粟 燕，吳偉倫，汪 蘭，于 巍，孫雪芹，鮑 瑜，康 峻，吳 茜，石 柳,*

（1.湖北省農業(yè)科學院農產品加工與核農技術研究所，農業(yè)農村部農產品冷鏈物流技術重點實驗室，湖北 武漢 430064；2.湖北省農業(yè)科技創(chuàng)新中心農產品加工研究分中心，湖北 武漢 430064；3.湖北工業(yè)大學生物工程與食品學院，湖北 武漢 420068；4.湖北新柳伍食品集團有限公司，湖北 潛江 433133；5.湖北潛網(wǎng)生態(tài)小龍蝦產業(yè)園集團有限公司，湖北 潛江 433115）

小龍蝦，學名克氏原螯蝦（Procambarus clarkii），屬甲殼綱、十足目、螯蝦科動物，原產于美國、墨西哥等地，20世紀30年代引入中國。到20世紀90年代初，小龍蝦漸漸走向大眾視野，在國家政策的扶持和帶動下，如今已是我國長江中下游各省市重要的經(jīng)濟淡水蝦類[1]。2021年，我國小龍蝦養(yǎng)殖面積2 600 hm2，養(yǎng)殖總產量達到263.36 萬t，位列我國淡水養(yǎng)殖品種第6位。其中湖北省的小龍蝦產量連續(xù)15 年居全國首位，占總產量的40.77%[2]。小龍蝦產業(yè)鏈是湖北省十大重點農業(yè)產業(yè)鏈之一，2021年全省小龍蝦綜合產值達到1 325.4 億元，同比增長26.5%，全省小龍蝦第三產業(yè)產值達643 億元[3]。2015—2021年中國養(yǎng)殖小龍蝦總面積和總產量如圖1所示。

小龍蝦味道鮮美、口感細嫩、營養(yǎng)豐富，小龍蝦肉不僅脂肪含量低、蛋白質含量高、礦物質和微量元素豐富[10]，而且蝦殼中還含有豐富的甲殼素、殼聚糖和蝦青素等[11]。但小龍蝦蝦殼堅硬，很難剝離，目前主要采用手工剝殼方式將蝦肉分離，勞動強度大，在小龍蝦加工季節(jié)常出現(xiàn)千人剝蝦的場面。且蝦殼分離后利用率較低，以提取甲殼素為主，剩余多用于動物飼料，附加值低。針對小龍蝦去蝦頭、剝蝦自動化程度不高、加工效率低、副產物附加值低的問題，小龍蝦剝蝦工藝和裝備亟待升級，蝦殼深加工水平亟需突破。因此，本文綜述小龍蝦剝殼方式和蝦殼的綜合利用研究進展，為促進小龍蝦產業(yè)鏈強鏈延鏈提供新的思路。

1 小龍蝦剝殼技術

小龍蝦蝦殼堅硬，結構復雜，目前市面上還未有成熟小龍蝦工業(yè)專用剝殼機，因而現(xiàn)階段小龍蝦剝殼主要采用人工剝殼方式，該方法效率較低，成本較高。為了提高小龍蝦的剝殼效率，國內相關科研院所和小龍蝦加工企業(yè)、食品加工裝備制造企業(yè)積極探索預處理技術和開發(fā)機械設備，在海蝦剝殼機的基礎上加以改進，創(chuàng)制小龍蝦工業(yè)專用剝殼機。

1.1 手工剝殼

目前，小龍蝦加工企業(yè)多采用手工剝殼方式。小龍蝦加工廠常用的剝殼流程是先將小龍蝦煮熟，后手工進行三步剝殼：頭尾分離、去第1節(jié)殼、完整拉出蝦仁[12]。與機械剝殼相比，手工剝殼的蝦仁更完整，殘肉率更低。然而，手工剝殼費力、耗時、人工成本高昂，且在剝殼過程中可能出現(xiàn)微生物污染甚至危及食品安全。

