天然调味虾粉的研制及其贮藏品质分析

摘要：我国是水产品进出口大国，对虾因肉质鲜美、营养丰富，居于水产品食用之首。近年来，随着人们对对虾食用的需求日益增大，虾加工副产品的产量也逐年递增，目前对虾副产品已用于虾酱、虾油、虾壳粉的制备。虾壳粉因其独特的鲜香味可用作日常调味品，在提供营养的同时带给人们味蕾的享受，但虾壳粉品质会随着贮藏时间的延长而逐渐下降，产生氧化反应、内源酶活性丧失等问题。该研究以对虾虾壳为原料制备虾壳粉，研究虾壳粉在常温贮藏过程中氨基酸含量、蛋白质含量、脂肪含量、虾青素含量、过氧化值（POV）、酸价（AV）、硫代巴比妥酸（TBA）值的变化规律。结果表明，在常温贮藏75 d后，蛋白质含量、脂肪含量、虾青素含量分别由0.78%、4.7%、295.75 μg/g逐渐降低至0.25%、3.9%、80.6 μg/g。同时，POV、AV出现明显升高趋势，TBA值先上升后下降。因此，在虾壳粉常温贮藏过程中发生了脂质氧化和营养成分流失的问题。该研究结果对延缓和控制虾壳粉贮藏过程中品质的变化提供了理论依据。

关键词：虾壳粉；干燥；贮藏；品质变化

中图分类号：TS254.5""""" 文献标志码：A"""" 文章编号：1000-9973（2024）11-0059-06

Preparation and Storage Quality Analysis of Natural Flavored Shrimp Powder

HE Yu1，2， WANG Shuai1，2， CUI Jue1，2*

（1.College of Food and Biological Engineering， Xuzhou University of Technology， Xuzhou 221018，

China; 2.Key Construction Laboratory of Food Resources Development and Quality Safe in

Jiangsu Province， Xuzhou University of Technology， Xuzhou 221018， China）

Abstract： China is a big importer and exporter of aquatic products. Shrimps rank first in the consumption of aquatic products due to the delicious meat and rich nutrition. In recent years， with people's increasing consumption demand for shrimp， the production amount of shrimp processing by-products has also been increasing year by year. At present， shrimp by-products have been used to prepare shrimp sauce， shrimp oil and shrimp shell powder. Shrimp shell powder can be used as daily seasoning because of its unique umami flavor， providing nutrition while bringing the enjoyment of the taste buds. But the quality of shrimp shell powder will decrease gradually with the increase of storage time， leading to problems such as oxidation reaction， loss of endogenous enzyme activity. In this paper， with shrimp shell as the raw material， shrimp shell powder is prepared， and the change rules of the content of amino acid， protein， fat， astaxanthin， peroxide value （POV）， acid value （AV） and thiobarbituric acid （TBA） value of shrimp shell powder during storage at room temperature are studied. The results show that after 75 d of storage at room temperature， the content of protein content， fat and astaxanthin gradually decreases from "0.78%， 4.7%， 295.75 μg/g to 0.25%， 3.9%， 80.6 μg/g respectively. At the same time， POV and AV show a significant upward trend， while TBA value firstly increases and then decreases. Therefore， lipid oxidation and nutrient loss occur during the storage of shrimp shell powder at room temperature. The research results have provided a theoretical basis for delaying and controlling the quality changes of shrimp shell powder during storage.

Key words： shrimp shell powder; drying; storage; quality change

收稿日期：2024-04-24

基金项目：国家自然科学基金青年项目（32102121）；江苏省自然科学基金面上项目（BK20211051）；江苏省高等学校自然科学重大项目（21KJA550001，22KJA240003）；江苏省高校自然基金青年项目（BK20210078）；徐州市科技计划重点研发项目（KC21296，KC211124，KC22133）

