有机酸软化凡纳滨对虾虾壳的效果研究

严金红，缪文华，BHOKE Marwa Nyaisaba，吴卓超，邓尚贵

（浙江海洋大学食品与医药学院，国家头足类加工技术研发专业分中心，浙江省水产品加工技术研究联合重点实验室，浙江舟山 316022）

凡纳滨对虾Litopenaeus vannamei是世界养殖产量最高的三大优异虾种之一，也是养殖对虾中单产量最高的虾种[1-2]。我国凡纳滨对虾的养殖始于1988年，由中国科学院海洋研究所从美国夏威夷引进[3]。根据2016年中国渔业统计年鉴数据，我国养殖凡纳滨对虾产量为167.22万t，是我国最主要的对虾养殖品种[4]。由于对虾的虾壳质地坚硬，无法食用，因此目前凡纳滨对虾加工产品以虾仁及其相关制品为主，一般通过人工去头、去壳、去虾线的工序，需耗费大量人力，虾头、虾壳等副产物的处理和利用也是一个大问题[5-6]。

凡纳滨对虾的虾壳中含有丰富的甲壳素、矿物质、蛋白质（包含人体所必需的8种氨基酸）、以及EPA、DHA等多不饱和脂肪酸等营养成分[7-8]。在虾仁加工中，虾头、虾壳的去除从营养的角度来说是一种巨大的浪费[9]。因此本文作者考虑利用有机酸对虾壳进行软化处理，使其感官品质能够为消费者所接受，这样既充分利用了虾壳中的营养成分，也节约了对虾去壳的人工成本和副产物再利用的成本，还避免了副产物对环境可能带来的危害，可谓一举多得。目前，已有部分相关的研究报道。进藤等人采用有机酸和天然甲壳质酶对虾壳进行软化，对个体较小的虾类具有一定效果，但实际应用时甲壳质酶成本过高[1]。崔宏博等[10]采用酸酶法软化虾壳，虽有一定效果，但其应用的蛋白酶在软化虾壳的同时水解了虾肉，导致最终产品品质下降。

本文以凡纳滨对虾为研究对象，对比考察了柠檬酸（citric acid，CA）、苹果酸（malic acid，MA）、乳酸（lactic acid，LA）和醋酸（acetic acid，AA）等4种有机酸对虾壳的软化能力，通过探讨脱钙率、质构和感官品质等关键指标来分析有机酸对虾壳的软化效果，以期为凡纳滨对虾带壳即食虾的加工提供理论和技术基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

实验原料：实验所用凡纳滨对虾购于舟山南珍菜场。

实验试剂：柠檬酸、苹果酸、乳酸、醋酸、氢氧化钠、钙红指示剂、乙二胺四乙酸二钠（EDTA）等均为AR级，购于国药化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

万用电炉，上海锦凯科学仪器有限公司；电子天平，北京赛多利斯科学仪器有限公司；TMS-PRO质构仪，美国FTC公司；电热鼓风干燥箱，上海一恒科学仪器有限公司；HJ-6多头磁力加热搅拌器，国华电器有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 虾壳软化处理方法

挑选大小和成熟度一致的凡纳滨对虾，用冰水浸泡30 min致死后沥干2 min[11]，将凡纳滨对虾浸泡于预先配置的有机酸（柠檬酸、苹果酸、乳酸、醋酸）溶液（料液比1∶5）中，酸浓度分别为4%、6%、8%，浸泡时间为0 min、20 min、30 min、40 min。浸泡结束后将虾取出用吸水纸吸干虾体表面的水分，弃虾头虾尾，剥取虾壳，取自虾头开始的第3节虾壳用于测试虾壳质构参数，其余虾壳用于脱钙率测定。

