虾加工副产物高值化利用研究进展

摘 要：随着海洋经济的快速发展，虾加工产业成为了重要的经济支柱。然而，在大量虾的加工过程中，产生了大量的虾头、虾壳等营养丰富的副产物，这些副产物的处理问题日益突出。鉴于此，本文阐述了虾加工副产物的种类及其传统的利用方式，重点综述了虾加工副产物的高值化利用研究进展，包括壳聚糖的提取与应用、虾头油的提取与生物活性研究等方面。最后，本文对现阶段研究存在的挑战和未来的研究方向进行了展望，以期为虾加工副产物的高值化利用提供理论支持和实践依据。

关键词：虾；副产物；高值化利用

虾加工行业近年来快速发展，成为全球水产养殖和加工的重要组成部分。根据统计，虾加工的相关产业链不仅涉及捕捞、养殖、加工和销售，更为相关经济体提供了大量就业机会。然而，随着虾加工量的增加，伴随而来的大量副产物问题逐渐显现，如虾壳、虾头及虾肉残渣等。这些副产物的处理与处置不仅给环境带来压力，也造成资源的浪费。因此，探索虾加工副产物的高值化利用显得尤为重要和紧迫。

虾加工副产物中含有多种营养成分和生物活性物质，如壳聚糖、虾头油及蛋白质等，这些成分具有良好的经济价值和开发潜力[1]。近年来，科研人员在虾副产物的利用方面进行了广泛研究，尝试通过多种技术手段将其转化为具有市场价值的产品，涵盖了食品、医药、农业及环保等多个领域。例如，虾壳经脱壳处理后可以提取出壳聚糖，广泛应用于食品添加剂和药物释放系统等方面；而虾头中富含的不饱和脂肪酸、蛋白质和抗氧化成分，则可利用虾头开发成营养且健康的发酵调味料[2]。鉴于此，本文将综述虾加工副产物的种类及其传统利用现状，重点分析近年来在高值化利用方面的研究进展。同时，探讨当前研究所面临的挑战与未来发展方向，以期为虾加工副产物的可持续利用提供理论依据和实践参考。

一、虾加工副产物的种类

虾加工过程中产生的副产物种类繁多，主要包括虾壳、虾头、虾肉残渣及其他一些少见的副产物，其体重占到这些副产品可占整虾的30%～70%。这些副产物虾副产品含有丰富的蛋白质、甲壳素、脂肪酸、肽、类胡萝卜素和矿物质等价值成分，广泛应用在食品、制药和化妆品等领域[3]。虾壳是最常见的副产物，每年虾的加工量庞大，导致虾壳的产生量巨大，通常占虾体重的30%～50%。虾壳中含有丰富的壳聚糖及其衍生物，具有较高的经济价值和广泛的应用潜力。虾头也是重要的加工副产物，其含有丰富的虾油、蛋白质和矿物质，且广泛应用于营养补品、调味料、功能性食品和动物饲料的研发。虾肉残渣则是指在虾加工过程中去除皮壳后的残留部分，富含蛋白质和氨基酸，适用于制备高蛋白饲料或功能性食品。此外，虾加工过程中还可能产生一些其他副产物，如虾肠、虾钳等，这些部分虽然量较少，但也具备一定的开发价值，如虾肠中富含油脂和蛋白质，具有一定的药用和保健功能。综上所述，虾加工副产物的多样性为其高值化利用提供了丰富的基础，探索这些副产物的资源化利用将有助于推动虾加工产业的可持续发展。

二、虾加工副产物的传统利用

（一）虾加工副产物在动物饲料加工中的利用

虾加工过程中产生的虾壳、虾头、虾肉残渣等副产物含有丰富的蛋白质、氨基酸、矿物质和维生素等营养成分，这使其成为高品质饲料的重要原料。虾壳中的壳聚糖被广泛应用于水产养殖和家禽养殖，其良好的营养特性可以增强动物的免疫力，促进生长发育。此外，虾头富含脂肪和蛋白质，已经逐渐被开发为饲料添加剂，能够提高动物的生长速度和抗病能力。虾肉残渣作为高蛋白饲料的来源，广泛应用于猪、鸡和其他家畜的饲料中，能够有效降低饲料成本，提高经济效益。在传统利用中，虾加工副产物通常经过干燥、粉碎等工艺处理，以提升其在饲料中的适用性和消化率。这类加工不仅实现了资源的循环利用，也符合环保和可持续发展的理念。同时，通过添加虾加工副产物，饲料的风味和营养成分得以丰富，为动物提供更加均衡的营养。