作者简介：贺羽（1986—），女，副教授，博士，研究方向：食品品质评价与调控。

*通信作者：崔珏（1980—），女，教授，博士，研究方向：食品品质评价与调控。

随着我国水产品进出口贸易日益繁荣，养殖、捕捞技术的进步，鱼、虾、蟹的产量逐年上升。在传统的虾、蟹食用的基础上，如何高效利用虾、蟹壳等日益增多的副产物，提高产品的附加值，开发出新的产品和新的利用方式，成为虾、蟹等水产业想要健康发展不得不思考的问题。一般来说，除去可食用的肉质外，大约会产生30%～40%的虾壳、虾头等副产品，因为技术的限制和开发利用不完全，虾头、虾壳和虾尾等下脚料的利用率极低，这些副产品常常被直接丢弃。大量研究表明，对虾的加工下脚料中含有人们熟知的甲壳素、蛋白质、虾青素等对人体有益的成分，也是氨基酸的天然贮藏库，还含有可以和虾肉媲美的脂肪酸[1]。其中，虾壳主要含有虾青素和甲壳素，可用于抗氧化活性物质的添加制备或利用其多孔结构除去水体中的重金属离子等[2]。

对虾虾肉在食用后会产生大量的下脚料如虾壳、虾头等，将虾壳制成粉用于增鲜剂是解决对虾加工下脚料资源浪费的有效途径之一，但由于虾壳中仍然含有优质蛋白质、不饱和脂肪酸、氨基酸等营养物质，因此，虾壳粉的贮藏保鲜也是亟待解决的问题。本研究通过对虾壳粉在常温贮藏时间点（0，15，30，45，60，75 d）的氨基酸含量、蛋白质含量、粗脂肪含量、虾青素含量，以及过氧化值（POV）、酸价（AV）、硫代巴比妥酸值（TBA）的变化情况进行研究，揭示虾壳粉在常温条件下品质变化的机理，并以此进行综合评价，以期为虾壳粉的贮藏保鲜提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 实验原料

本实验所用的对虾均购自徐州世纪华联超市，处理后取虾壳用于后续实验分析。

1.2 实验方法

1.2.1 工艺流程

虾壳预处理→鼓风干燥→破壁机粉碎→高速粉碎机粉碎→虾壳粉成品→测定比表面积→测定蛋白质含量→测定氨基酸含量→测定脂肪含量→测定虾青素含量→测定过氧化值→测定酸价→测定硫代巴比妥酸值。

将虾壳粉按每份100 g进行分装，一共准备15份，常温室内贮藏，分别于0，15，30，45，60，75 d，每15 d随机取样3份，对虾壳粉进行后续各项评价指标的测定。

1.2.2 比表面积的测定

采用比表面积测定仪对虾壳粉的比表面积进行测定[3]。

1.2.3 氨基酸含量的测定

参考GB 5009.124—2016并略作修改测定虾壳粉中氨基酸含量：取适量虾壳粉，加入15 mL浓度为5%的三氯乙酸（TCA）溶液，匀浆1 min，超声提取5 min后静置1 h，取上清液10 mL移至离心管内，在4 ℃下15 000 r/min冷冻离心10 min。取离心后的上清液5 mL，并用6 mol/L的NaOH调节pH值为2.0左右，最后定容于10 mL容量瓶中，取适量溶液过0.45 μm的滤膜后待测。在570 nm和440 nm下分别利用日立L8800氨基酸自动分析仪进行测定。依据氨基酸组分结构的不同，与离子交换树脂的吸附能力各有强弱，因此洗脱的顺序也有差异，洗脱的氨基酸与茚三酮显色，以外标法定量。

1.2.4 蛋白质含量的测定

参考赖雨微等[4]测定蛋白质的方法进行虾壳粉中蛋白质含量的测定：取7支比色管并分别编号0～6，在各比色管中分别加入0.0，0.1，0.2，0.4，0.6，0.8，1 mL 0.1 mg/mL的标准蛋白质溶液，用蒸馏水补充到1 mL，再加入5.0 mL考马斯亮蓝G-250试剂，混匀。以标准蛋白质质量为横坐标，595 nm处的吸光度为纵坐标，作图得标准曲线。以0.5 mL样品稀释液代替标准蛋白质溶液，按上述标准曲线绘制方法操作，0号管调零，测定595 nm处的吸光值，计算出蛋白质的含量。按下式计算样品中蛋白质的含量：

