擠壓加工對南極磷蝦粉營養組分的影響

劉志東，陳 勇，曲映紅，劉 勤，馬慶保，屈泰春，黃洪亮

（1.中國水產科學研究院東海水產研究所，上海 200090；2.上海開創遠洋漁業有限公司，上海 200090；3.上海海洋大學食品學院，上海 201306）

擠壓加工對南極磷蝦粉營養組分的影響

劉志東1，陳 勇2，曲映紅3，劉 勤1，馬慶保3，屈泰春1，黃洪亮1

（1.中國水產科學研究院東海水產研究所，上海 200090；2.上海開創遠洋漁業有限公司，上海 200090；3.上海海洋大學食品學院，上海 201306）

利用雙螺桿擠壓技術制備南極磷蝦粉，采用國標方法分析其營養成分，并與船產南極磷蝦粉的營養價值進行了比較，包括船產南極磷蝦粉和雙螺桿擠壓方法制備南極磷蝦粉的得率、常規營養組分、氨基酸、脂肪酸以及礦物質和微量元素。結果表明：在3種加工方法（其中雙螺桿擠壓法分別采用兩種前處理法）中，兩種雙螺桿擠壓方法制得的蝦粉與船產南極磷蝦粉的得率、氨基酸、脂肪酸組成及礦物質和微量元素含量差異較顯著；但采用雙螺桿擠壓經兩種不同前處理方法分別制得的南極磷蝦粉的得率、氨基酸、脂肪酸組成及礦物質和微量元素含量差異不顯著。這可能為所用原料基礎特性差異不同所致。本文探索了雙螺桿擠壓技術應用于南極磷蝦粉生產的可行性，也為“低溫”南極磷蝦粉的制備提供了新的思路。

加工方法；雙螺桿擠壓；南極磷蝦粉；營養組分

南極磷蝦是生活在南極水域的磷蝦類的統稱，生物資源量巨大，據估計每年可捕獲量約為（0.6～1.0）×108t，目前處于尚未充分開發利用的狀態［1－2］。南極水域寒冷、嚴酷的生境條件培育了南極磷蝦具備特殊生物活性物質和營養價值。南極磷蝦已經成為近年來食品、醫學和藥學等領域的研究熱點之一［3］。隨著中國水產養殖業的迅猛發展，我國對高品質水產養殖飼料的需求量和進口量也越來越大。南極磷蝦粉是目前南極磷蝦船載加工最主要、產量最大的產品之一。南極磷蝦粉作為飼料的應用主要取決于其營養價值和功能特性，研究人員對南極磷蝦粉的常規營養成分、氨基酸組成及品質、脂肪酸組成和微量元素等進行了分析和評價［4］。此外，針對南極磷蝦粉及其衍生產品也開展了相關研究并取得了積極的進展［5－8］。目前，船產南極磷蝦粉的生產主要是采用蒸煮－壓榨方法，該法由于采用較高的處理溫度（100℃左右），會對營養組分的特性以及后續加工利用產生較大的影響。但目前關于南極磷蝦粉的加工過程方法與產品營養組分的相關關系，尤其是加單元加工（如擠壓加工）對南極磷蝦粉營養特性的影響鮮見報道。因此，基于南極磷蝦船載加工和南極磷蝦粉生產的現狀，本文探索性地采用雙螺桿擠壓技術處理南極磷蝦，分析加工處理方法對南極磷蝦粉營養成分變化的影響，嘗試了雙螺桿擠壓技術應用于南極磷蝦粉生產的可行性，以期為南極磷蝦粉加工技術的改進和市場價值的提升探索新的路徑。

1 材料與方法

1.1 材料

船產南極磷蝦粉為上海開創國際海洋資源股份有限公司“開裕”號遠洋捕撈船2013年3月于南極設得蘭群島海域捕獲的新鮮南極磷蝦，采用蒸煮-壓榨法生產獲得，樣品色澤紅色，具有蝦粉的香味，理化指標達到二級魚粉標準以上，－20℃貯藏直至分析。雙螺桿擠壓和營養分析所用南極磷蝦由上海開創遠洋漁業有限公司“開裕”號遠洋捕撈船2013年3月于南極設得蘭群島海域捕獲的新鮮南極磷蝦冷凍保存。