1.2 預處理剝殼

1.2.1 低溫處理

將蝦尾冷凍后再解凍，然后進行手工剝殼，手工剝殼是目前蝦剝殼常用的方法之一。易俊潔等[13]將鮮活對蝦于－18 ℃冷凍4 h速凍后室溫自然解凍，再進行手工脫殼，蝦仁完整性可達到95.0%，但蝦肉汁液流失率增加，影響蝦肉的感官品質。Pan Chuang等[14]用冰鹽水處理凡納濱對蝦，使蝦體溫度急劇下降，肌肉快速萎縮，幫助殼肉更好地分離，這既能加快剝殼速度，還能保證蝦體的完整度。此外，低溫還能弱化酶活性，使化學反應緩慢進行，制約微生物活動，最大限度地保證蝦仁品質；且與冷凍處理相比，冰鹽水處理蝦肉品質更好。

1.2.2 高溫處理

工廠常用的小龍蝦剝殼方法是將小龍蝦熱燙50 s之后冷卻，再進行手工剝殼。熱處理使蝦肉蛋白變性，破壞蝦殼與肉的連接，有利于剝殼。熱燙處理會導致蝦肉熟化，從而使蝦仁的風味和質地發(fā)生改變，與新鮮蝦仁品質相比呈現(xiàn)較大的差異，導致蝦仁食用性降低。不僅如此，熱處理還會導致蝦肉持水能力降低，風味劣化，降低終產品價值[15]。

1.2.3 超高壓技術

超高壓是一種只作用于大分子（如蛋白質）的非共價結構的冷處理技術，超高壓處理不僅不會破壞水產品的營養(yǎng)成分和品質，還能起到殺菌的作用。另外，也會使黏連組織蛋白發(fā)生變性，促進殼肉分離[16]。所以，該技術也被運用到小龍蝦的剝殼研究中。選取洗凈的鮮活小龍蝦放入真空包裝后，送入超高壓設備處理腔，處理壓力200～400 MPa、保壓時間1～10 min進行高壓處理[17]。

葉韜[18]、張家清[19]等研究壓力（100～300 MPa）和保壓時間（1～10min）對小龍蝦剝殼效果的影響，發(fā)現(xiàn)當壓力設置為200～300 MPa、保壓時間為3～10 min時，小龍蝦的脫殼率和蝦肉完整率均達到100%。加壓后，蝦殼和蝦肉基本分離，可以直接將蝦肉從蝦殼中完整拉出。經(jīng)過超高壓技術處理的蝦會出現(xiàn)輕微的成熟風味，硬度和彈性增大，蝦肉纖維組織集聚在一起，結構變得均勻緊密。利用超高壓技術進行蝦剝殼明顯縮短了蝦剝殼時間，提高了蝦肉外觀的完整性，同時優(yōu)化了蝦肉得率。

1.3 機械剝殼

目前，蝦機械剝殼在工業(yè)上已經(jīng)有一些應用，但還未有小龍蝦工業(yè)專用剝殼機。1969年9月，美國發(fā)明的一種淡水螯蝦剝殼機面世[20]。經(jīng)過蒸煮處理的蝦在向下運行至剝殼機構入口的整個過程中處于翻滾狀態(tài)，通過借助錐體對著圓盤外表面的摩擦傳動來完成剝殼，隨后輸送至蝦肉傳送帶，水洗后得到蝦仁。該機器主要運用于體長不超過10 cm的原料蝦，剝殼的蝦肉質量較好，碎肉較少。

2011年，張進疆等[21]開發(fā)出了一種多功能、損失小、效率高的自動化對蝦剝殼加工裝備，該裝備的設計原理是將已去頭的蝦固定在旋轉圓盤上，在連續(xù)轉動的過程中完成抓蝦、開背、殼肉分離等操作。夾持機構是蝦剝殼機的核心部件，它把蝦體從傳送帶上抓取夾住，通過定位、壓實，把待加工的蝦體帶到不同的工位進行切割、去腸線、取肉、剝殼等。該蝦剝殼裝備能實現(xiàn)完整的剝蝦殼作業(yè)，但該裝備存在蝦剝殼處理量偏低的問題，只適用于酒店和小型食品加工作坊，不適用于工業(yè)化加工。

2022年，王杰[22]開發(fā)出了一種便捷、高效的全自動小龍蝦剝殼設備，該設備通過設置的配套轉運組件，對生產過程中產生的蝦殼碎屑進行收集，同時設置了磁性吸附結構，實現(xiàn)再次快速固定，增加了設備的使用便捷性，利用振動馬達以及彈簧桿相互配合振動，進而使得下料倉內部的小龍蝦不斷抖落進生產通道中，降低勞動強度，使得機械更加智能化。但該設備還未正式投入使用，具體的剝蝦效果還無法驗證。

