有機酸軟化凡納濱對蝦蝦殼的效果研究

嚴金紅，繆文華，BHOKE Marwa Nyaisaba，吳卓超，鄧尚貴

（浙江海洋大學食品與醫(yī)藥學院，國家頭足類加工技術(shù)研發(fā)專業(yè)分中心，浙江省水產(chǎn)品加工技術(shù)研究聯(lián)合重點實驗室，浙江舟山 316022）

凡納濱對蝦Litopenaeus vannamei是世界養(yǎng)殖產(chǎn)量最高的三大優(yōu)異蝦種之一，也是養(yǎng)殖對蝦中單產(chǎn)量最高的蝦種[1-2]。我國凡納濱對蝦的養(yǎng)殖始于1988年，由中國科學院海洋研究所從美國夏威夷引進[3]。根據(jù)2016年中國漁業(yè)統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)，我國養(yǎng)殖凡納濱對蝦產(chǎn)量為167.22萬t，是我國最主要的對蝦養(yǎng)殖品種[4]。由于對蝦的蝦殼質(zhì)地堅硬，無法食用，因此目前凡納濱對蝦加工產(chǎn)品以蝦仁及其相關(guān)制品為主，一般通過人工去頭、去殼、去蝦線的工序，需耗費大量人力，蝦頭、蝦殼等副產(chǎn)物的處理和利用也是一個大問題[5-6]。

凡納濱對蝦的蝦殼中含有豐富的甲殼素、礦物質(zhì)、蛋白質(zhì)（包含人體所必需的8種氨基酸）、以及EPA、DHA等多不飽和脂肪酸等營養(yǎng)成分[7-8]。在蝦仁加工中，蝦頭、蝦殼的去除從營養(yǎng)的角度來說是一種巨大的浪費[9]。因此本文作者考慮利用有機酸對蝦殼進行軟化處理，使其感官品質(zhì)能夠為消費者所接受，這樣既充分利用了蝦殼中的營養(yǎng)成分，也節(jié)約了對蝦去殼的人工成本和副產(chǎn)物再利用的成本，還避免了副產(chǎn)物對環(huán)境可能帶來的危害，可謂一舉多得。目前，已有部分相關(guān)的研究報道。進藤等人采用有機酸和天然甲殼質(zhì)酶對蝦殼進行軟化，對個體較小的蝦類具有一定效果，但實際應用時甲殼質(zhì)酶成本過高[1]。崔宏博等[10]采用酸酶法軟化蝦殼，雖有一定效果，但其應用的蛋白酶在軟化蝦殼的同時水解了蝦肉，導致最終產(chǎn)品品質(zhì)下降。

本文以凡納濱對蝦為研究對象，對比考察了檸檬酸（citric acid，CA）、蘋果酸（malic acid，MA）、乳酸（lactic acid，LA）和醋酸（acetic acid，AA）等4種有機酸對蝦殼的軟化能力，通過探討脫鈣率、質(zhì)構(gòu)和感官品質(zhì)等關(guān)鍵指標來分析有機酸對蝦殼的軟化效果，以期為凡納濱對蝦帶殼即食蝦的加工提供理論和技術(shù)基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

實驗原料：實驗所用凡納濱對蝦購于舟山南珍菜場。

實驗試劑：檸檬酸、蘋果酸、乳酸、醋酸、氫氧化鈉、鈣紅指示劑、乙二胺四乙酸二鈉（EDTA）等均為AR級，購于國藥化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

萬用電爐，上海錦凱科學儀器有限公司；電子天平，北京賽多利斯科學儀器有限公司；TMS-PRO質(zhì)構(gòu)儀，美國FTC公司；電熱鼓風干燥箱，上海一恒科學儀器有限公司；HJ-6多頭磁力加熱攪拌器，國華電器有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 蝦殼軟化處理方法

挑選大小和成熟度一致的凡納濱對蝦，用冰水浸泡30 min致死后瀝干2 min[11]，將凡納濱對蝦浸泡于預先配置的有機酸（檸檬酸、蘋果酸、乳酸、醋酸）溶液（料液比1∶5）中，酸濃度分別為4%、6%、8%，浸泡時間為0 min、20 min、30 min、40 min。浸泡結(jié)束后將蝦取出用吸水紙吸干蝦體表面的水分，棄蝦頭蝦尾，剝?nèi)∥r殼，取自蝦頭開始的第3節(jié)蝦殼用于測試蝦殼質(zhì)構(gòu)參數(shù)，其余蝦殼用于脫鈣率測定。