蛋白质含量（%）=（蛋白质质量×样品稀释倍数/样品量）×100%。

1.2.5 脂肪含量的测定

参考程月红等[5]测定脂肪的方法进行虾壳粉中脂肪含量的测定。将接收瓶干燥至恒重，称取干燥并研细的虾壳粉5 g移入滤纸筒内，将滤纸筒放入索氏抽提器，在冷凝管上端加入无水乙醚至接收瓶体积的2/3， 在65 ℃水浴锅内加热。抽提完全后，回收无水乙醚，在水浴锅内蒸干，待接收瓶内液体只剩下1～2 mL，再置于100 ℃恒温干燥箱内干燥2 h，取出放置在室温下冷却30 min，称量，并重复干燥至恒重。利用下式计算样品中脂肪的含量：

W=m1-m0m2×100。

式中：W表示样品中脂肪的含量（g/100 g）；m0表示接收瓶的质量（g）；m1表示接收瓶和脂肪的质量（g）；m2表示样品的质量（g）。

1.2.6 虾青素含量的测定

利用有机溶液浸提法测定虾青素含量[6]。采用无水乙醇有机溶剂浸提法提取虾青素，将无水乙醇和虾壳粉按液料比29∶1于常温超声振荡仪中振荡20 min后取出，两者混匀，在40 ℃水浴锅内浸提7 h后，移至离心管中，在10 000 r/min下低温离心20 min，取上清液测定。采用分光光度法测定虾青素含量，以总类胡萝卜素含量计算。虾壳粉经过无水乙醇浸提、离心等一系列操作后，得到虾青素。取上清液，移至比色皿内，置于474 nm处测定吸光值。样品中虾青素含量计算公式如下：

总类胡萝卜素含量（虾青素含量，μg/g）=A×V×Nm×K。

式中：A表示样品在474 nm处的吸光值；V表示总提取液的体积（mL）；N表示稀释倍数；m表示虾壳粉的质量（g）；K表示取值0.2。

1.2.7 过氧化值的测定

准确称取虾壳粉2～3 g，在避光处进行测定。取1支250 mL碘量瓶，吸入提前配制好的三氯甲烷-冰乙酸混合液30 mL，轻摇一段时间，然后加入饱和碘化钾溶液1 mL，试液摇匀30 s后，置于避光处，3 min后取出。向碘量瓶内再加入100 mL水，充分振荡后，用硫代硫酸钠标准溶液进行滴定，待溶液滴定至黄色时停止，加入1 mL淀粉指示剂，滴定的同时用力振摇，直至溶液无色，即为滴定结束。空白实验步骤同上，空白实验所消耗的标准硫代硫酸钠溶液体积记为V0。以碘的质量分数计算过氧化值，计算公式如下：

X=0.126 9×0.01×（V1-V0）×100/m。

式中：V1表示滴定试样消耗的溶液的体积（mL）；V0表示滴定空白对照消耗的溶液的体积（mL）；m表示试样的质量（g）；0.126 9表示与1.00 mL 硫代硫酸钠标准溶液滴定相当的碘的质量。

1.2.8 酸价的测定

称取5 g虾壳粉于索氏提取器中，在接收瓶内加入无水乙醚，加热回流至脂肪抽提完成，重复进行几次，收集提取液，于旋转蒸发仪中将溶剂蒸干，残留的油脂用于后续酸价的测定。油体试样收集到250 mL的锥形瓶中，加入乙醚-异丙醇混合液50 mL，摇晃使油溶解（必要时可置于热水中促进其溶解），取出冷却至室温，然后加入3滴酚酞指示剂，用KOH标准溶液滴定，滴定至溶液出现微红色，且15 s内不褪色，停止滴定。记录下滴定所消耗的KOH溶液的毫升数，记为V，平行滴定3次。另取一个250 mL锥形瓶，做空白实验，记为V0。酸价计算公式如下：

X=（V-V0）×C×56.1/m。

式中：X表示样品的酸价（mg/g）；V表示滴定样品消耗的KOH标准溶液的体积（mL）；V0表示滴定空白实验消耗的KOH标准溶液的体积（mL）；C表示KOH标准溶液的浓度（mol/L）；56.1表示氢氧化钾的相对分子质量（g/mol）；m表示样品的质量（g）。