1.3.2 虾壳脱钙率的测定

将1.3.1中用于脱钙率测定的虾壳剪碎，1：11（m：m）浸泡于盐酸中，室温静置12 h后过滤，再用盐酸洗涤虾壳，将滤液和洗涤液合并收集定容至50 mL容量瓶中，即为虾壳脱钙液。取25 mL脱钙液至250 mL锥形瓶中，加入2 mL 1 mol/L的NaOH溶液和少许钙红指示剂，立即用EDTA标准溶液滴定，待测脱钙液由酒红色转变为蓝色即为滴定终点，记录EDTA标准溶液用量，计算脱钙率[12-13]。

脱钙液中钙（Ca）含量（mg/L）计算：

式中：CEDTA————EDTA标准溶液摩尔浓度，mol/L；

VEDTA————滴定时消耗EDTA标准溶液的体积，mL；

MCa—————钙的相对原子质量，g/mol；

V1—————定容体积，mL；

V2—————移取滴定样品液体积，mL；

CCa—————脱钙液中钙含量，g；

CCa总————虾壳中总钙含量，g。

1.3.3 虾壳质构参数的测定方法

将1.3.2中的第3节虾壳沿背部剪成2片，测定其质构参数。质构仪测试参数设定如下：探头选择P50刀片探头，感应元探头最大压力值60 N，模式为TPA，触发力0.6 N，探头运行速度60 mm/s，形变量100%[1,14]。

1.3.4 带壳虾感官品质评价方法

感官评定小组由课题组从事相关研究的10名研究人员组成，具体评价标准见表1。首先将酸处理后的对虾水煮8 min，待冷却至室温后评价其外观、口感和总接受度等感官品质指标[15-16]。

表1 凡纳滨对虾感官评价标准Tab.1 Sensory evaluation standard for L.vannamei

1.3.5 数据处理

本文实验数据全部为重复3次获得，数据处理采用软件SPSS17.0和ORIGIN8.0。

2 结果与分析

2.1 有机酸对虾壳脱钙率的影响

虾壳中的钙约占20%（干基），是虾壳重要成分之一，使得虾壳质地坚固[7,10]。采用有机酸软化虾壳的主要原理是将虾壳中的钙转化成可溶性有机酸钙，从而脱除虾壳中的钙使虾壳软化，因此虾壳脱钙率是关系虾壳硬度的一项重要指标[17]。从图1可以看出，相同处理时间下，随着有机酸浓度的提高虾壳的脱钙率也显著提高（P＜0.05）；对于同一种有机酸，在相同浓度下，虾壳脱钙率随着处理时间的延长显著提高（P＜0.05）。对比4种有机酸的脱钙效果，柠檬酸＞醋酸＞苹果酸＞乳酸，其中柠檬酸和醋酸的作用效果无显著差异（P＞0.05），但都显著强于另外2种有机酸。当用8%柠檬酸处理60 min后，虾壳的脱钙率为56.72%，达到了刘丽莎等[1]报道的带壳虾可食用的标准（脱钙率大于55%）。

图1 有机酸对虾壳脱钙率的影响Fig.1 Effect of organic acid on the decalcium of shrimp shell

2.2 有机酸对虾壳质构性质的影响

2.2.1 有机酸对虾壳硬度的影响

虾壳的硬度是反应虾壳软化效果的最直观的指标[1]。如图2所示，凡纳滨对虾经过有机酸处理后，虾壳的硬度减小。其中柠檬酸和乳酸对虾壳硬度的影响最大，与对照组相比，处理后虾壳的硬度均显著减小，但当处理时间达到20 min以上时，虾壳硬度的减小不显著；在相同处理时间下，6%和8%柠檬酸的作用显著高于4%的柠檬酸，但乳酸随着浓度的提高，其对虾壳硬度的作用显著增强。苹果酸和醋酸对虾壳硬度的影响相对较小，尤其是低浓度（4%）的醋酸对虾壳软化的作用不显著，但较高浓度（6%～8%）的醋酸可以显著降低虾壳硬度。有机酸对虾壳硬度的作用与其对脱钙率的作用基本一致，说明虾壳软化主要通过有机酸脱除虾壳中的钙来实现，这与李明华等[18]报道的结果一致。