2 蝦殼的利用

蝦殼副產物中含有大量營養(yǎng)物質，并含有甲殼素、蝦青素，富含n-3多不飽和脂肪酸、蝦油、氨基酸、有益元素和維生素；蝦殼中含粗蛋白29.6%、粗脂肪7.02%、鈣13.32%[23]。國內小龍蝦加工產業(yè)中，80%的蝦殼廢棄物被直接丟棄，只有少部分小龍蝦蝦殼用于甲殼素、蝦青素、鈣等活性成分的提取，以及配制飼料。餐飲業(yè)殘余的小龍蝦殼，因沾滿油漬難以處理，更是被直接丟棄。相關數(shù)據(jù)顯示，我國每年產生的小龍蝦廢棄物高達100 萬t，這不僅浪費了資源，還破壞了環(huán)境。

蝦殼一般營養(yǎng)成分如表1所示。

2.1 甲殼素與殼聚糖

甲殼素又稱甲殼質、幾丁質，自然界中的甲殼素廣泛存在于低等植物菌類、蝦、蟹等甲殼類動物的外殼以及真菌的細胞壁中[24]。小龍蝦頭殼及尾殼中都含有大量的甲殼素，具有良好的回收和二次利用價值[25]。甲殼素可通過多種方法提取，如強酸提取法、超聲輔助乙二胺四乙酸（ethylenediamine tetraacetic acid，EDTA）提取法等。竇勇等[26]用EDTA法提取甲殼素，當EDTA質量濃度為18 g/100 mL時，甲殼素的提取率最高，純度最佳。蔚鑫鑫等[27]用鹽酸和氫氧化鈉提取方法，結果證實該方法可達到16.52%的提取率。Wang Yuehai等[28]用酸性天然低共熔溶劑從甲殼類動物廢棄物中提取甲殼素，得到純度為90.2%、產率為85.6%的高相對分子質量的甲殼素。提取的甲殼素在食品行業(yè)應用廣泛，可用作食品填充劑、調味劑、果汁脫色劑等。甲殼素通過脫乙?；?，繼而轉變?yōu)闅ぞ厶?，殼聚糖不僅具有降血壓、降血脂、降膽固醇、防治糖尿病等功能，還具有抗腫瘤活性、增強免疫力、調節(jié)腸道菌群、止血等生理功能，因此也被廣泛應用在醫(yī)學上[29]。

2.2 蝦青素

蝦青素被公認為最強的抗氧化劑，已憑借強大的色素沉積能力、高水平的免疫調節(jié)活性等優(yōu)勢，廣泛應用于疾病預防、化妝品生產等相關領域。小龍蝦蝦殼中含有大量蝦青素，含量80～90 μg/g[30]，遠高于明蝦和南極磷蝦（34.43、55.75 μg/g）[31-32]。目前，已有研究發(fā)現(xiàn)多種可行、有效的蝦青素提取方法，而備受人們青睞與認可的有堿提法、超臨界CO2萃取法等[33]。侯會絨等[34]以小龍蝦蝦殼為原料，采用浸泡抽提加以超聲波輔助的方法，在料液比1∶18.2（m/V）、超聲波功率163 W、超聲作用時間29.4 min條件下提取蝦青素，結果表明，此條件下蝦青素含量為62.52 μg/g。宋慶洋等[35]對小龍蝦蝦殼提取蝦青素條件進行優(yōu)化，利用丙酮、無水乙醇和石油醚為提取溶劑，采用冷凍干燥、常溫風干和烘干3 種不同的前處理方式提取蝦青素，結果表明，提取條件為料液比1∶20、溫度30 ℃、時間2 h，重復提取2 次，對冷凍干燥處理的小龍蝦蝦殼粉蝦青素的提取效果最佳。該條件下蝦青素加標回收率為99.2%，新鮮蝦殼蝦青素平均提取量為148.2 μg/g。