1.2.9 硫代巴比妥酸值的测定

参照Witte等[7]的方法并略作修改，测定虾壳粉贮藏过程中的硫代巴比妥酸（TBA）值。取10 g虾粉置于具塞锥形瓶中，加入50 mL浓度为7.5%的三氯乙酸，超声振荡30 min，用双层滤纸过滤2次，移取滤液5 mL，并加入5 mL 0.02 mol/L 2-硫代巴比妥酸溶液（空白对照：取5 mL三氯乙酸，并加入5 mL 0.02 mol/L 2-硫代巴比妥酸溶液），实验组和对照组同时置于90 ℃水浴锅中反应，40 min后取出，在室温下冷却约20 min，然后移至离心管内，以6 000 r/min离心5 min，取离心后的上清液，分别在532 nm和600 nm处进行吸光值的测定，每组样品平行测定3次。按下式计算硫代巴比妥酸值：

TBA值（mg/100 g）=（A532 nm-A600 nm）×10×72.06/155。

式中：A532 nm表示在532 nm处测得的吸光值，A600 nm表示在600 nm处测得的吸光值。

硫代巴比妥酸（TBA）值以每100 g样品中丙二醛的毫克数表示。实验组与空白组均重复测定3次，取平均值进行计算。

2 结果与分析

2.1 比表面积数据分析

研究表明，粉体的粒度和比表面积与干燥方式有很大的关系。总的来说，冷冻干燥的产品粉碎后得到的粉体比热风干燥得到的粉体具有更大的比表面积和更小的粒径。随着比表面积的增大，颗粒的反应活性与溶解度也呈现一定的上升趋势。因此，在实验中对干燥后的物料进行超微粉碎，能够更好地利用其中的营养物质。

本实验购买的虾壳经过热风干燥后，采用摇摆式高速粉碎机对干燥后的虾壳进行粉碎，制得的虾壳粉用比表面积测定仪进行比表面积测定，所得参数见表1。虾壳粉的比表面积为1.732 7 m2/g，但相比于尹涛[8]用球磨法制备的鱼骨粉的比表面积还有很大的差距，因此要制备超微虾壳粉也可以在后续采用球磨法制得。

2.2 贮藏过程中虾壳粉营养成分变化

2.2.1 氨基酸含量的变化

虾壳制成粉后可用作调味品来改善食品的风味，氨基酸作为呈味基料，是食品呈现不同风味的主要原因，以虾、蟹为代表的一类水产品主要以鲜味为主。实验过程中氨基酸含量的变化见表2。

本实验中共检测出17种游离氨基酸，Asp和Glu作为呈现鲜味的最主要氨基酸，其含量远高于其他氨基酸，根据检测结果还发现，His含量也相对较高，它不仅是婴幼儿发育所必需的氨基酸，而且具有扩张血管、治疗贫血和关节炎的作用，一般来说，高蛋白类食物His含量更高，间接证明了对虾蛋白质含量丰富，食用有益。贮藏75 d后，Asp和Glu两种呈鲜味的氨基酸下降最明显，其余氨基酸变化不明显，氨基酸总量也呈递减的趋势，营养成分不断流失。实验表明，虾壳粉在贮藏过程中氨基酸含量不断减少，因此，对于高蛋白含量的食物要尽快食用，保证其最佳品质。

2.2.2 蛋白质含量的变化

虾壳粉粗蛋白含量丰富，与亚麻籽、向日葵籽接近，可用作良好的蛋白质饲料。将虾壳制成粉后用于调味品行业，可在日常生活中提供一定的营养物质，但在虾壳粉贮藏过程中也会发生蛋白质等营养物质的损失。虾壳粉在常温贮藏过程中蛋白质含量的变化见图1。

在虾壳粉制成初期，虾壳粉中蛋白质含量为0.78%，贮藏过程中蛋白质含量一直呈现下降趋势，前期下降趋势较快，后期下降趋势逐渐放缓。蛋白质含量下降的原因可能是蛋白质发生了变性或是脂肪氧化过程中产生的自由基对蛋白质产生了影响。

2.2.3 脂肪含量的变化

与虾头不同的是，虾壳中主要含有EPA类不饱和脂肪酸，油酸含量也较高，对其进行提取后当作功能食品来食用，可以补充人体所需的营养物质。不饱和脂肪酸在贮藏过程中易发生水解和氧化，造成脂肪品质的变化。虾壳粉在常温贮藏过程中脂肪含量的变化见图2。

