虾壳粉氨基酸和脂肪酸营养成分分析

程小飞， 宋 锐 ， 洪 波， 袁希平， 何志刚， 李传武，2， 向 劲，2*， 刘 丽*

（1.湖南省水产科学研究所，水生动物营养与品质调控湖南省重点实验室，湖南长沙 410153；2.湖南省水产原种场，湖南长沙 410153）

近年来我国小龙虾产业迅猛发展，呈加速增长态势，养殖产量和面积均大幅增长，2018年总产量达163.87万t，养殖面积达1680万亩。小龙虾主食虾尾或虾仁，按虾头虾壳80%～85%废弃比例折算（何志刚等，2017；王燕等，2013），每年的小龙虾废弃物即有131万～139万t。虾壳是克氏原螯虾加工后的主要废弃物，干燥虾壳由约40%的碳酸钙，5%～30%的蛋白质，30%～35%的甲壳素以及微量脂类物质等组成（张炜毅等，2016），但长期以来未能被较好地利用，既浪费资源又污染环境。虾壳是小龙虾深加工副产物，其作为废弃物资源化利用一直为相关领域的研究热点。目前克氏原螯虾废弃物生产链正逐步健全，形成了甲壳素、壳聚糖、蛋白和动物饲料等系列产品（肖放等，2017），尤其在甲壳素和壳聚糖提取方面已有较多研究报道（王蒙等，2019；孙翔宇等，2018；蔚鑫鑫等，2013）。然而，虾壳粉营养成分分析方面的研究仍相对较少，杨琦（2019）主要从概略养分和矿物元素方面做了报道，而关于其氨基酸和脂肪酸组成却鲜有报道。

本试验以克氏原螯虾虾壳粉为研究对象，对其进行一般营养成分、氨基酸、脂肪酸、矿物元素的测定及分析，以期为小龙虾副产物虾壳粉的资源化利用，尤其是在水产饲料中的应用提供参考资料。

1 材料与方法

1.1 样品来源及预处理 本试验所采用虾壳粉是由克氏原螯虾加工副产物经过烘干粉碎而制成，由湖南某水产食品有限公司提供。试验样品检测前经过实验室小型粉碎机粉碎后，过60目筛，于-20℃冷冻保存，用于一般营养成分、氨基酸、脂肪酸及矿物元素测定。

1.2 营养成分及矿物元素测定 一般营养成分测定参考程小飞等（2019）报道的方法。水分含量：（105±2）℃常压烘干法（国标 GB/T5009.3-2010）；蛋白质含量：自动凯氏定氮仪法 （国标GB/T 5009.5-2010），采用仪器为丹麦FOSS全自动凯氏定氮仪Kjeltec 8400；粗脂肪含量：索氏抽提法（国标GB/T5009.6-2003），使用仪器为丹麦FOSS索氏抽提器；灰分：550℃马福炉灼烧法 （国标GB/T5009.4-2010）。

氨基酸测定方法 （程小飞等，2020）：取样品0.5 g，用6 mol/L的盐酸于110℃下水解22 h过滤定容至50 mL，取0.5 mL真空干燥制作成样品，使用德国Sykam公司S-433D型氨基酸分析仪测定样品氨基酸组成及比例。

脂肪酸测定方法：试样水解，称取均匀试样适量，加入约100 mg焦性没食子酸，加入几粒沸石，再加入2 mL 95%乙醇，混匀。加入盐酸溶液10 mL，混匀。将烧瓶放入70～80℃水浴中水解40 min。每隔10 min振荡一下烧瓶，使黏附在烧瓶壁上的颗粒物混入溶液中。水解完成后，取出烧瓶冷却至室温；脂肪的提取：水解后的试样，加入10 mL 95%乙醇，混匀。将烧瓶中的水解液转移到分液漏斗中，用50 mL乙醚石油醚混合液冲洗烧瓶和塞子，冲洗液并入分液漏斗中，加盖。振摇5 min，静置10 min。将醚层提取液收集到250 mL烧瓶中。按照以上步骤重复提取水解液3次，最后用乙醚石油醚混合液冲洗分液漏斗，并收集到已恒重的烧瓶中，将烧瓶置水浴上蒸干，置（100±5）℃烘箱中干燥2 h；脂肪的皂化和脂肪酸甲酯化：在脂肪提取物中，继续加入2 mL 2%氢氧化钠甲醇溶液，85℃水浴锅中水浴30 min，加入3 mL 14%三氟化硼甲醇溶液，于85℃水浴锅中水浴30 min。水浴完成后，等温度降到室温，在离心管中加入1 mL正己烷，振荡萃取2 min之后，静置1 h时，等待分层。取上层清液100 μL，用正己烷定容到1 mL。用0.45 μL滤膜过膜后上机测试 （气相色谱仪Agilent 7890A）；上机条件：色谱柱：CD-2560（100 m×0.25 mm×0.20 μm）； 升温程序：130 ℃保持5 min，以4℃/min的速率升温至240℃，保持30 min。 进样口温度：250℃；载气流速：0.5 mL/min；分流进样，分流：10：1；检测器：FID；检测器温度：250℃。