2.2.2 有机酸对虾壳弹性的影响

如图3所示，低浓度（4%）有机酸处理后虾壳的弹性均没有显著变化，当有机酸浓度提高到6%～8%时，处理后虾壳的弹性均有一定程度的下降。其中高浓度（8%）苹果酸和柠檬酸对虾壳弹性的影响最大，处理60 min后虾壳弹性分别降至22.4 mm和24.9 mm；乳酸和醋酸的作用相对较小，处理60 min后虾壳弹性分别降至28.5 mm和27.2 mm。

2.2.3 有机酸对虾壳咀嚼性的影响

咀嚼性是反应虾壳软化程度的综合指标，能较好地反映消费者在咀嚼食物时的质地感受[19]。从图4可以看出，8%的柠檬酸处理60 min后，可以获得较低的虾壳咀嚼性（15.1 mJ）；其次是乳酸（15.9 mJ）、醋酸（17.2 mJ）和苹果酸（25.3 mJ）。4种有机酸的处理都能显著（P＜0.05）降低虾壳的咀嚼性，并且随着处理时间的延长，虾壳的咀嚼性均显著（P＜0.05）降低，但低浓度（4%）的醋酸处理 20～60 min，虾壳的咀嚼性无显著变化，其原因可能是低浓度溶液中醋酸在前20 min处理时已基本被消耗，后续作用减弱。对比有机酸浓度对虾壳咀嚼性的影响发现，6%柠檬酸和8%柠檬酸以及6%乳酸和8%乳酸对虾壳咀嚼性的影响均无显著差异（P＞0.05），但均分别显著大于4%的柠檬酸和乳酸。

图2 有机酸对虾壳硬度的影响Fig.2 Effect of organic acid on the hardness of shrimp shell

图3 有机酸对虾壳弹性的影响Fig.3 Effect of organic acid on the springiness of shrimp shell

图4 有机酸对虾壳咀嚼性的影响Fig.4 Effect of organic acid on the chewiness of shrimp shell

2.3 有机酸对凡纳滨对虾感官品质的影响

根据表2和表3的感官评价结果可知，对于柠檬酸、苹果酸和乳酸，在相同酸浓度下，随着处理时间的延长，感官评价的得分逐渐提高；在相同的处理时间下，感官评价得分与酸浓度也呈正相关。这说明凡纳滨对虾的感官品质与虾壳的硬度呈负相关，在较高的酸浓度和较长时间处理后，虾壳变软，容易咀嚼，适口性提高，感官评分较高。醋酸对对虾质地口感的影响与前述3种有机酸的作用相似，但醋酸处理后对虾的总接受度相对较低，其原因主要是醋酸有较强的酸味残留，对产品的风味品质带来了不利影响。对比4种有机酸对凡纳滨对虾感官品质的影响可知，6%柠檬酸处理40 min的对虾感官品质最佳，其次是乳酸，苹果酸和醋酸的作用效果相对较差。

表2 CA和MA对凡纳滨对虾感官品质的影响Tab.2 Effect of CA,MA on the sensory quality of L.vannamei

表3 有机酸对凡纳滨对虾感官品质的影响Tab.3 Effect of organic acid on the sensory quality of L.vannamei

3 结论

本文选择的4种有机酸均能软化凡纳滨对虾的虾壳，其中6%～8%柠檬酸处理40～60 min的软化效果最好，脱钙率可达56.72%，感官品质最佳；乳酸的综合作用效果次之；苹果酸软化虾壳和脱钙的作用最弱；醋酸脱钙和软化虾壳的效果与柠檬酸类似，但由于较强的酸味残留感官上难以让消费者接受。总体而言，虾壳软化的程度与脱钙率呈正相关，这两者又与有机酸的浓度和处理时间呈正相关。