2.3 鈣金屬螯合肽

肽金屬離子螯合物既是一種礦物質補充劑，也是一類螯合物體系[36]。肽與鈣離子相結合后，可使肽的利用率大幅提升，也能加快鈣的吸收，尤其是生物穩(wěn)定性增強，因此是輸送鈣元素的最佳載體[37]。鈣是人體所必需的元素之一，而小龍蝦蝦殼中的鈣含量豐富，可作為天然且優(yōu)質的鈣源[38]。采用不同的方法從蝦殼中提取的鈣含量也有所不同，李亞楠等[39]以蝦殼為原料，采用多種有機酸混合法提取鈣元素，提取量高達126.04 mg/g。廖曉峰等[40]采用胰蛋白酶水解法提取生物蛋白鈣，結果表明，提取的鈣含量為8.4 mg/g。魏穎等[41]采用乳酸提取法提取乳酸鈣，從蝦殼粉中提取的鈣含量為76.25 mg/g。朱繼國等[11]利用超聲波輔助法抽濾制備谷氨酸螯合鈣，最終測得成品谷氨酸螯合鈣的螯合產率為93.68%。

2.4 制備氧化鈣型固體堿催化劑

利用蝦蟹殼類生物質廢棄物制備的固體堿催化劑具有多重優(yōu)勢，具體表現(xiàn)為操作流程少、經(jīng)濟投入低、利用率高。Shen Feng等[42]以蟹殼為原料，通過高溫煅燒，制備出氧化鈣和多孔碳的雜化材料。Liu Liang等[43]以蟹殼煅燒制備鈣鈦礦的碳基載體，成功研制出了燃料電池電極材料。趙宇培等[44]以小龍蝦的蝦頭、身殼為原料，生產出氧化鈣型固體堿，該催化劑的最大特點是堿量高、堿強度適中，并且在Knoevenagel縮合反應中表現(xiàn)很強的催化活性。用小龍蝦蝦殼廢棄物制備固體堿催化劑，對小龍蝦蝦殼的利用具有重要的探索意義。

2.5 飼料添加粉

小龍蝦蝦殼最常用的回收利用是制備飼料，通常將蝦殼干燥后研磨成粉，添加到水產、畜禽的養(yǎng)殖飼料中。Fagbenro等[45]用糖類加入乳酸菌，在30 ℃條件下發(fā)酵克氏原螯蝦蝦殼，生產出了優(yōu)質的水產飼料。葉玉珍[46]使用蝦殼粉替代魚粉制備鯉魚飼料，魚的生長速度快，養(yǎng)殖效果佳，當年的全雌鯉達到了400 g以上的規(guī)格；黃春紅等[47]用小龍蝦蝦殼粉替代菜籽粕飼養(yǎng)鯽魚，鯽魚的特定生長率和飼料效率提高，肝臟脂肪沉積量明顯降低。石天亮等[48]用蝦殼粉替代魚粉用于養(yǎng)殖中華鱉的飼料，提高了中華鱉的免疫力，并改善了其營養(yǎng)價值與風味。

2.6 在食品中的應用

小龍蝦殼富含蛋白質、礦物質等營養(yǎng)成分，營養(yǎng)物質含量高，現(xiàn)也用于食品中。周宇科等[49]在釀造米醋的不同階段，將小龍蝦殼加入米醋中，探究了蝦殼對米醋釀造的影響。結果表明，添加蝦殼均有助于提高米醋的風味和抗氧化活性。佘敏等[50]將小龍蝦殼經(jīng)真空冷凍干燥與超微粉碎制得蝦殼粉，添加于淀粉中，制得的蝦條產品感官品質良好。陳宇航等[51]以蝦頭、豬肉等為原料，研磨超細蝦殼粉，研制出的超細蝦殼粉高鈣肉腸不僅能夠提高鈣質的吸收率，而且改善了肉腸口感，提高了產品的營養(yǎng)價值，賦予肉腸特殊的鮮蝦風味。

3 結 語

小龍蝦剝殼是制約小龍蝦產業(yè)的一個重要技術環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的剝殼方法，如冰凍解凍、熱燙熟化等存在耗時、感官質量下降等問題，而新型剝殼技術及配套裝備還處于摸索階段，不能滿足日益激增的市場需求。因此，開發(fā)適用于工業(yè)生產的小龍蝦剝殼裝置迫在眉睫。同時，我國每年有大量的小龍蝦殼副產物，除傳統(tǒng)的配制飼料和以甲殼素為主的活性成分提取外，現(xiàn)已有少量逐漸用于制備鈣金屬螯合肽和氧化鈣型固體堿催化劑等，產品規(guī)模相對較小，更多的有效利用有待進一步開發(fā)。