1.3.2 蝦殼脫鈣率的測定

將1.3.1中用于脫鈣率測定的蝦殼剪碎，1：11（m：m）浸泡于鹽酸中，室溫靜置12 h后過濾，再用鹽酸洗滌蝦殼，將濾液和洗滌液合并收集定容至50 mL容量瓶中，即為蝦殼脫鈣液。取25 mL脫鈣液至250 mL錐形瓶中，加入2 mL 1 mol/L的NaOH溶液和少許鈣紅指示劑，立即用EDTA標準溶液滴定，待測脫鈣液由酒紅色轉(zhuǎn)變?yōu)樗{色即為滴定終點，記錄EDTA標準溶液用量，計算脫鈣率[12-13]。

脫鈣液中鈣（Ca）含量（mg/L）計算：

式中：CEDTA————EDTA標準溶液摩爾濃度，mol/L；

VEDTA————滴定時消耗EDTA標準溶液的體積，mL；

MCa—————鈣的相對原子質(zhì)量，g/mol；

V1—————定容體積，mL；

V2—————移取滴定樣品液體積，mL；

CCa—————脫鈣液中鈣含量，g；

CCa總————蝦殼中總鈣含量，g。

1.3.3 蝦殼質(zhì)構(gòu)參數(shù)的測定方法

將1.3.2中的第3節(jié)蝦殼沿背部剪成2片，測定其質(zhì)構(gòu)參數(shù)。質(zhì)構(gòu)儀測試參數(shù)設(shè)定如下：探頭選擇P50刀片探頭，感應元探頭最大壓力值60 N，模式為TPA，觸發(fā)力0.6 N，探頭運行速度60 mm/s，形變量100%[1,14]。

1.3.4 帶殼蝦感官品質(zhì)評價方法

感官評定小組由課題組從事相關(guān)研究的10名研究人員組成，具體評價標準見表1。首先將酸處理后的對蝦水煮8 min，待冷卻至室溫后評價其外觀、口感和總接受度等感官品質(zhì)指標[15-16]。

表1 凡納濱對蝦感官評價標準Tab.1 Sensory evaluation standard for L.vannamei

1.3.5 數(shù)據(jù)處理

本文實驗數(shù)據(jù)全部為重復3次獲得，數(shù)據(jù)處理采用軟件SPSS17.0和ORIGIN8.0。

2 結(jié)果與分析

2.1 有機酸對蝦殼脫鈣率的影響

蝦殼中的鈣約占20%（干基），是蝦殼重要成分之一，使得蝦殼質(zhì)地堅固[7,10]。采用有機酸軟化蝦殼的主要原理是將蝦殼中的鈣轉(zhuǎn)化成可溶性有機酸鈣，從而脫除蝦殼中的鈣使蝦殼軟化，因此蝦殼脫鈣率是關(guān)系蝦殼硬度的一項重要指標[17]。從圖1可以看出，相同處理時間下，隨著有機酸濃度的提高蝦殼的脫鈣率也顯著提高（P＜0.05）；對于同一種有機酸，在相同濃度下，蝦殼脫鈣率隨著處理時間的延長顯著提高（P＜0.05）。對比4種有機酸的脫鈣效果，檸檬酸＞醋酸＞蘋果酸＞乳酸，其中檸檬酸和醋酸的作用效果無顯著差異（P＞0.05），但都顯著強于另外2種有機酸。當用8%檸檬酸處理60 min后，蝦殼的脫鈣率為56.72%，達到了劉麗莎等[1]報道的帶殼蝦可食用的標準（脫鈣率大于55%）。

圖1 有機酸對蝦殼脫鈣率的影響Fig.1 Effect of organic acid on the decalcium of shrimp shell

2.2 有機酸對蝦殼質(zhì)構(gòu)性質(zhì)的影響

2.2.1 有機酸對蝦殼硬度的影響

蝦殼的硬度是反應蝦殼軟化效果的最直觀的指標[1]。如圖2所示，凡納濱對蝦經(jīng)過有機酸處理后，蝦殼的硬度減小。其中檸檬酸和乳酸對蝦殼硬度的影響最大，與對照組相比，處理后蝦殼的硬度均顯著減小，但當處理時間達到20 min以上時，蝦殼硬度的減小不顯著；在相同處理時間下，6%和8%檸檬酸的作用顯著高于4%的檸檬酸，但乳酸隨著濃度的提高，其對蝦殼硬度的作用顯著增強。蘋果酸和醋酸對蝦殼硬度的影響相對較小，尤其是低濃度（4%）的醋酸對蝦殼軟化的作用不顯著，但較高濃度（6%～8%）的醋酸可以顯著降低蝦殼硬度。有機酸對蝦殼硬度的作用與其對脫鈣率的作用基本一致，說明蝦殼軟化主要通過有機酸脫除蝦殼中的鈣來實現(xiàn)，這與李明華等[18]報道的結(jié)果一致。