矿物元素测定方法：采用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS，美国赛默飞世尔科技有限公司Xseries-2），按照 GB5009.268—2016《食品安全国家标准食品中多元素的测定》（中华人民共和国国家食品药品监督管理总局，2016）中的方法检测虾壳 粉 中 Ca、K、Na、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu、Ni、Cr、As、Hg、Sn、Ti、Cd、Sb、Se、Pb 元素含量； 每个重复，称取2.0 g样品于微波消解罐中，加入 5 mL硝酸盖塞浸泡过夜，次日添加2 mL过氧化氢，放入微波消仪中处理，消解完成后转入赶酸器中进行赶酸，待消解液接近0.5 mL时取出，冷却后将样品转移至25 mL比色管中，再用1%的硝酸分次冲洗消解管，洗液并入比色管，最后用1%的硝酸将比色管定容至刻度，待上机测定。

1.3 数据处理 采用Excel 2007对数据进行处理分析，结果以“平均值±标准差”表示。

2 结果与分析

2.1 虾壳粉一般营养成分 克氏原螯虾虾壳粉中一般营养成分如表1所示，其中水分4.62%、粗蛋白质33.72%、粗脂肪10.27%、粗灰分34.58%。

表1 虾壳粉一般营养成分（以干重计）%

2.2 虾壳粉氨基酸组成 克氏原螯虾虾壳粉中氨基酸组成如表2所示。本试验中，虾壳粉中共检测出16种常见氨基酸 （色氨酸因酸水解未检出），其氨基酸总含量 （TAA）为27.47%，7种必需氨基酸（∑EAA）总含量为8.58%，9种非必需氨基酸（∑NEAA）总含量为18.89%。虾壳粉16种氨基酸中，组氨酸含量最高，为5.05%，其次是谷氨酸（3.66%）、天冬氨酸（2.35%）、亮氨酸（1.94%）、甘氨酸（1.56%）、丙氨酸（1.54%）、精氨酸（1.53%）、缬氨酸（1.38%）、苏氨酸（1.21%）、苯基丙氨酸（1.18%）、丝氨酸 （1.16%）、赖氨酸（1.14%）、异亮氨酸（1.13%）、酪氨酸（1.09%）、脯氨酸（0.95%）、蛋氨酸（0.60%），胱氨酸因含量低于检出限值而未检出。虾壳粉中鲜味氨基酸总含量（∑DAA）为8.75%，EAA/TAA值为31.23%，EAA/NEAA值为45.42%。

表2 虾壳粉氨基酸组成（以干重计）%

2.3 虾壳粉脂肪酸组成 克氏原螯虾虾壳粉中脂肪酸组成如表3所示。虾壳粉中共检测出21种脂肪酸。其中饱和脂肪酸11种，占脂肪酸总含量的41.92%；单不饱和脂肪酸4种，占脂肪酸总含量的48.10%；多不饱和脂肪酸6种，占脂肪酸总含量的9.98%；高不饱和脂肪酸2种，占脂肪酸总含量的0.86%；n-3多不饱和脂肪酸占脂肪酸总含量的1.35%；n-6多不饱和脂肪酸占脂肪酸总含量的8.64%；n-3/n-6为0.16。虾壳粉中饱和脂肪酸主要以棕榈酸（C16：0）和硬脂酸（C18：0）为主，其含量分别占总脂肪酸的29.05%和7.62%；单不饱和脂肪酸主要以油酸（C18：1）和棕榈油酸（C16：1）为主，其含量分别占总脂肪酸的38.95%和7.87%；多不饱和脂肪酸以油酸（C18：2）为主，其含量占总脂肪酸的7.73%，其次是二十碳二烯酸（C20：2）和亚麻酸（C18：3），其含量分别占总脂肪酸的0.76%和0.63%，EPA（C20：5）含量较低，为 0.13%。

2.4 虾壳粉矿物质元素组成 克氏原螯虾虾壳粉共检测了18种矿物质元素，如表4所示。常量元素中，以 Ca 含量最高，其次是 K、Na、Mg，其含量分别为 121913.7、4996.55、4654、1704.4 mg/kg； 微量元素中， 以 Fe 含量最高， 其次是 Mn、Zn、Cu、Ni、Cr、As、Hg、Sn、Ti、Cd、Sb、Se、Pb，其含量分别为 415.85、67.90、42.35、7.66、1.99、0.6815、0.1621、0.0755、0.0770、0.0645、0.0590、0.0355、0.0085 mg/kg。

