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        小龍蝦及其副產(chǎn)物加工利用研究進展

        2021-12-06 01:53:33徐文思李柏花張夢媛楊祺福楊品紅周順祥
        農(nóng)產(chǎn)品加工 2021年1期
        關(guān)鍵詞:甲殼素青素副產(chǎn)物

        徐文思,李柏花,張夢媛,楊祺福,楊品紅,周順祥

        (1.湖南文理學(xué)院生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,湖南常德415000;2.水產(chǎn)高效健康生產(chǎn)湖南省協(xié)同創(chuàng)新中心,湖南常德415000;3.環(huán)洞庭湖水產(chǎn)健康養(yǎng)殖及加工湖南省重點實驗室,湖南常德415000;4.順祥食品有限公司,湖南益陽413200)

        小龍蝦(Crayfish),學(xué)名克氏原螯蝦(Procambarus clarkii),隸屬于甲殼類動物,是淡水蝦中個體較大的蝦類。我國北方多稱之為喇咕,而南方則多稱之為螯蝦、淡水龍蝦、龍蝦等,現(xiàn)在統(tǒng)稱為淡水小龍蝦。小龍蝦是淡水鰲蝦中的一種。淡水鰲蝦,全世界共有400多種,僅北美洲就有300多種,是其分布最多的地區(qū),而我國僅有4種,是其分布最少的地區(qū)之一[1]。小龍蝦原產(chǎn)于美國南部和墨西哥北部,后被日本引入,作為牛蛙的餌料,最后在侵華戰(zhàn)爭期間由日本傳入我國的南京、滁縣一帶,隨后傳至全國[1-2]。

        小龍蝦是一種蛋白質(zhì)含量高,脂肪、膽固醇及熱量含量低的營養(yǎng)健康美味食品[3-4]。18世紀(jì)小龍蝦就成為歐洲和美洲人民餐桌上的一種重要食材[4]。小龍蝦肉鮮味美,深受消費們喜愛,已經(jīng)成為夏季人們聚餐時必點的食物之一,其加工產(chǎn)品具有很大的市場空間,而小龍蝦加工副產(chǎn)物含有多種功能性成分,具有較高的利用價值。從小龍蝦加工技術(shù)及副產(chǎn)物利用2個方面總結(jié)了現(xiàn)階段關(guān)于小龍蝦精深加工的研究進展,旨在更好更快地實現(xiàn)小龍蝦產(chǎn)業(yè)的升級發(fā)展,為后續(xù)相關(guān)科研工作提供參考。

        1 小龍蝦營養(yǎng)價值

        小龍蝦蛋白質(zhì)含量比大多數(shù)的淡水及海水魚蝦都要高,氨基酸組成比較均衡,優(yōu)于人們平常所吃到的普通肉類,含有人體所需的8種必需氨基酸,包括異亮氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、賴氨酸、纈氨酸、蘇氨酸、精氨酸(脊椎動物體內(nèi)含量很少)及組氨酸(幼兒必需氨基酸)[1,5];小龍蝦蝦仁中脂肪含量比畜禽肉、青蝦、對蝦等低得多,且其脂肪大多為不飽和脂肪酸,易被人體消化和吸收,還具有防止膽固醇蓄積在體內(nèi)的作用[5];蝦仁中也富含維A、維D等脂溶性維生素,其含量大大超過陸生動物[5];除此之外,還含有多種人體所必需的礦物質(zhì)元素,其鈣、鉀、鈉和磷的含量較多,鐵、銅和硫的含量比較重要,且其鈉、鈣、磷及鐵的含量都比一般畜禽肉、蝦高,常食用龍蝦肉可保持神經(jīng)和肌肉的興奮性[5]。小龍蝦營養(yǎng)成分較為全面,味道鮮美濃郁,是夏日餐桌上的寵兒。

        2 小龍蝦產(chǎn)品與加工技術(shù)