刚制作完成的虾壳粉脂肪含量为4.7 g/100 g，在前30 d的贮藏过程中，脂肪含量下降趋势较大，后期下降趋于平稳，第75天时脂肪含量为3.9 g/100 g。脂肪氧化以及甘油三酯、磷脂的分解都可能是造成脂肪含量下降的原因[9]。

2.2.4 虾青素含量的变化

虾青素作为虾壳粉中富含的主要营养成分之一，是评价虾壳粉品质好坏的重要因素。作为类胡萝卜素的一种，它是由两端为含氧环的多烯烃链组成的，这种独特的分子构造使得虾青素的化学性质独特。虾青素结构上的共轭不饱和双键通过释放电子并与自由基反应而将其转化成更稳定的产物，从而终止生物体内的自由基链式反应。有研究表明，从虾壳中提取的虾青素，其DPPH自由基和ABTS自由基清除能力是抗坏血酸的72倍和220倍[10]。虽然虾青素具有很强的抗氧化能力，但在环境条件如光或热的作用下，其结构易遭到破坏，因此在贮藏过程中极易造成营养价值的流失。虾壳粉在常温贮藏过程中虾青素含量的变化见图3。

在虾粉制成初期，虾壳粉中虾青素含量为295.75 μg/g，之后逐渐下降，这是因为虾青素的结构包含共轭双键，不饱和结构使其易于发生氧化反应，前期下降趋势较大，45 d之后，下降趋势逐渐放缓，在第75天时，虾青素含量只剩下80.6 μg/g。研究发现，虾青素在贮藏过程中发挥抗氧化活性，因此在虾粉发生氧化的同时，虾青素的含量会逐渐下降。

2.3 贮藏过程中虾壳粉脂质的氧化劣变

虾壳粉作为含有不饱和脂肪酸的物质，容易受光、热、氧气等环境的影响，其中脂质分子发生水解和氧化，分解成游离的小分子脂肪酸，游离脂肪酸的产生加速了过氧化物的形成，促使自由基链式反应，醛类、酮类等是进一步氧化的物质[11]，这是脂肪氧化产生酸臭味和哈喇味的原因，若能明显闻到脂肪产生的异味，说明其品质和营养价值都已经发生很大程度的劣变，不能食用[12]。POV可以指示一级氧化产物ROOH的含量，TBA值通常用来表征醛类等极性相对较强的次级反应物的含量，以丙二醛生成量来评价氧化程度。

2.3.1 过氧化值的变化

虾壳粉中不饱和脂肪酸以EPA为主，很容易因为贮藏环境的不适宜而发生氧化变质。POV是油脂一级氧化产物含量的重要指标。本实验分析了贮藏过程中虾壳粉的POV变化，见图4。

虾壳粉的 POV随着贮藏时间的延长而不断升高，30 d后上升幅度逐渐减小。在贮藏过程中，虾壳粉的POV由第0天时的2.1 meq/kg升高至第75天时的7.3" meq/kg。贮藏过程中，外界环境如氧气、光照、贮藏温度都可能引起油脂的氧化，通常采用的减缓油脂氧化的方法有真空包装或添加抗氧化剂，隔绝脂质与氧的接触能够有效地延缓氧化速率，提高贮藏稳定性[13]。

2.3.2 酸价的变化

随着贮藏时间的延长，虾壳粉中的脂质进一步发生劣变，一级氧化产物进一步分解，酸价（AV）可用来表示游离脂肪酸和脂肪氧化二级产物的生成。虾壳粉在常温贮藏过程中AV的变化见图5。

随着贮藏时间的延长，虾壳粉的AV呈现升高趋势，前30 d升高趋势较缓，后期幅度较大。常温贮藏75 d时，虾壳粉的AV由刚制成时的5.6 mg/g升高至9.2 mg/g，变化显著，结果表明，虾壳粉在贮藏过程中脂质会发生一定程度的氧化。酸价是用来表示游离脂肪酸含量的标志，脂质在分解过程中分解会引起酸价的不断上升，酸价越高，表示油脂劣变程度越严重。各类实验研究表明，不仅富含不饱和脂肪酸的水产品在贮藏过程中会发生油脂劣变，张友青等[14]发现冻藏的核桃油的品质也会随着贮藏时间的延长而发生水解氧化。

