即食南美白对虾制品虾壳软化工艺研究

刘丽莎，徐　斌，邓尚贵

（浙江海洋学院食品与医药学院，浙江舟山　316022）

即食南美白对虾制品虾壳软化工艺研究

刘丽莎，徐斌，邓尚贵

（浙江海洋学院食品与医药学院，浙江舟山316022）

摘要：以即食预煮热风干燥南美白对虾虾壳可食用为目标，采用酸法软化技术开发新型虾类即食制品。本文以复配有机酸为软化剂，通过蛋白质损失率、脱钙率和质构变化规律的研究，确定虾壳软化最佳工艺技术和参数。研究结果表明：当脱钙率达到55%时，虾壳软化可食。在体积分数为5%的情况下，复配有机酸以乙酸与乳酸按1:1比例配合软化30 min可获得最佳软化效果，南美白对虾蛋白质损失率为5.53%，且对虾制品的营养与风味保持较好。

关键词：南美白对虾；复合有机酸；虾壳；软化

南美白对虾为凡纳滨对虾Penaeus vannamei Boone的俗称，是世界上养殖虾类产量最高的三大优良种类之一。近年来，因其具有生长快、耐高密度养殖、肉质鲜嫩且营养价值高，深受国内外市场的欢迎。目

前，国内福建、江苏以及浙江等省区均有养殖，养殖总产量20多万t，而且，养殖产量有逐年增加的趋势。然而，虾壳硬度大，难以食用，为食用方便，加工为即食食品往往需要去掉虾壳，不仅造成加工制品率低、企业经济效益低等问题，而且产生的虾壳副产物还会造成较严重的环境污染。因此，将虾壳软化至可食用程度，不仅可提高制品率和企业经济效益，还可解决环境污染问题，这已经成为虾类干制品开发的新思路。日本鹿儿岛大学进藤［1-2］等人采用酸酶法软化虾壳，取得了一定效果，但其方法仅适用于个体较小的、甲壳硬度不高的虾壳的软化［3］，而且其使用的甲壳质酶价格昂贵，不适合生产使用。中国海洋大学崔宏博［4］等人也采用酸酶法软化虾壳，虽有一定效果，但有机酸为单一酸，软化时间过长，对虾肉的质构也有较大破坏，生产上也不适用；同时，其所使用的酶也容易水解虾肉，破坏虾肉组织结构，导致蛋白质流失，制品率下降，企业经济效益下降等问题。

为了充分利用南美白对虾养殖资源，提高企业经济效益，解决其虾壳软化问题已成为该产业可持续发展的关键问题。本文在前人已有研究成果的基础上，从生产实际出发，提出复配有机酸软化虾壳新思路，为南美白对虾的加工与利用提供理论和技术基础。

1材料与方法

1.1材料与试剂

南美白对虾：规格50只/kg，2015年9月，购买自浙江省舟山市定海区南珍市场，水袋活运至实验室，去除死亡个体。

乙酸，国药集团化学试剂有限公司；乳酸，上海化学试剂总厂；琥珀酸，阿拉丁试剂（上海）有限公司；EDTA，宜兴市化学试剂三厂，均为分析纯，实验用水为蒸馏水。

1.2仪器与设备

电热恒温水浴锅（HWS-12），上海齐欣科学仪器有限公司；电子天平（BSA323S），赛多利斯科学仪器（北京）有限公司；TMS-Pro型物性分析仪，美国Foodtech公司；PHB-4便携式pH计，上海益伦环境科技有限公司；全自动凯氏定氮仪（KJELTEC 8400），美国FOSS公司；索氏脂肪测定仪（SOXTEC2045），美国FOSS公司；箱式电阻炉（SX2-4-10-s），上海纤检仪器有限公司；BX41型显微镜（OP26型CCD），奥林巴斯（中国）有限公司。

