李亞楠，王海濱，王 琦

(武漢工業(yè)學院食品科學與工程學院，湖北武漢 430023)

小龍蝦是生長在淡水中的甲殼類動物，學名克氏原螯蝦(Procambarus clarkii)，廣泛分布于我國湖北、江蘇、江西、安徽等長江中下游各省市。蝦頭和蝦殼是小龍蝦的主要副產(chǎn)物，占蝦體重的70%—80%［1］，含有豐富的蛋白質(zhì)、鈣和其他營養(yǎng)素［2］。蝦頭和蝦殼中的鈣，是一種很好的鈣源。張祥剛等［3］對南美白對蝦化學成分進行測定，其中蝦頭中鈣為干重的6.82%，蝦殼中鈣為干重的19.6%。傳統(tǒng)脫鈣方法是使用強酸，如鹽酸、硫酸等，不僅破壞生態(tài)環(huán)境，造成環(huán)境污染［4］，而且還在一定程度上降低甲殼素的聚合度和質(zhì)量［5，6］。

鈣是人體骨骼發(fā)育的基本原料，可參與各種生理功能和代謝過程，對維護機體健康有重要作用。缺鈣會造成人體生理障礙，進而引發(fā)一系列疾病，牛奶及乳制品是常見的鈣源，然而很多人尤其是鈣缺乏嚴重的老年人不喜歡喝牛奶，鈣補充劑在這類人的日常飲食中就顯得必不可少了。與傳統(tǒng)的補鈣劑碳酸鈣相比，有機鈣與人體環(huán)境相適應，易吸收，生物利用率高。如能把蝦殼中的鈣轉(zhuǎn)化為有機鈣，再進一步制成鈣營養(yǎng)強化劑，將會是一種有意義的嘗試。本文就使用檸檬酸、蘋果酸、乳酸從蝦殼中提取鈣進行了初步研究，并與傳統(tǒng)的用鹽酸提取蝦殼中的鈣進行了比較，為更進一步的研究打下基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

小龍蝦副產(chǎn)物:湖北楚玉食品有限公司提供。

檸檬酸、蘋果酸、乳酸、冰醋酸、鹽酸、乙二胺四乙酸二鈉、鈣紅指示劑(0.1g鈣紫紅素與10g無水硫酸鈉混合，研磨均勻即可)、碳酸鈣、三乙醇胺、氫氧化鉀、檸檬酸鈉等。

1.2 儀器與設(shè)備

SHA-C顯數(shù)恒溫水浴振蕩器，常州賽普實驗儀器廠;GZX-9140ME數(shù)顯鼓風干燥箱，上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠;FW80萬能粉碎機，鄭州科豐儀器設(shè)備有限公司;AL204型電子分析天平，上海衡平儀器儀表廠;堿式滴定管，武漢興籃玻璃儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 原料預處理

水煮去仁后的蝦頭、蝦殼，淋干水分，于105℃烘箱中烘干，萬能粉碎機粉碎至1—3 mm的蝦粉備用。

1.3.2 工藝流程

取蝦粉5g→加蒸餾水及酸→恒溫水浴震蕩→過濾→測定濾液中鈣含量。

1.3.3 鈣含量的測定—EDTA滴定法［7］

準確吸取0.5 mL上述過濾液，加水5 mL，三乙醇胺 0.5 mL，檸檬酸鈉 0.5 mL，氫氧化鉀 0.5 mL(控制 pH 12—13［8］)，鈣紅指示劑少許，用 EDTA 滴定溶液由紫紅色變成純藍色，同時做空白試驗。

鈣含量的計算:

2 結(jié)果與分析

2.1 不同酸提取小龍蝦副產(chǎn)物中鈣的能力的比較

分別選取蘋果酸、檸檬酸、乳酸、冰醋酸、鹽酸浸泡蝦殼，比較不同種類的酸提取鈣離子能力的大小。

檸檬酸含有三個羧基、蘋果酸含有兩個羧基、乳酸和冰醋酸均含有一個羧基、鹽酸含有一個氯離子。因反應時與鈣離子結(jié)合的分別是羧基和氯離子，因此選取各酸的摩爾比為:檸檬酸∶蘋果酸∶乳酸∶冰醋酸∶鹽酸=2∶3∶6∶6∶6，即加入檸檬酸的量為5.0 g時，相對應的其他酸加入的量分別是蘋果酸 5.2 g、乳酸 6.5 mL、冰醋酸 5.6 mL、鹽酸 15 mL，此時理論上各酸應具有相同的提取鈣的能力。經(jīng)試驗驗證，結(jié)果見圖1。

圖1 不同酸提取小龍蝦副產(chǎn)物中鈣的能力的比較

由圖1可以看出，檸檬酸結(jié)合小龍蝦副產(chǎn)物中鈣的能力最弱，鹽酸結(jié)合小龍蝦副產(chǎn)物中鈣的能力最強，但與其它弱酸相比并沒有明顯提高，蘋果酸、乳酸、冰醋酸結(jié)合小龍蝦副產(chǎn)物中鈣的能力相差不大。為了減少對環(huán)境污染，做到清潔生產(chǎn)，選取檸檬酸、蘋果酸、乳酸三種酸進行進一步的探索。