2.3.3 硫代巴比妥酸值的变化

贮藏过程中虾壳粉的TBA值变化见图6。

在常温贮藏75 d内，TBA值呈现先升高至峰值后逐渐下降的趋势。初期产生的过氧化物进一步氧化生成醛类、醇类等次级产物，TBA值可用来进一步反映油脂的氧化程度，TBA值越大的原料氧化程度越高。在贮藏第15天时，虾壳粉的TBA值由0.159 mg/100 g升高至0.534 mg/100 g，随后一直处于平稳下降状态，这是因为脂质氧化生成的丙二醛进一步分解，生成三级代谢产物如酸类和醇类有机物，TBA值出现下降，在贮藏第75天时，虾壳粉的TBA值降低至0.294 mg/100 g。

根据De Abreu等[15]的报道，在贮藏后期TBA值出现轻微下降，原因可能是贮藏过程中脂肪氧化后期生成的次级代谢产物与虾肉中的蛋白类物质发生反应，形成聚合物，随后又进一步分解成三级代谢产物。在贮藏75 d过程中，虾壳粉的TBA值波动较大，说明在常温贮藏环境中，虾壳粉的脂质仍发生较快的氧化劣变。武华等[16]发现冷藏鳙鱼片的TBA值在贮藏时也呈现先上升后下降的趋势，大西洋比目鱼在冻藏过程中也有类似规律。

3 结论

本研究以虾壳粉为研究对象，以贮藏时间为单因素，通过测定蛋白质含量、氨基酸含量、脂肪含量、虾青素含量以及过氧化值（POV）、酸价（AV）、硫代巴比妥酸（TBA）值的变化规律，系统分析虾壳粉在常温贮藏过程中各品质的变化。实验分析了常温贮藏过程中虾壳粉各指标变化情况，结果表明，虾壳粉在常温贮藏过程中发生了明显的水解氧化反应，随着贮藏时间的延长，虾壳粉中的氨基酸含量、蛋白质含量、脂肪含量、虾青素含量逐渐减少，游离脂肪酸含量逐渐增加，可见脂质水解变化显著。蛋白质含量、脂肪含量、虾青素含量分别降低至0.25%、3.9%、80.6 μg/g。同时，虾壳粉在常温贮藏过程中发生了氧化劣变，过氧化值（POV）和酸价（AV）呈现逐渐升高趋势，硫代巴比妥酸（TBA）值先升高至峰值后逐渐降低。

基于对虾行业的快速发展，虾壳、虾头等下脚料的产生势必会成为后续处理的重要关注点，处理不当一方面会造成营养成分的流失，另一方面会危害环境，影响生态。虾壳粉加工工艺仍需优化，以便更多的营养成分被人体吸收利用。同时，要想将虾壳粉用于调味行业，贮藏问题也必须考虑在内，常温贮藏过程中，虾壳粉发生脂质氧化问题，营养价值逐渐流失，利用价值显著减少。因此，需要通过后续对虾壳粉内源性脂酶组成情况及反应特性进行研究，有效地控制内源酶活性，从而保持虾壳粉在贮藏过程中的品质。

目前，为延长虾壳粉的贮藏时间，常用的方法有真空包装，以隔绝氧气或者加入抗氧化剂如维生素E（VE），亦或是两者结合使用。刘小芳等[13]在实验过程中研究了以上3种条件对延长虾粉贮藏时间以及对虾粉品质的影响，实验过程中南极磷虾粉的贮藏方式为真空包装+VE添加gt;真空包装gt;VE添加gt;自然贮藏。多种方式协调作用会产生加和反应，比单一控制效果更佳，因此在贮藏过程中为有效抑制虾壳粉的脂质氧化，可以采取隔绝氧气和加入抗氧化剂两种方式同时进行，达到最佳效果。本研究探究了虾壳粉常温贮藏过程中各品质变化的规律，可为后续虾壳粉提高贮藏时间和贮藏品质提供科学指导，对高效利用对虾加工副产品提供有力的理论支撑，对对虾行业的发展有重要意义。

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