1.3实验方法

1.3.1即食南美白对虾制作流程

南美白对虾→热烫→软化→清洗→调味→干燥→包装→杀菌。

1.3.2虾壳软化试验设计

1.3.2.1可食用程度的钙含量的确定

取南美白对虾210只，随机分成8组（每组10只，平行试验3次）。热烫后浸泡于5%乙酸溶液中，分别于10 min、20 min、30 min、40 min、50 min、60 min和70 min后取出，用蒸馏水清洗去酸，沥干后分别测定各组的脱钙率，确定虾壳软化至可食用程度的钙含量。

1.3.2.2单一有机酸软化试验

以实验1.3.2.1确定的可食用脱钙率为目标。取南美白对虾120只，随机分成A、B、C、D4组（每组10只，平行试验3次）。热烫后分别浸泡于蒸馏水（A组即空白对照组）、5%乳酸（B组）、5%乙酸（C组）和5%琥珀酸（D组）溶液中，不同时间后取出，用蒸馏水清洗去酸，沥干后分别测定达到可食用程度的脱钙率，确定软化时间，从而选择有机酸以及处理条件。

1.3.2.3复配有机酸软化试验

以实验1.3.2.1确定的可食用脱钙率为目标。复配有机酸溶液比例见表1。取南美白对虾150只，随机分成A蒸馏水（即未软化组）、B（单一有机酸处理组）、复配组（每组10只，平行试验3次）。热烫后分别浸泡于不同溶液中，达到可食用程度的钙含量后取出，用蒸馏水清洗去酸，沥干后分别测定各组蛋白质损失率和质构变化，选取虾壳软化的最佳有机酸复配比例和处理条件。

表1　复配有机酸溶液比例Tab.1　The mixed proportion of organic acid solution

1.3.3软化虾壳扫描电镜观察

将未软化与复配酸软化之后的样品切成5 mm×5 mm×5 mm的块状切片在4℃条件下用体积分数2.5%戊二醛溶液（25%戊二醛溶液10 mL，去离子水40 mL，0.2 mol/L pH为7.2的磷酸缓冲液50 mL配制而成）固定2 h，然后，用pH 7.2的磷酸缓冲液冲洗4次。再用30%、50%、70%、90%和100%乙醇按顺序各脱水2次，每次10 min。干样品用离子溅射仪喷金，扫描电镜观察［5］。

1.3.4虾制品蛋白质损失率的测定

总蛋白质含量测定参考GB/T5009.5-2003，蛋白质损失率按下式计算：蛋白质损失率=新鲜虾的蛋白质含量-酸水解后虾的蛋白质含量新鲜虾的蛋白质含量

1.3.5虾制品质构特性的测定

将软化后的对虾沥干2 min，平整放置，采用质构仪在TPA模式下测定硬度、弹性、粘聚性和咀嚼性，测定位置为虾体的第二腹节处。采用平底圆柱形探头P/50，直径为15 mm，设定的参数分别为：感应元探头最大压力值为60 N，探头下降速度60.00 mm/s，形变量30%，触发力0.6 N［6］。试验重复3次。

1.3.6虾壳脱钙率的测定

南美白对虾壳总钙的测定：将南美白对虾壳剪成小片，准确称取一定量的碎虾壳于1 mol/L的盐酸溶液中，液料比为1:10，室温下反应12 h，将脱钙液转移至容量瓶，用蒸馏水洗涤虾壳，并将洗涤液一并转移至100 mL容量瓶中定容，用EDTA标准溶液滴定虾壳中的含钙量［7］。

将脱钙液转移至容量瓶，用蒸馏水洗涤虾壳，并将洗涤液一并转移至容量瓶，用EDTA标准溶液滴定脱钙液中的钙含量；计算脱钙率。

式中：CEDTA为EDTA的摩尔浓度，mol/L；VEDTA为消耗EDTA的体积，mL；MCa为钙的摩尔质量，g/mol；V1为定容体积，mL；V2为移取滴定样品液的体积，mL。