2.2.2 有機酸對蝦殼彈性的影響

如圖3所示，低濃度（4%）有機酸處理后蝦殼的彈性均沒有顯著變化，當有機酸濃度提高到6%～8%時，處理后蝦殼的彈性均有一定程度的下降。其中高濃度（8%）蘋果酸和檸檬酸對蝦殼彈性的影響最大，處理60 min后蝦殼彈性分別降至22.4 mm和24.9 mm；乳酸和醋酸的作用相對較小，處理60 min后蝦殼彈性分別降至28.5 mm和27.2 mm。

2.2.3 有機酸對蝦殼咀嚼性的影響

咀嚼性是反應蝦殼軟化程度的綜合指標，能較好地反映消費者在咀嚼食物時的質(zhì)地感受[19]。從圖4可以看出，8%的檸檬酸處理60 min后，可以獲得較低的蝦殼咀嚼性（15.1 mJ）；其次是乳酸（15.9 mJ）、醋酸（17.2 mJ）和蘋果酸（25.3 mJ）。4種有機酸的處理都能顯著（P＜0.05）降低蝦殼的咀嚼性，并且隨著處理時間的延長，蝦殼的咀嚼性均顯著（P＜0.05）降低，但低濃度（4%）的醋酸處理 20～60 min，蝦殼的咀嚼性無顯著變化，其原因可能是低濃度溶液中醋酸在前20 min處理時已基本被消耗，后續(xù)作用減弱。對比有機酸濃度對蝦殼咀嚼性的影響發(fā)現(xiàn)，6%檸檬酸和8%檸檬酸以及6%乳酸和8%乳酸對蝦殼咀嚼性的影響均無顯著差異（P＞0.05），但均分別顯著大于4%的檸檬酸和乳酸。

圖2 有機酸對蝦殼硬度的影響Fig.2 Effect of organic acid on the hardness of shrimp shell

圖3 有機酸對蝦殼彈性的影響Fig.3 Effect of organic acid on the springiness of shrimp shell

圖4 有機酸對蝦殼咀嚼性的影響Fig.4 Effect of organic acid on the chewiness of shrimp shell

2.3 有機酸對凡納濱對蝦感官品質(zhì)的影響

根據(jù)表2和表3的感官評價結(jié)果可知，對于檸檬酸、蘋果酸和乳酸，在相同酸濃度下，隨著處理時間的延長，感官評價的得分逐漸提高；在相同的處理時間下，感官評價得分與酸濃度也呈正相關(guān)。這說明凡納濱對蝦的感官品質(zhì)與蝦殼的硬度呈負相關(guān)，在較高的酸濃度和較長時間處理后，蝦殼變軟，容易咀嚼，適口性提高，感官評分較高。醋酸對對蝦質(zhì)地口感的影響與前述3種有機酸的作用相似，但醋酸處理后對蝦的總接受度相對較低，其原因主要是醋酸有較強的酸味殘留，對產(chǎn)品的風味品質(zhì)帶來了不利影響。對比4種有機酸對凡納濱對蝦感官品質(zhì)的影響可知，6%檸檬酸處理40 min的對蝦感官品質(zhì)最佳，其次是乳酸，蘋果酸和醋酸的作用效果相對較差。

表2 CA和MA對凡納濱對蝦感官品質(zhì)的影響Tab.2 Effect of CA,MA on the sensory quality of L.vannamei

表3 有機酸對凡納濱對蝦感官品質(zhì)的影響Tab.3 Effect of organic acid on the sensory quality of L.vannamei

3 結(jié)論

本文選擇的4種有機酸均能軟化凡納濱對蝦的蝦殼，其中6%～8%檸檬酸處理40～60 min的軟化效果最好，脫鈣率可達56.72%，感官品質(zhì)最佳；乳酸的綜合作用效果次之；蘋果酸軟化蝦殼和脫鈣的作用最弱；醋酸脫鈣和軟化蝦殼的效果與檸檬酸類似，但由于較強的酸味殘留感官上難以讓消費者接受。總體而言，蝦殼軟化的程度與脫鈣率呈正相關(guān)，這兩者又與有機酸的濃度和處理時間呈正相關(guān)。