表3 虾壳粉脂肪酸组成（以干重计占总脂肪酸）%

表4 虾壳粉18种矿物质元素含量（以干重计）mg/kg

3 讨论

虾壳粉中粗蛋白质含量与向日葵粕（33.6%）、亚麻籽粕（34.8%）接近，稍低于棉籽粕（36.3%）、菜籽粕（38.6%），高于 DDGS（27.5%）、米糠粕（15.1%）、玉米胚芽粕（27.5%）、苜蓿草粉（19.1%）（中国饲料数据库，2018），是良好的蛋白质饲料。虾壳粉的粗脂肪水平与DDGS（10.1%）接近，高于上述的蛋白质饲料中的粗脂肪含量。虾壳粉中粗灰分含量较高，且与肉骨粉（31.7%）接近，这与杨琦等（2019）的研究结果一致。

本研究中虾壳粉氨基酸总量为27.47%，占粗蛋白质的81.46%，由于虾壳中含有丰富的甲壳素，其中有部分氮为非蛋白氮，因此虾壳粉作为蛋白源用于饲料中时需适当折算。虾壳粉中EAA/TAA值为31.23%，EAA/NEAA值为45.42%，这与肉骨 粉中 EAA/TAA （32.90%），EAA/NEAA（49.14%）接近（程小飞等，2020）。 根据 FAO/WHO的理想模式，质量较好的蛋白质，其组成氨基酸的EAA/TAA为40%左右，EAA/NEAA在60%以上（FAO/WHO，1973），虾壳粉略低于上述指标要求。虽然虾壳粉不符合理想蛋白质氨基酸组成要求，或可通过额外补充一定量的必需氨基酸增加其平衡性及控制其在饲料中的添加比例等方式，降低其可能产生的不利影响，因此虾壳粉可作为潜在蛋白源饲料，仍有较大的开发利用空间。

虾壳粉中脂肪酸种类较多，且油酸、棕榈酸、棕榈油酸、亚油酸及硬脂酸含量丰富，EPA含量较少，未检测到DHA。张祥刚等（2009）报道的南美白对虾虾壳脂肪酸主要以油酸 （24.21%）、棕榈酸（21.44%）、硬脂酸（13.83%）为主，其中饱和脂肪酸51.58%，不饱和脂肪酸48.42%，这与本研究中克氏原螯虾虾壳粉主要脂肪酸组成基本相似，而不同的是，南美白对虾虾壳中检测到了较多EPA（7.61%）和DHA（2.77%），导致这种差异的原因可能与虾的品种及饲料中脂肪酸组成相关（程小飞等，2012）

克氏原螯虾虾壳粉中的矿物质元素种类齐全、含量丰富，常量元素中Ca含量12.19%，高于杨琦等 （2019）报道的脏壳粉 （9.71%）、壳粉（9.86%）、内脏粉（7.68%），与肉骨粉中 Ca含量接近 10.14% ～ 16.03%（于海瑞等，2014）。 K、Na、Mg含量分别 0.50%、0.46%、0.17%。微量元素 Fe、Mn、Zn、Cu、Se含量也较为丰富。矿物质元素作为快速生长阶段动物的重要营养元素，合理添加对动物的生长至关重要。重金属在动物体内具有不断蓄积的特征，体内重金属含量超标不仅对饲养动物健康造成不利影响，还对消费者健康存在潜在威胁。克氏原螯虾虾壳粉作为动物性饲料原料，其重金属含量是否超标问题是研究的重点。根据GB 13078-2017饲料卫生标准 （中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，2017），虾壳粉中对人体危害最大的 5 种重金属 Pb、Hg、Cr、As、Cd， 其限量分别不高于 10、0.5、5、15、2 mg/kg， 本试验虾壳粉中Pb、Hg、Cr、As、Cd 5 种重金属含量分别为 0.0085、0.1621、1.99、0.6815、0.0645 mg/kg，均远低于国家限量标准，这与杨琦（2019）报道虾壳粉中重金属含量低于国家限量标准相似，而其报道的脏壳粉和内脏粉中有Cr元素超标的现象，因此虾壳粉作为动物性饲料源，其重金属含量是低于国家限量标准的，安全性较好，但在对克氏原螯虾下脚料加工成饲料原料时应避免过多的内脏掺杂在其中。

4 结论

克氏原螯虾虾壳粉作为小龙虾深加工的副产物，虽然氨基酸平衡性不理想，但因其具有高蛋白质、高钙的特性，且脂肪酸种类多、不饱和脂肪酸含量丰富、重金属含量低于国家限量标准，安全性好，作为废弃物资源化再利用，在动物饲料中仍具有较大的开发利用潜力。