1.3.7对虾制品率的测定

对虾制品率的计算公式如下：

1.3.8虾制品感官评定

软化和未软化对虾制品的感官质量评判由训练有素的感官评定小组完成。感官评定小组由20名食品专业的学生组成（男女各10人），对不同复合酸水解条件下制得的南美白对虾进行外观色泽、口感、风味等的评定［8］。根据感官要求，设定产品感官评定标准见表2。

1.3.9虾制品理化指标检测［4］

水分含量测定：常压烘干法；灰分测定：按GB/T 9695.18-2008方法测定；蛋白含量测定：凯式定氮法；脂肪测定：索氏抽提法。

1.4即食软壳虾制品制作

新鲜南美白对虾于100℃质量分数2%的NaCl溶液热烫2 min迅速取出，沥干自然冷却至常温。

表2　产品感官评定标准Tab.2　Sensory evaluation standard of products

1.4.1软化工艺

按照1.3的软化工艺进行制作。

1.4.2调味和干燥

经软化后的对虾按表3配制的调味料（配制的调味料，煮沸后纱布过滤去除残渣）浸渍1 h，沥水，60℃热风干燥。

表3　调味液成分配比表Tab.3　The matching table of flavoring liquid component

1.4.3包装和杀菌

干燥对虾真空包装，100℃水浴杀菌15 min，制得成品。

2结果与分析

2.1可食用虾壳钙含量的确定

虾壳中的碳酸钙约占30%，是虾壳重要成分之一［9］，使得虾壳质地坚硬。为了确定可食用虾壳钙含量标准，试验了乙酸对虾壳脱钙的影响，如图1。结合感官试验发现，当酸处理时间达到60 min时，虾壳较软，即达到可食用程度，此时，虾壳脱钙率为55.47%。可推测，虾壳达到可食用程度的脱钙率至少应达到55%，对应的虾壳的钙含量为8.28%。

图1　乙酸对虾壳软化不同时间的脱钙率Fig.1　The decalcification rate of acetic acid softening prawn shell in different time

2.2有机酸软化虾壳工艺条件的确定

2.2.1单一有机酸对虾壳软化的影响

试验首先研究单一有机酸的软化效果，如图2。由图2可知，乳酸软化处理达到可食用程度需要的时间至少为3 h（脱钙率为54.97%），而琥珀酸软化处理的时间至少需要4 h（脱钙率为55.23%），均远远大于乙酸软化处理的时间。由此可知，在3种有机酸中，乙酸是较合适的软化有机酸。由图3可知，当处理时间为60 min时，不同乙酸浓度对虾壳软化的效果不同，当乙酸浓度为5%时，虾壳软化已达到可食用程度，因此，单一有机酸软化虾壳最佳条件为5%乙酸处理60 min。

图2　乳酸和琥珀酸对虾壳软化不同时间的脱钙率Fig.2　The decalcification rate of lactic acid and succinic acid softening prawn shell in different time

图3　不同乙酸浓度对虾壳脱钙率的影响Fig.3　The influence of decalcified rate of acetate softening prawn shell with different concentration

2.2.2复配有机酸对脱钙率的影响

乙酸尽管在3种有机酸中是软化处理的最佳有机酸，但处理时间仍然较长，对制品的品质影响较大，为了缩短软化处理时间，试验研究了复配有机酸软化效果，如图4。从图4（a）中可以看出，乙酸和乳酸复配处理时间大于30 min时，虾壳均可达到食用程度，而处理时间为20 min时，按比例2:1复配时，虾壳也可达到可食用程度；从图4（b）中可以看出，在处理时间40 min时，乙酸和琥珀酸按1:2和2:1复配均达到虾壳可食用程度；从图4（c）中可看出，当乳酸和琥珀酸按1:1、1:2和2:1复配达到虾壳可食用程度分别至少需要3 h、2.5 h和2 h。

综上所述，三种有机酸复配对虾壳软化均有明显的促进效果，与单一有机酸相比，软化时间明显缩短。综合考虑，确定体积分数为5%的乙酸与乳酸1:1比例复配，软化处理时间为30 min，是虾壳软化处理的最合适条件。

