小龙虾废弃物的利用与工艺创新

顾鹏程，马 栎，郭爱琴，闾怀中，王苏闽

(江苏财经职业技术学院，江苏 淮安 223003)

小龙虾(克氏原螯虾)是人类的一种营养食品，其营养特点是蛋白质含量高、脂肪含量低、胆固醇含量低[1]。小龙虾味道鲜美、营养丰富，已经成为消费者喜爱、欢迎的美食之一。我国是小龙虾的消耗大国，每年产生大量虾头与虾壳等龙虾废弃物，长期以来大量的龙虾废弃物倒入泔水，未能被较好地大量利用，既造成资源浪费，又带来环境污染。

1 小龙虾废弃物的营养成分

小龙虾废弃物含有多种营养物质，如甲壳质、蛋白质、高不饱和脂肪酸以及钙、镁、磷等矿物质，还含有卵磷脂、脑磷脂、碳水化合物、类胡萝卜素等营养成分，尤其是虾头内残留的虾黄具有独特的风味，富含蛋白质和不饱和脂肪酸[2]。何志刚等报道，干燥的小龙虾废弃物中粗蛋白质质量分数44.57%，粗脂肪10.36%，粗纤维10.75%，氨基酸总量31.94%，其氨基酸含量与鱼粉相近，比肉骨粉更为丰富[3]。马士龙等报道，小龙虾壳蛋白质质量分数(36%～40%)相对较高，必需氨基酸含量(45.33%)较为丰富[4]。

2 小龙虾废弃物的利用

目前小龙虾废弃物利用已有不少研究报道，主要集中在利用小龙虾废弃物提取油脂、蛋白质、生物钙、调味品、虾青素、虾红素、甲壳素及壳聚糖的研究，但这些主要体现在小规模的研究试验中，大规模推广利用小龙虾废弃物还需要进一步研究开发。

2.1 生产调味品

小龙虾废弃物含有丰富的蛋白质、氨基酸、多不饱和脂肪酸以及多种风味物质等。小龙虾头部含5%左右的虾黄，可加工成虾黄酱、虾黄粉、虾味酱油等调味品。小龙虾废弃物是开发天然调味品的原料，利用其开发的调味品，味道鲜美、虾味纯厚[5]。

2.2 提取必需脂肪酸

虾头脂肪酸富含EPA和DHA等不饱和脂肪酸，对高胆固醇、血管硬化、降血脂、冠心病和抗癌等方面有一定的防治作用。刘文倩等采用超声波辅助复合蛋白酶法提取虾黄中的油脂，虾黄油脂的提取率可以达到77.86%[6]。

2.3 提取蛋白质

小龙虾废弃物是优质蛋白资源，其富含必需氨基酸，氨基酸种类齐全，有报道其与酪蛋白中必需氨基酸(46.14%)和牛奶蛋白粉中必需氨基酸(46.59%)含量接近，且其蛋白具有较好的抗氧化活性，对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌有较好的抑菌作用，可用作动物性蛋白饲料[7]。小龙虾废弃物作为优质蛋白资源具有很好的开发利用价值。常用的蛋白质提取方法主要有酶法、盐法、碱法等，目前较先进的工艺为酶法提取。王燕等研究将木瓜蛋白酶与风味蛋白酶按1∶1.5混合作为复合蛋白酶，小龙虾虾头虾壳中蛋白质提取率可达54.22%[8]。

2.4 提取有机钙

龙虾废弃物富含矿物质，钙含量丰富。虾壳中的钙可转化为有机钙，制成钙营养强化剂。李亚楠等使用柠檬酸、苹果酸、乳酸等有机酸从虾壳中提取钙，提取量最高达到126.04 mg/g[9]。

2.5 提取红色素

从虾壳中提取的红色素，可用于饲料的着色剂，也可配制保健食品和化妆品。虾红色素主要成分是虾青素、虾青素醋和虾红素等，其质量分数为4%～5%。张冬梅等报道，龙虾壳红色素有保健作用，能明显提高小鼠抗疲劳、耐缺氧的能力[10]。杨左海等用0.05 mol/L NaOH溶液浸提龙虾壳中天然虾红色素，在50℃下将浸提液pH值调到4.0沉淀虾红色素，提取效果好，且可以节省酸碱试剂和能耗[11]。徐文刚等研究表明，运用酶解法和酸碱法从新鲜的龙虾壳中提取的虾青素，其质量浓度和提取率最高，色泽最好[12]。

2.6 提取甲壳素

小龙虾废弃物可制备甲壳素。小龙虾废弃物中含有20%的甲壳素，甲壳素可合成具有特殊功能的衍生物壳聚糖，如羧甲基壳聚糖、低聚糖、氨基葡萄糖、羧化壳聚糖等，壳聚糖不仅具有降血压、降血脂、降胆固醇、强化肝脏机能、防治糖尿病等功能，还具有抗肿瘤活性、增强免疫力、调节肠道菌群、抵抗微生物感染、促进止血等独特的生理功能。因此壳聚糖也被认为是继蛋白质、糖类、脂肪、维生素和无机盐之后的第六大生命要素。另外，羧甲基壳聚糖具有保鲜功能[13]。

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3 小龙虾废弃物在饲料中的利用

小龙虾废弃物含丰富的营养物质，可替代肉粉、鱼粉用作动物性蛋白原料，可作为钙源诱食剂、调味剂等，也可利用其红色素等特殊的生理功能性质作为饲料添加剂添加到饲料中调节肠道菌群、增强免疫力、抵抗微生物感染等。