1.2 南極磷蝦粉雙螺桿擠壓加工方法

1.2.1 加工處理流程

為了比較擠壓加工方法與現有船載加工方法對南極磷蝦粉得率的影響，本文模擬船載南極磷蝦粉的工藝流程，采用擠壓加工方法制備南極磷蝦粉并與船載生產南極磷蝦粉進行比較。

原料未經熱處理：

南極磷蝦解凍（室溫）→分散→檢測脂質含量及脂肪酸組成→雙螺桿擠壓→收集固體部分→烘干（95℃）［8］。

原料經過熱處理：

南極磷蝦解凍（室溫）→分散→檢測脂質含量及脂肪酸組成→熱處理（95℃，5 min）→雙螺桿擠壓→收集固體部分→烘干（95℃）［9］。

1.2.2 南極磷蝦粉得率計算

蝦粉得率（%）＝（m2/m1）×100%

式中，m1是所用原料蝦質量，m2是蝦粉質量。

1.3 營養成分檢測

水分測定采用105℃烘干恒重法（GB/T5009.3－2003）；蛋白質測定采用微量凱氏定氮法（GB/T5009.5－2003）；脂肪測定采用索氏抽提法（GB/T5009.6－2003）；灰分測定采用箱式電阻爐550℃灼燒法（GB/T5009.4－2003）；鈣、銅、鋅、鐵、錳、鎂、鎘、鉛和砷測定采用原子吸收法（GB/T5009－2003）；氨基酸采用日立L8500氨基酸自動分析儀測定（GB/T5009.124－2003），色氨酸采用堿水解處理方法；脂肪酸測定采用氣相色譜法（GB/T 5009.168－2003）。氨基酸和脂肪酸標準品購自Sigma公司。

1.4 營養價值評定

根據FAO/WHO（1973年）建議的每克氮中氨基酸評分標準模式和全雞蛋蛋白質氨基酸模式進行比較［7］，氨基酸評分（AAS）、化學評分（CS）和必需氨基酸指數（EAAI）按以下公式求得：

式（1）～式（3）中：n為比較的必需氨基酸個數，a，b，c，…，g為樣品蛋白質中的必需氨基酸含量（%，干物質），ae，be，ce，…，ge為全雞蛋蛋白質的必需氨基酸含量（%，干物質）。

1.5 數據統計與處理

實驗數據來自3個獨立的實驗/樣品；原始數據在統計分析前，進行正態性檢驗。原始數據經過檢驗并服從正態分布后，進行相應的數據分析。結果以平均值±標準差（Mean±SD）表示；P＜0.05表示差異顯著，P＜0.01表示差異極顯著。

2 結果與討論

2.1 南極磷蝦粉得率

如表1所示，船載南極磷蝦粉的出粉率約為9.1%；擠壓法加工南極磷蝦粉（熱處理）的出粉率為15.9%，擠壓法加工南極磷蝦粉（非熱處理）的出粉率為14.8%。由于船產南極磷蝦粉所用原料為新鮮南極磷蝦，水分含量高，且船產南極磷蝦粉的生產過程復雜，過程損耗較多。擠壓法加工所用原料為冷凍南極磷蝦，其在貯運期間水分損失較多，且本實驗為實驗室規模的制備。因此，雙螺桿擠壓制備的南極磷蝦粉得率高于船產南極磷蝦粉的得率。但南極磷蝦經過擠壓處理以后，可以減少南極磷蝦的質量和體積，降低船載南極磷蝦的貯運成本，實現南極磷蝦船載加工的“節能降耗”和“減容增效”。同時，實驗結果為雙螺桿擠壓技術用于南極磷蝦粉的生產提供了基本數據，也為“低溫”南極磷蝦粉的制備提出了可能的路徑。

