶10（m/v）脫鈣，于常溫（25 ℃）下處理15 h，反復水洗抽濾至中性，烘干；②堿處理脫蛋白質：取已經(jīng)脫鈣的蝦殼于試劑瓶中，用8.0%（質量分數(shù)）NaOH按照1∶20（m/v）在25 ℃條件下，脫蛋白4 h，反應結束后反復水洗抽濾至中性，烘干；③脫色：脫色條件為10%（體積分數(shù)）的H2O2于80℃水浴2 h。此方法所制備的甲殼素外觀為白色片狀，無特殊氣味。

3 結論

凡納對蝦蝦殼是一種低熱量、低脂肪、高蛋白、高鈣和高甲殼素的食物原料，營養(yǎng)豐富，值得深入研究。

① 凡納對蝦蝦殼中含有多種礦物元素，其中以鈣的含量最高，且以CaCO3形式存在。比較了鹽酸水解法和灰化火焰原子吸收法對蝦殼中鈣的測定，結果表明兩種方法測定結果相近，均可作為蝦殼中鈣含量測定的檢測方法，測定結果顯示，CaCO3含量為33.3%。

② 蝦殼中蛋白質含量豐富，蝦殼經(jīng)過粉碎過100目篩后，再通過20%（m/v）的NaOH 20 ml于90℃水解2 h，重復操作2次，能將蛋白質充分水解出來，水解后的蝦液更容易與濃硫酸充分反應，從而在凱氏定氮時節(jié)省消化時間，測定其含量為35.81%。

③ 蝦殼中氨基酸的種類較齊全、含量豐富，必需氨基酸含量占游離氨基酸總量的39.06%，必需氨基酸與非必需氨基酸比值為64.11%。天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸等鮮味氨基酸占氨基酸總量的36.18%。

④ 甲殼素（chitin）是由N-乙酰-D-胺基葡萄糖以β-1,4糖苷鍵連接形成的含氮直鏈多糖聚合物。甲殼素是自然界生成量僅次于纖維素的多糖類物質，是生成量最大的含氮化合物，甲殼素具有抗癌，抑制癌、瘤細胞轉移，提高人體免疫力及護肝解毒作用。尤其適用于糖尿病、肝腎病、高血壓、肥胖等癥，有利于預防癌細胞病變和輔助放、化療治療腫瘤疾病。通過5種甲殼素提取優(yōu)化方法的比較試驗，凡納對蝦蝦殼中甲殼素的優(yōu)選方案為按照1∶10的固液比，3.0%（質量分數(shù)）HCl按照于常溫（25℃）下處理15 h脫鈣，8.0%（質量分數(shù)）NaOH按照1∶20(m/v)25℃條件下，脫蛋白4 h，脫色條件為10%（體積分數(shù)）的H2O2于80℃水浴2 h，所制備的甲殼素得率為24.55%，灰分含量為0.39%，達到食品級甲殼素標準。