        常見的小龍蝦鮮食烹飪加工有麻辣蝦、香辣蝦、十三香蝦、蒜蓉蝦、水煮蝦、香草蝦等口味,肉鮮味美的河鮮小龍蝦除了烹飪鮮食外,多數(shù)經(jīng)加工后可以長時間保藏、運輸和流通。根據(jù)是否可直接食用,可分為非即食小龍蝦和即食小龍蝦兩大類產(chǎn)品。非即食小龍蝦產(chǎn)品主要包括凍生龍蝦仁、凍生龍蝦尾、凍生整肢龍蝦、凍煮小龍蝦仁、凍熟整肢龍蝦、微波龍蝦等;即食小龍蝦產(chǎn)品主要包括小龍蝦肉醬、微波即食小龍蝦、油炸即食小龍蝦、即食龍蝦仁、即食麻辣小龍蝦、即食小龍蝦香酥蝦球、龍蝦尾軟罐頭等[5-15]。

        2.1 非即食小龍蝦產(chǎn)品

        非即食小龍蝦產(chǎn)品是現(xiàn)階段小龍蝦加工產(chǎn)品的主要形式之一。目前,凍生龍蝦仁、凍生龍蝦尾和凍生整肢龍蝦這3種是最簡單、最基礎(chǔ)、最主要的小龍蝦加工產(chǎn)品。凍生龍蝦仁是由小龍蝦經(jīng)清洗、去頭、去殼、去腸線后將所得的龍蝦肉進行速凍加工而成。凍生龍蝦尾是指小龍蝦經(jīng)清洗、去頭、去腸線后將所得的龍蝦尾進行速凍后的產(chǎn)品。凍生整肢龍蝦則將清洗干凈后的小龍蝦經(jīng)蒸煮、冷卻、挑選分級、稱質(zhì)量擺盤裝袋、灌加湯料或佐料、真空封口、速凍等加工工藝制成[9]。

        2.2 即食小龍蝦產(chǎn)品

        即食小龍蝦產(chǎn)品因其食用方便、保質(zhì)期長而深受人們的歡迎,也備受食品加工領(lǐng)域?qū)W者的關(guān)注。微波即食小龍和油炸即食小龍蝦是較為常見的即食小龍蝦產(chǎn)品,鮮活龍蝦經(jīng)挑選、浸泡吐污、清洗、稱質(zhì)量、鹽煮、冷卻、瀝水后,采用微波或油炸方法,再真空包裝、高壓蒸汽滅菌、冷卻,此類即食小龍蝦產(chǎn)品可常溫保藏[12]。常見的即食麻辣小龍蝦加工工藝流程:原料蝦初加工→湯浸→煮制→真空包裝→滅菌→成品[13]。而即食龍蝦仁工藝稍復(fù)雜,流程為龍蝦仁→解凍清洗→瀝水→調(diào)味液浸泡→煮沸→過濾→干燥→真空包裝→殺菌→檢驗→成品[7]。除此之外,還有以小龍蝦整肢蝦或分級后的小蝦為原料,經(jīng)選料、清洗、去頭去腸線、鹽煮調(diào)味、蝦殼酥化、二次調(diào)味、包裝工序加工而制成的一種香酥蝦球制品[14]。龍蝦尾軟罐頭[15]是近幾年的網(wǎng)紅食品,其食用方便、味道佳而廣受歡迎。小龍蝦加工過程中產(chǎn)生的龍蝦碎肉、鰲內(nèi)肉,輔以胡椒、食鹽、糖、醋等基本調(diào)味料,加工成具有水產(chǎn)海鮮風(fēng)味特色的肉醬產(chǎn)品[11]。

        2.3 小龍蝦加工關(guān)鍵技術(shù)

        小龍蝦生產(chǎn)加工過程中的關(guān)鍵工藝,決定其品質(zhì)、口味與貨架期,如蒸煮、油炸、腌制入味、干燥、脫殼、保鮮、殺菌等。

        2.3.1 蒸煮

        蒸煮是小龍蝦加工過程中極為重要的熱處理工序,不僅賦予小龍蝦鮮亮的色澤,還可以破壞蝦體的自溶酶,消滅蝦體表面及內(nèi)部的大部分微生物。其中鹽煮工藝能充分改變蝦肌肉蛋白的特性,提高蝦組織細胞的通透性,便于后期腌制風(fēng)味成分的滲入。隨著鹽煮時間及食鹽含量的增加,水分含量逐漸減少,失質(zhì)量率逐漸升高,失質(zhì)量率明顯高于失水率[16]。一般在5%鹽度下煮制10 min,小龍蝦表面鮮紅,其質(zhì)構(gòu)、外觀及口感最佳[16]。