（二）虾加工副产物在在农业肥料中的利用

虾壳、虾头及内脏等加工副产物含有丰富的氮、磷、钾等植物生长所必需的重要营养成分。虾壳尤其具有较高的有机质含量和微量元素，其分解后释放的营养成分可以有效改善土壤结构，增加土壤的有机质含量，提高土壤的保水性与透气性。近年来，研究表明，虾壳中的壳聚糖和壳素能促进植物生长，提高作物的抗逆性，同时提升土壤微生物的活性，促进土壤生态的健康发展。此外，虾加工副产物经过堆肥化处理后，可以转化为高效的有机肥料，能够为农作物提供持久的营养支持。这类肥料不仅减少了农业生产对化学肥料的依赖，还有助于降低环境污染和推进可持续农业的发展。虾加工副产物在农业肥料中的应用，不仅实现了对农业废弃物的资源化利用，还为农业生态系统的平衡与可持续发展提供了积极支持，展示了优良的经济和生态效益。

三、虾加工副产物高值化利用的研究进展

虾加工副产物在农业肥料和动物饲料中的应用虽然具有促进资源循环和减少环境污染的优点，但也存在明显的弊端。如虾加工副产物的营养成分往往不均衡，可能难以满足特定作物或动物的全面营养需求，影响其生长和产量。这些副产物如果未经过适当处理，可能携带病原体或寄生虫，风险可能对土壤和动物健康造成潜在威胁。此外，虾加工副产物的消化吸收率可能较低，导致饲料营养利用率降低，并且部分动物可能对虾成分产生过敏反应，形成健康隐患。尽管这些副产物通常被视为低成本饲料，但其处理和加工所需的费用在某些情况下可能高于预期，影响经济效益。因此，虾加工副产物传统的利用存在明显缺点，挖掘其高值化利用具有一定的现实意义。

（一）壳聚糖的提取与应用

壳聚糖是一种从虾壳、虾头中提取的多糖，因其优异的生物相容性、抗菌性及生物降解性而受到广泛关注。虾加工过程中，虾壳、虾头作为主要副产品，其含量通常占虾体重的30%～40%。通过化学去乙酰化反应，虾壳中的壳质素可以转化为壳聚糖，常用的方法包括酸碱处理、溶剂法和酶解法等。化学法效率高，但可能产生毒副产物，酶法则环境友好且选择性高，但成本相对较高。因此，优化提取工艺以实现经济和环境的平衡是当前研究的一个重要方向。

壳聚糖的应用领域非常广泛。在医药领域，壳聚糖被广泛应用于制备药物缓释载体、组织工程支架和生物材料等，其良好的生物相容性使得其在生物医学领域的应用前景广阔[4]。在食品工业中，壳聚糖作为天然防腐剂和保鲜剂，通过形成膜结构来抑制微生物的生长，延长食品的保质期[5]。此外，壳聚糖还在农业中的虫害防治和土壤改良方面发挥着重要作用，能够改善土壤结构、提高作物产量。尽管壳聚糖的高值化利用潜力巨大，但在提取和应用过程中仍面临一些挑战，包括提取效率、产品一致性和利用成本等。因此，未来的研究应集中于开发新型的提取技术、探索新的应用领域以及评估壳聚糖在不同应用中的性能，以促进其在各个领域的应用和商业化发展。

（二）虾头油的提取与生物活性研究

虾头油是虾加工中产生的重要副产品之一，富含多种生物活性成分，如不饱和脂肪酸、磷脂、类胡萝卜素、维生素等。当前常用的虾头油提取方法有有机溶剂萃取法、超声波辅助提取法和超临界流体萃取法等。其中，有机溶剂萃取法简单高效，但可能残留溶剂；超声波辅助提取法能显著提高提取效率，更加环保；而超临界流体萃取法虽然成本较高，却能够获得更高纯度的油脂成分，且对环境友好。

虾头油具有抗氧化、抗炎和抗肿瘤等多种活性功能。如虾头油中富含的虾青素和Omega-3脂肪酸被证明能够有效清除自由基、降低氧化应激，同时在预防心血管疾病和减轻炎症反应方面发挥积极作用[6]。此外，虾头油还被研究作为功能性食品和保健品的潜在成分，能够改善免疫功能，促进脂质代谢，提升人类健康水平。尽管虾头油具有多种生物活性，但在提取和应用过程中存在提取成本高、产品标准化及市场接受度等多重挑战。因此，未来的研究应着重于优化虾头油的提取工艺、系统评估其生物活性成分及机制、探索开发其在食品、保健品及医药等领域的应用潜力。