3.1 畜禽饲料中的应用

虾壳粉代替鱼粉或肉粉等蛋白质原料时，因矿物质及甲壳素占比高、脂肪含量低，热能不佳，需要增加能量及注意钙磷平衡的问题。王武刚等研究报道，虾壳粉作为蛋白质原料添加到鸡饲料中以替代鱼粉，需要控制虾壳粉的添加量[14]。胡德新等报道，在蛋鸡生产上用龙虾壳粉替代国产鱼粉，蛋黄颜色呈深桔红色，且可明显提高产蛋率和经济效益[15]。龙虾壳粉中钙、蛋白质含量较高，使用龙虾壳粉可降低饲料成本。

3.2 水产饲料中的应用

虾壳粉含多种风味物质，能改善饲料的风味和口感，也可用作诱食剂和着色剂。叶玉珍研究发现，在鲤鱼饲料中用虾壳粉替代鱼粉，养殖效果好[16]。石天亮等研究报道，虾壳粉替代鱼粉养殖中华鳖，不仅可以降低配方成本，还可提高中华鳖的免疫力[17]。陈天忠将小龙虾废弃物匀浆后作为主要原料添加到中华鳖饲料中，可增强鳖体免疫调节能力，减少疾病，显著提高成活率，还可节省养殖成本，改善中华鳖品质[18]。Fagbenro等以糖或者木薯淀粉加入乳酸菌，在30℃条件下发酵小龙虾壳，可作为水产养殖的优质饲料[19]。

4 小龙虾废弃物处理技术

我国小龙虾消耗量大，每年产生大量小龙虾废弃物。充分挖掘小龙虾废弃物的潜在价值，大规模工业化利用小龙虾废弃物生产饲用虾壳粉，具有实现对小龙虾废弃物的充分利用、提高经济效益和有效地缓解小龙虾废弃物产生环境污染的双重意义。

4.1 小龙虾废弃物利用与存在问题

目前，小龙虾废弃物利用主要是提取甲壳素，其主要方法是化学法，由于使用了大量的强酸强碱，对环境有一定的危害。同时强酸强碱也会导致溶出的蛋白质发生变性，影响蛋白质回收。也有研究提出用生物、微波、超声波等方法改进提取工艺，但处理量小、耗时长，且不适合工业化大规模利用小龙虾废弃物的需要。也有报道从虾壳中提取多不饱和脂肪酸、虾青素及开发虾味香精调料等高附加值产品等，但仍然处在实验研究阶段，没有形成规模化工业化推广应用。大量利用小龙虾废弃物工业化生产技术有待进一步研究。

4.2 小龙虾废弃物用作饲料原料处理技术现状

小龙虾废弃物回收与加工的工艺研究报道很少。目前回收与加工的方法主要有2种：一是将小龙虾壳自然晒干或风干制成易运输和储藏的干粉，添加到水产、畜禽的养殖饲料中强化营养，但这种方法不能大量回收和利用小龙虾废弃物，而且易造成虾黄等液体营养物质在干燥过程中的流失。二是将小龙虾废弃物冷冻保鲜，然后解冻匀浆后作为主要原料配制加入饲料中，这种方法需要冷冻，不能大量收储，且处理成本高。

4.3 龙虾虾壳粉加工工艺的创新研究

龙虾废弃物一般水分高、湿度大，通常烘干或晒干困难，且易造成虾黄等液体流失和养分损失。为了解决湿龙虾废弃物营养成分的流失和难干燥问题，可选用合适的载体吸收虾黄等液体，然后再通过膨化、干燥、粉碎等制成虾壳粉作为饲料原料。这种方法能做到新鲜龙虾及时处理加工，减少晒干或冷冻等不利于工业化大规模开发利用的问题。

4.3.1龙虾虾壳粉生产的创新工艺

大规模开发利用龙虾虾壳粉的生产工艺流程见图1。

4.3.2创新工艺的技术参数

4.3.2.1载体的选择

回收龙虾废弃物一般水分高、湿度大，选用合适的载体与湿龙虾废弃物混合可吸收水分。选择玉米粉作为载体，其与龙虾废弃物的添加比例为1∶1.2，能有效吸附湿龙虾废弃物中虾黄等易流失的液体，减少养分的损失，同时也利于提高膨化效果。

4.3.2.2膨化工艺技术参数的确定

膨化物料的水分、膨化温度、转速对膨化效果产生不同的影响。选用双螺杆挤压膨化机，试验研究发现，膨化物料水分控制在质量百分比18%，膨化机前中后的温度控制在80、120、170℃，膨化机主轴转速280 r/min，喂料速度控制在100 r/min，膨化效果好。

4.3.2.3物料烘干

膨化料利用气力输送冷却、吸湿后送至烘箱烘干，烘干时间控制在15 min，温度控制在65℃，烘干效果好。

4.3.2.4物料粉碎

膨化、烘干后的物料，选用超微粉碎设备进行粉碎，超微粉碎的龙虾壳粉粒度控制在80目以下。

此工艺既能大规模利用龙虾废弃物，又能实现经过膨化后快速干燥和超微粉碎，更利于营养物质的吸收，最大限度保留和利用了龙虾废弃物的营养物质。

5 问题与展望

长期以来，大量小龙虾废弃物倒入泔水，未能被较好地利用，既造成资源浪费，又带来环境污染。工业化开发新型饲料原料——龙虾虾壳粉已经成为大量利用小龙虾废弃物的研究与发展方向。但生产虾壳粉的加工工艺最佳参数、虾壳粉营养价值评定、虾壳粉配制技术参数等还需要进一步研究。