2.2 多種酸配合使用對提取小龍蝦副產(chǎn)物中鈣的影響

采用2.1中摩爾比，使用兩種不同酸或三種酸的組合，比較不同酸配合一起使用提取小龍蝦副產(chǎn)物中鈣的效果。其中A組合為檸檬酸2.45 g+蘋果酸2.55 g，B 組合為檸檬酸 2.22 g+ 乳酸 2.78 mL，C 組合為蘋果酸2.17 g+乳酸2.83 mL，D 組合為檸檬酸1.95 g+蘋果酸 1.49 g+乳酸 1.55 mL。結(jié)果見圖2。

圖2 不同酸組合提取小龍蝦副產(chǎn)物中鈣的能力的比較

由圖2可以看出，檸檬酸與乳酸的組合提取小龍蝦副產(chǎn)物中鈣的能力較低，其他組合提取小龍蝦副產(chǎn)物中鈣的能力基本相同，三種酸的參考價格分別是:檸檬酸2.4 元/100 g，蘋果酸25 元/100 g，乳酸4.4元/100 mL，可見蘋果酸成本遠高于檸檬酸和乳酸，雖然A、C、D三組提取小龍蝦副產(chǎn)物中鈣的能力基本相同，考慮到蘋果酸成本較高，應盡量減少蘋果酸用量，因此選取檸檬酸、蘋果酸、乳酸三種酸的組合。

2.3 混合酸用量對提取小龍蝦副產(chǎn)物中鈣的影響

混合酶用量對鈣提取量的影響見圖3。

圖3 混合酸用量對提取小龍蝦副產(chǎn)物中鈣的影響

由圖3可以看出，鈣含量隨著混合酸用量的增加而增加，當混合酸用量大于5 g時，鈣含量有下降趨勢，原因為:浸提液的pH隨著混合酸用量的增加而降低，可以看出，過低的pH不利于小龍蝦副產(chǎn)物中鈣的提取。因此選取蝦粉與混合酸的質(zhì)量比為1∶1的組合。

2.4 提取時間對混合酸提取小龍蝦副產(chǎn)物中鈣的影響

提取時間對鈣提取量的影響見圖4。

圖4 提取時間對混合酸提取小龍蝦副產(chǎn)物中鈣的影響

由圖4可以看出，鈣含量隨著提取時間的延長逐漸增加，5 h之后趨于穩(wěn)定。因此選取最佳提取時間為5 h。

2.5 提取溫度對混合酸提取小龍蝦副產(chǎn)物中鈣的影響

圖5 提取溫度對混合酸提取小龍蝦副產(chǎn)物中鈣的影響

由圖5可以看出，鈣提取量隨溫度的升高先增加后減少，溫度為30℃時，溶液中鈣含量最高，因此選取最佳提取溫度為30℃。

按上述得到的優(yōu)化條件進行提取試驗，可得到小龍蝦副產(chǎn)物中鈣的提取量最高，達到126.04 mg/g。

3 結(jié)論

采用混合酸法提取小龍蝦加工副產(chǎn)物中的鈣，其最佳條件為:蝦粉(干燥后粉碎樣)與水的比例1∶13，混合酸與蝦粉質(zhì)量比為1∶1，混合酸摩爾比為檸檬酸∶蘋果酸∶乳酸=2∶3∶6，提取時間為5 h，提取溫度為30℃，在此條件下小龍蝦副產(chǎn)物中鈣的提取量最高，為126.04 mg/g。

［1］劉漢文，王愛民，陳洪興，等.甲殼素生產(chǎn)廢水提取蝦青素及水解蛋白的工藝研究［J］.飼料工業(yè)，2011，32(14):51－55.

［2］Dey S S，Dora K C.Antioxidative activity of protein hydrolysate produced by alcalase hydrolysis from shrimp waste(Penaeus monodon and Penaeus indicus)［J］.J Food Sci Technol.2011－09－04.

［3］張祥剛，周愛梅，林曉霞，等.南美白對蝦蝦頭蝦殼化學成分的對比研究［J］.現(xiàn)代食品科技，2009，25(3):224－227.

［4］Mahmoud N S， Ghaly A E， Arab F.Unconventional approach for demineralization of deproteinized crustacean shells for chitin production［J］.Am J Biochem Biotechnol，2007，3:1 －9.

［5］Healy M G，Romo C R，Bustos R.Bioconversion of marine crustacean shell waste［J］.Res Conserv Recycl，1994，11:139 －147.

［6］Manni L，Ghorbel－Bellaaj O，Jellouli K.，et al. Extraction and caracterization of chitin，chitosan，and protein hydrolysates prepared from shrimp waste by treatment with crude protease from Bacillus cereus SV1［J］.Appl Biochem Biotechnol.2010，162:345–357

［7］郭利萍，周小剛.國標食品中鈣含量滴定測定方法的優(yōu)化［J］.食品工業(yè)，2012，33(5):130－132.

［8］王竹天.食品衛(wèi)生檢驗方法－理化部分:注解(上)［M］.北京:中國標準出版社，2008:251－259.