（三）蛋白质水解物的制备与应用

虾头、虾壳等加工副产物富含蛋白质，可以通过水解技术转化为高价值的蛋白质水解物，用于食品、医药和保健品等多个领域。蛋白质水解物的制备方法主要包括酸水解、碱水解、酶水解等。其中，酶水解法因其选择性高、反应条件温和而被广泛应用。利用特定的蛋白酶，可以有效控制水解程度，从而获得具有特定功能的水解物，这些功能性肽通常表现出良好的生物活性，例如抗氧化、抗菌、降血压和免疫调节等。

虾蛋白质水解物在食品中的应用已有显著进展。这些水解物不仅可以作为高质量的食品添加剂，提高食品的营养价值，还可改善食品的口感和风味。同时，虾蛋白质水解物在改善养殖水产品的质量及提高生物饲料的营养价值方面也显示出良好的潜力。在医药领域，虾蛋白质水解物因其生物活性而帮助研发新型功能性食品和保健品，能为疾病预防和健康维护提供新的助力。然而，虾蛋白质水解物在在实际应用中仍然面临着一些瓶颈，如水解后的产品稳定性、有效成分的提取纯度以及如何降低生产成本等。因此，优化水解工艺、开发新型酶制剂、探索蛋白质水解物的多功能性以及系统评估其安全性和有效性显得尤为重要。

（四）食品调味料的制备

虾壳、虾头及虾肉含有丰富的氨基酸、肽类和天然香料成分，为开发高品质的食品调味料提供了丰富的原料基础。近年来，随着消费者对天然、健康调味品需求的增加，利用虾加工副产物制备调味料的研究逐渐受到关注。通过对虾壳和虾头进行水解、发酵或提取等工艺，可以获得具有鲜美风味和丰富营养的调味料[7]。这些调味料不仅能够提升食品的风味，还能增加其营养价值。虾壳中的壳聚糖和虾头中的虾青素等成分，经过适当的处理后，可以转化为具有独特风味的调味料。如虾壳水解后得到的氨基酸和肽类物质，能够赋予调味料鲜美的鲜味和香气，如黄爱莲等人[8]利用南美白对虾虾头加曲快速发酵制备了一款低盐、味鲜甜、高品质的虾酱。当前，虾加工副产物制备的调味料已经广泛应用于汤料、酱料、调味粉等多种食品中，满足不同消费者的需求，展现出了良好的市场前景。同时，这些调味料的开发也有助于减少虾加工过程中产生的废弃物，实现资源的高效利用。

四、展望

近年来，虾加工副产物的高值化利用研究取得了显著进展。通过对虾壳、虾头和虾肉等副产物的深入研究，科学家们已成功开发出多种具有高附加值的产品，如天然调味料、功能性食品成分和生物活性物质。这些研究不仅为虾加工行业提供了新的经济增长点，也为资源的可持续利用和环境保护做出了贡献。随着技术的不断进步，虾加工副产物的高值化利用将进一步推动食品行业的创新发展，满足消费者对健康、天然食品的需求。

参考文献：

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[5] Subhransu Sekhar Behera， Suchismita Nivedita， Himadri Tanaya， et al. BeheraBio synthesis of chitosan from shrimp shell chitin using Streptomyces griseoincarnatus RB7AG： Characterization and application as coating material to enhance shelf life of tomatoes （var. Ruby pusa） in post-harvest storgae condition[J]. Bioactive Carbohydrates and Dietary Fibre， 2024， 12 （32）： 100455.

[6] Saqib Gulzar， Navaneethan Raju， Ravishankar Chandragiri Nagarajarao， et al. Oil and pigments from shrimp processing by-products： Extraction， composition， bioactivities and its application- A review [J]. Trends in Food Science amp; Technology， 2020， 06（100）： 307-319.

[7] 徐斯婕. 小龙虾加工副产物发酵法制备高品质虾露及风味形成机制初探[D]. 江西师范大学， 2024.

[8] 黄爱莲， 安敏， 罗美燕， 等. 利用南美白对虾虾头加曲快速发酵制备虾酱的工艺研究[J]. 中国调味品， 2023， 48 （08）： 106-110.

作者简介：陈溢（2004—），男，广州工商学院工学院本科生。

通讯作者：莫星忧（1992—），男，助理研究员，主要研究方向为食品加工安全。

课题项目：资金：2024-2025学年广州工商学院校级大学生创新创业训练计划项目（XJ202413714004）；2024年度广州工商学院校级科研项目（KYYB202434）；2024-2025学年校级教学质量与教学改革工程项目（融合课程RHKC202404）。