        2.3.2 油炸

        油炸也是一種熱處理方式,脂溶性的香氣成分會在油炸過程中釋放,賦予龍蝦香味。油炸溫度越高,水分蒸發(fā)越快,隨著油炸溫度的升高,產(chǎn)品硬度、彈性、咀嚼性隨之增大。常見工藝是在180℃條件下,油炸60 s,可在25℃貯藏條件下達190 d的貨架期[12]。

        2.3.3 腌制

        腌制主要是用食鹽、糖等調(diào)味料對蝦的味道進行調(diào)理,在調(diào)味之后既能保持蝦本身的風(fēng)味,也能使蝦肉在一定程度上脫水,肉質(zhì)更有彈性。浸漬溫度和時間對小龍蝦的入味效果有顯著影響,小龍蝦在4,12,20℃下分別浸漬15,10.5,9 h可達到蔗糖含量為9.6%的入味效果[17]。小龍蝦在浸漬過程中菌落總數(shù)在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi),浸漬入味的小龍蝦產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)及風(fēng)味優(yōu)于傳統(tǒng)煮制入味的小龍蝦產(chǎn)品[17]。

        2.3.4 干燥

        在熱風(fēng)干燥、微波干燥和熱風(fēng)-微波聯(lián)合干燥3種干燥方法中,與熱風(fēng)干燥和微波干燥相比,聯(lián)合干燥的小龍蝦具有更高的亮度(L*值)和紅綠度(a*值),更好的咀嚼性,以及較低的揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)和硫代巴比妥酸(TBA)值,色澤、風(fēng)味、口感等感官品質(zhì)也最佳[18]??梢姛犸L(fēng)-微波聯(lián)合干燥是小龍蝦加工過程中一種理想的干燥方法[18]。

        2.3.5 脫殼

        超高壓處理較傳統(tǒng)手工脫殼能顯著縮短小龍蝦脫殼時間、提高蝦仁得肉率,最佳脫殼條件為300 MPa保壓1 min,脫殼效率較未處理過的提高65.46%,較水煮脫殼提高47.37%。蝦肉完整性好,硬度有所增加、耐咀性變大[19],但超高壓處理過程中增壓次數(shù)對小龍蝦的脫殼時間及蝦仁得率影響不大。

        2.3.6保鮮

        為延長即食小龍蝦產(chǎn)品的貨架期,一般會選取茶多酚、殼聚糖和ε-聚賴氨酸進行復(fù)合生物保鮮劑的配制。茶多酚與殼聚糖、茶多酚與ε-聚賴氨酸對即食小龍蝦的保鮮具有顯著的交互作用[20]。經(jīng)復(fù)合保鮮劑處理過的即食小龍蝦的常溫貯藏貨架期可相對延長1周[20]。

        2.3.7 滅菌

        滅菌工藝是加工過程中必不可少的環(huán)節(jié)。真空包裝條件下0~8 kGy范圍內(nèi)輻照滅菌后,蝦肉水分含量、色度L*、a*、彈性、黏度呈下降趨勢,而色度b*、硬度、咀嚼性呈上升趨勢,蝦青素含量和蛋白疏水性增加,蛋白濃度下降,蝦肉的綜合品質(zhì)稍有劣變[21]。與高壓滅菌相比,6 kGy劑量的輻照滅菌較好地抑制貯藏期蝦肉含水量下降和色澤發(fā)暗的現(xiàn)象,保證了小龍蝦貯藏期間的衛(wèi)生安全、外觀色澤和質(zhì)構(gòu)品質(zhì)[21]。

        3 小龍蝦副產(chǎn)物加工利用

        小龍蝦加工過程中產(chǎn)生的蝦頭、蝦殼等副產(chǎn)物占原料的70%~85%,其中含有豐富的蛋白質(zhì)、蝦青素、甲殼素、維生素、礦物質(zhì)等多種營養(yǎng)成分,可用來制備甲殼素、提取蛋白肽、萃取蝦青素及制備殼聚糖,發(fā)酵生產(chǎn)蝦醬、加工魚類飼料等[22]。