图4　不同复配方法对虾壳脱钙率的影响Fig.4　The influence of decalcified rate of different distribution softening prawn shell

2.3软化虾壳微观结构的变化

按照2.2确定复配酸软化工艺条件对虾壳进行酸水解处理后，采用电镜扫描观察虾壳的变化，如图5。从图5中可以看出，未经酸处理过的虾壳，质地完整，结构几乎没有断裂及破损，虾壳表面粗糙，有小的凸起。经软化处理过的虾壳，结构出现断裂、缺失，虾壳的完整性破坏，有细小的碎片，虾壳表面较光滑。造成这样的原因可能是因为未软化虾壳蛋白与虾青素以及碳酸钙成分形成紧密的结构［4］，表现为硬度较大；采用软化处理后，使得原本保持紧密的结构遭到破坏，组织结构由先前的紧密变得疏松，虾壳组织变得松软。由此可见，采用复配酸对虾壳进行适当处理后实现了软化虾壳的目标。

2.4虾壳软化处理对虾制品品质的影响

2.4.1虾壳软化处理对虾制品感官品质的影响

表4为不同复合酸水解方法所得的对虾的感官评价结果。由表4可知，乙酸与乳酸1:1处理30 min的感官品质优于未处理组，说明这种复配方法软化后的虾在感官上更容易使人接受。

图5　对虾酸解前后扫描电镜图Fig.5　SEM for prawn before and after the acid solution

表4　复配有机酸对虾壳软化感官品质评分表Tab.4　Sensory evaluation of composite acids softening prawn shell

2.4.2虾壳软化处理对虾制品质构特性的影响

TPA的基本参数（硬度、弹性、咀嚼性）反映了食品在嘴里的基本特征感觉。如图6所示，酸处理组与未处理组相比，硬度均有所下降，其中最佳复配酸的硬度为8.39 N，最佳单一酸处理组为9.06 N，看出复配酸比单一酸效果更好。咀嚼性表示的是将食品咀嚼到可吞咽时所需要做的功，从图6中看出，最佳复配酸处理组的咀嚼性比最佳单一酸处理组和未处理组都要小，说明酸处理对虾壳软化有一定的作并且复配酸的效果较好，同时最佳复配酸处理组的弹性比另外两组也要大，说明南美白对虾肉质损坏程度较低，在口感上更容易使人接受。

2.4.3虾壳软化处理蛋白质损失率和制品率的影响

最佳处理条件对蛋白质损失率和制品率的影响如图7所示。从图中可以看出，最佳复合酸处理南美白对虾后的蛋白质损失率与最佳单一酸处理相比略有下降，且制品率有所提高，说明最佳复合酸处理南美白对虾的效果更好。

2.5对虾干制品的理化指标分析

软壳虾干制品与原料虾的理化指标差异见表5。由表5可知，差异主要在于水分和灰分的变化，干燥后的虾水分流失大，而酸处理对虾壳的作用，脱除了虾壳中的部分钙，使得软壳虾制品相比于原料虾灰分成分明显下降，但鲜虾制品食用时，虾壳是丢弃部分，二者的营养成分相差不大，说明软壳虾制品在制作过程中其营养成分的损失较小。

图6　虾壳软化处理对虾制品质构特性的影响Fig.6　Effects of different composite method treating prawn shell on texture attributes

图7　虾壳软化处理蛋白质损失率和制品率的影响Fig.7　Effects of protein loss rate and the rate of products after prawn shell softend

表5　虾干制品与原料虾理化指标对比Tab.5　The physical and chemical index comparison of dried product and fresh prawn

3结论

（1）试验结果表明，虾壳软化至可食用程度的脱钙率至少应达到55%，钙含量低于8%。

（2）以达到虾壳软化至可食用脱钙率为目标，不同有机酸及浓度对虾壳软化的效果差异明显，最适宜酸为乙酸，适宜浓度为5%体积分数软化时间1 h。

（3）以虾壳软化可食用钙含量为测试指标，通过脱钙率和感官评定分析确定虾壳软化至可食用程度的复配有机酸软化虾壳的最佳工艺条件为：体积分数为5%的乙酸与乳酸按1:1比例复配后软化30 min，此时的虾壳脱钙率达到55.69%。

（4）扫描电镜结果显示复配酸酸水解前后虾壳蛋白与虾青素以及碳酸钙成分形成紧密的结构，因为钙流失，组织结构由紧密变得松软，达到了酸解软化虾壳的目标。

（5）通过对蛋白质损失率和制品率的测定，表明最佳复配酸处理南美白对虾的蛋白质损失率略小于最佳单一酸处理的南美白对虾的蛋白质损失率，同时能够提高制品率。通过感官评定和质构分析表明，最佳复配酸处理南美白对虾的感官评分高于最佳单一酸处理的南美白对虾的感官评分，而且质构参数也相对较高，说明最佳复配酸处理的南美白对虾在感官上更加容易使人接受。

参考文献：

［1］李春霞，佟永薇，侯世洁.微生物几丁质酶的研究进展［J］.食品研究与开发，2008，29（8）:155-156.

［2］蔡培原，陈祥贵.微生物几丁质酶研究概况及其在食品工程中的应用［J］.四川食品与发酵，2008，44（3）:41-43.

［3］進藤穣.エビの殻の軟化方法［P］.JP，2008-245624A.2008-10-16.

［4］崔宏博，刘鑫，等.南美白对虾虾壳软化及其制品的研究［J］.食品与发酵工业，2010，23（5）:52-55.

［5］鲁绯，孙君社，韩北忠，等.青方腐乳酿造过程内部微细结构的扫描电镜观察［J］.四川大学学报:工程科学版，2004，3（5）: 40-43.

［6］孙彩玲，田纪春，张永祥.TPA质构分析模式在食品研究中的应用［J］.实验科学与技术，2007，5（2）:1-4.

［7］彭元怀，刘小美，李杏清.柠檬酸法鱼鳞脱钙的工艺研究［J］.食品工程，2012，21（7）:132-133.

［8］张高静.不同干燥技术对南美白对虾干燥特性和产品品质影响的对比研究［D］.保定:河北农业大学，2013.

［9］张祥刚，周爱梅，林晓霞，等.南美白对虾虾头、虾壳化学成分的对比研究［J］.现代食品科技，2009，25（3）:224-225．

中图分类号：TS254.4

文献标识码：A

文章编号:1008-830X（2016）01-0030-06

收稿日期：2015-09-21 基金项目：国家科技支撑计划项目（2015BAD17B01）

作者简介：刘丽莎（1990-），女，湖南岳阳人，硕士研究生，研究方向：水产品加工与贮藏. 通讯作者：邓尚贵，教授，博士生导师，研究方向：水产品加工与贮藏.E-mail:dengshanggui@163.com

Shrimp Shell Softening Technology Research of Instant Penaeus vannamei Boone Product

LIU Li-sha，XU Bin，DENG Shang-gui
（Food and Mecical School of Zhejiang Ocean University，Zhoushan316022，China）

Abstract:Regarding the edible of the shrimp shell of Penaeus vannamei Boone by pre-cooking and hot air drying technology as the target，P.vannamei Boone was used as raw materials to develop new products of instant shrimp，by using acid softening technology，this paper was based on the distribution of organic acid as the softener to determine the best technology and parameters of shrimp shell softening，through the loss rate of protein，the decalcification rate and the change rule of texture.The results show that when the decalcification rate reaches 55%，the softening shrimp shell is edible.In the case of the volume fraction of 5%，the ratio of organic acid to acetic acid and lactic acid by 1:1 could get the best softening effect，and the loss rate of protein of P.vannamei Boone product was 5.53%.At the same time，the nutrition and flavor of shrimp products was keeping good.

Key words:Penaeus vannamei Boone；the distribution of organic acid；shrimp shell；softening technology