        3.1 蝦青素的提取

        蝦青素(Astaxanthin)因其分子中含有很長的共軛雙鍵鏈和不飽和的α-羥基酮而具有極強的抗氧化性能,是目前為止發(fā)現(xiàn)的抗氧化能力最強的物質(zhì)。從小龍蝦副產(chǎn)物中分離萃取蝦青素主要有堿提法、油溶法、有機溶劑法、超聲波法、酶法等。在超聲時間29.4 min,超聲功率163 W,料液比1∶18.2(g∶mL)條件下提取到蝦青素含量為62.52μg/g[23]。在酶解溫度50.5℃,pH值5.85條件下,用木瓜蛋白酶水解小龍蝦副產(chǎn)物63 min,且酶用量為2 522 U/g,蝦青素質(zhì)量濃度可達到13.06 g/dL[24]。使用丙酮溶劑重復(fù)提取2次凍干蝦殼中的蝦青素,每次浸提2 h,蝦青素提取量可達到148.2μg/g[25]。制備的蝦青素以β-環(huán)糊精為壁材,阿拉伯膠為輔材進行包埋,進行噴霧干燥,可制得蝦青素微膠囊,蝦青素包埋率達到92.89%[26]。

        3.2 蛋白與多肽的提取

        小龍蝦副產(chǎn)物蛋白質(zhì)中必需氨基酸占45.33%,與牛奶蛋白粉的45.69%和酪蛋白的46.14%基本接近[27]。蛋白質(zhì)提取方法有酶法、鹽法、堿法、發(fā)酵法等。其中,酶法反應(yīng)條件溫和,且復(fù)合酶法提取率高,效果穩(wěn)定。以木瓜蛋白酶與風(fēng)味蛋白酶按1∶1.5混合作為復(fù)合蛋白酶,酶解溫度為50℃,酶解時間3 h,蛋白酶用量1.0%,料液比1∶10(g∶mL),蛋白質(zhì)提取率達54.22%[27]。

        蛋白質(zhì)是由氨基酸以“脫水縮合”的方式組成的多肽鏈經(jīng)過盤曲折疊形成的,這些肽序列在完整切割后會變得活躍。肽分子量小于蛋白質(zhì),因而容易被小腸直接吸收并進入人體發(fā)揮功效作用;雖然單個氨基酸不具有活性,但是由幾個到幾十個氨基酸殘基以酰胺鍵構(gòu)成的多肽具有不同功能特性,稱為生物活性肽(Biopeptide)或功能肽。活性肽具有抗氧化、抗菌、抗高血壓、抗血栓、抗癌、促生長、調(diào)節(jié)免疫力等許多種生物學(xué)功能。用蛋白酶對蝦殼進行水解制備的蛋白多肽,其自由基清除能力和還原力均隨著肽濃度的增大而增大[28];蛋白肽中所含氨基酸豐富,其中人體必需氨基酸占氨基酸總量的47.4%,呈味氨基酸(尤其是谷氨酸、天冬氨酸)的含量較多[29]。除此之外,還可以利用蛋白酶分別制備抗氧化肽和血管緊張素轉(zhuǎn)化酶(ACE)抑制肽[30-31]。

        3.3 鈣與金屬螯合肽的制備

        鈣是人體所必需的元素之一,而蝦殼中的鈣可作為天然的、優(yōu)質(zhì)的鈣源。鋅螯合肽由于其獨特的螯合和轉(zhuǎn)運機制,吸收利用度高,又可同時補充多肽、氨基酸和鋅,是一種理想的補鋅物質(zhì),用于制備補鋅食品和保健食品。用胰蛋白酶水解法提取生物蛋白鈣,提取率可達26.6%,蛋白質(zhì)含量27.5%,鈣的含量5.8%,產(chǎn)品可作為高級飼料或補鈣制劑[32]。10 g蝦副產(chǎn)物經(jīng)烘干、粉碎、均質(zhì)等預(yù)處理后,用乳酸提取乳酸鈣的量約為762.48 mg[33]。而用乙酸可以提取蝦殼中20.45%的乙酸鈣[34]。

        鋅螯合肽由于其獨特的螯合和轉(zhuǎn)運機制,吸收利用度高,又可同時補充多肽、氨基酸和鋅,是一種理想的補鋅物質(zhì),用于制備補鋅食品和保健食品。用木瓜蛋白酶和風(fēng)味蛋白酶的復(fù)合酶解法提取小龍蝦副產(chǎn)物中的多肽,所得多肽溶液與Zn2+螯合反應(yīng),經(jīng)冷卻、加沉淀劑、靜置陳化、過濾、干燥等工藝后,此時螯合物產(chǎn)率達到70.7%[35]。

        3.4 甲殼素與殼聚糖的制備

        小龍蝦蝦殼等副產(chǎn)物也用來制備甲殼素、殼聚糖及氨基葡萄糖鹽酸鹽等。甲殼素(Chitosan)也叫殼多糖、幾丁質(zhì),是人類繼發(fā)現(xiàn)淀粉、纖維素之后在地球上發(fā)現(xiàn)的第三大生物資源,是一種重要的天然高分子多糖。甲殼素是制取殼聚糖、氨基葡萄糖系列產(chǎn)品的重要原料,可作化妝品和功能性食品的添加劑等。酸浸堿脫法是提取甲殼素的常用方法,其原理簡單實用,鹽酸中浸泡脫除無機鹽分,再通過氫氧化鈉浸泡脫除蛋白質(zhì)和脂肪,最后清洗烘干得到約16%的白色片狀甲殼素[36]。利用乳酸菌發(fā)酵蝦副產(chǎn)物96 h,所得甲殼素產(chǎn)率雖僅有13.9%,但該法使用有機溶劑少,節(jié)能環(huán)保[37]。

        脫N-乙?;募讱に乇环Q為殼聚糖,甲殼素通過超聲協(xié)同甲殼素脫乙?;福–DA)脫去乙?;?,再過濾、水洗、烘干得到殼聚糖,殼聚糖脫乙酰度高達91.09%,相對得率81.87%[38]。試驗表明,殼聚糖有良好的抗疲勞生理活性,能延長小鼠的游泳時間,抑制小鼠體重的增長,降低運動后血清尿素的增量,提高血清乳酸脫氫酶活力,顯著增加肌糖元和肝糖元的儲備量[39]。

        4 結(jié)語

        隨著國內(nèi)外小龍蝦知名度的逐漸攀升,小龍蝦養(yǎng)殖-加工-銷售及精深加工產(chǎn)業(yè)不斷延伸壯大,各種加工新技術(shù)、新產(chǎn)品層出不窮。雖然小龍蝦還是以鮮食為主,但各種小龍蝦加工類即食產(chǎn)品因方便、快捷、耐保存而廣受消費者歡迎。而鮮食、加工后則會產(chǎn)生小龍蝦副產(chǎn)物資源高效利用的問題,將副產(chǎn)物資源加工提制蛋白、功能肽、蝦青素、殼聚糖等具有生物活性的成分,可以應(yīng)用在食品、化妝品、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)等諸多領(lǐng)域,實現(xiàn)小龍蝦資源可持續(xù)利用。

        目前,小龍蝦加工過程中的殺菌和保藏工藝并不適合蝦肉食品加工,會影響即食龍蝦產(chǎn)品肉質(zhì),要改進加工過程中殺菌保藏工藝技術(shù);小龍蝦現(xiàn)已有多種加工技術(shù),但其精深加工仍有許多不足,應(yīng)加快發(fā)展精深加工與副產(chǎn)物綜合利用,加大對小龍蝦副產(chǎn)物產(chǎn)品的研發(fā),如蝦黃(小龍蝦性腺)中“龍蝦風(fēng)味”物質(zhì)的提取與開發(fā)利用;小龍蝦熱加工過程中,會產(chǎn)生大量的水煮液副產(chǎn)物,可用來加工成具有鮮香特征的調(diào)味料或具有高蛋白、低脂肪營養(yǎng)配比的營養(yǎng)強化劑等,小龍蝦水煮液中營養(yǎng)成分與風(fēng)味物質(zhì)的分離提取及其在食品、化妝品等領(lǐng)域中的開發(fā)利用,可以作為未來小龍蝦及副產(chǎn)物加工利用的發(fā)展方向。

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