2.2 常規營養成分

南極磷蝦及南極磷蝦粉常規營養成分見表2。船產南極磷蝦粉、擠壓法加工南極磷蝦粉（熱處理）、擠壓法加工南極磷蝦粉（非熱處理）的蛋白質含量分別是南極磷蝦的4.76、4.62、4.54倍。船產南極磷蝦粉、擠壓法加工南極磷蝦粉（熱處理）、擠壓法加工南極磷蝦粉（非熱處理）的脂肪含量分別是南極磷蝦的1.93、2.06、2.45倍；南極磷蝦粉含有較高含量的脂類物質，因此，具有提取南極磷蝦油的可能。船產南極磷蝦粉、擠壓法加工南極磷蝦粉（熱處理）、擠壓法加工南極磷蝦粉（非熱處理）的灰分含量分別是南極磷蝦的5.42、5.94、5.60倍。擠壓法加工南極磷蝦粉（非熱處理）減輕了南極磷蝦蛋白質、脂質等因加熱而導致的變性，獲得的南極磷蝦壓榨固體部分物質保持了南極磷蝦原有的天然特性，為南極磷蝦后續產品的研發提供了良好原料。

2.3 氨基酸組成分析與評價

南極磷蝦及南極磷蝦粉氨基酸組成見表3。由表3可知，南極磷蝦和不同加工方式制得的南極磷蝦粉均含有人體必需的7種氨基酸和2種半必需氨基酸。南極磷蝦和南極磷蝦粉含有的必需氨基酸含量均低于雞蛋（296 mg·g－1），除船產南極磷蝦粉外都高于WHO/FAO模式（219 mg ·g－1）。船產南極磷蝦粉、擠壓法加工南極磷蝦粉（熱處理）、擠壓法加工南極磷蝦粉（非熱處理）的必需氨基酸與總氨基酸的比值分別為44.72%、41.62%和40.23%，均高于WHO/FAO模式推薦的比值（35.38%），但均低于雞蛋中所占的比例（48.08%）［10］。不同加工方法制得的南極磷蝦粉中谷氨酸的含量均最高，其次是天門冬氨酸。南極磷蝦和船產南極磷蝦粉、擠壓法加工南極磷蝦粉（熱處理）、擠壓法加工南極磷蝦粉（非熱處理）制得的支鏈氨基酸（纈氨酸＋亮氨酸＋異亮氨酸）/芳香族氨基酸（苯丙氨酸＋酪氨酸）的比值（BCAA/AAA）分別為2.14、2.03、2.05和2.06，接近正常人和哺乳動物支鏈氨基酸/芳香族氨基酸的比值。因此，南極磷蝦粉的氨基酸含量豐富、種類齊全、比例均衡；必需氨基酸的模式相對合理。食物的鮮味主要取決于蛋白質中的呈味氨基酸（天門冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸和丙氨酸）的組成和含量，其中天門冬氨酸和谷氨酸是鮮味的特征氨基酸；甘氨酸和丙氨酸是甘味的特征氨基酸。南極磷蝦中鮮味氨基酸與總氨基酸的比值為26.33%；船產南極磷蝦粉、擠壓法加工南極磷蝦粉（熱處理）、擠壓法加工南極磷蝦粉（非熱處理）制得的南極磷蝦粉中鮮味氨基酸與總氨基酸的比值分別為24.56%、23.84%和23.86%。因此，不同加工方法制得南極磷蝦粉的鮮味氨基酸與總氨基酸比值均低于南極磷蝦，其中船產南極磷蝦粉的鮮味氨基酸與總氨基酸比值高于擠壓法制得的兩種南極磷蝦粉，可能是由于擠壓法所用南極磷蝦原料在貯運期間氨基酸流失所致。

表1 3種加工方法對南極磷蝦蝦粉得率的影響比較Tab.1 Effect of processingmethods on the yield of Antarctic krill powder

表2 南極磷蝦（鮮樣）和南極磷蝦粉的常規營養成分Tab.2 Nutritional components in Antarctic krill and Antarctic krill powder （g/100g）

表3 南極磷蝦和南極磷蝦粉的氨基酸組成Tab.3 Am ino acid com position in Antarctic krill and Antarctic krill pow der （mg·g－1）

2.4 營養價值評價

南極磷蝦和南極磷蝦粉的氨基酸評分（AAS）、化學評分（CS）和必需氨基酸指數（EAAI）見表4。根據AAS，南極磷蝦與不同加工方法制得的南極磷蝦粉中第一、第二限制氨基酸有所不同，纈氨酸均為其共同限制性氨基酸；根據CS，南極磷蝦與不同加工方法制得的南極磷蝦粉的第一、第二限制氨基酸差異較大，纈氨酸仍為其共同限制性氨基酸。南極磷蝦的EAAI為34.00，船產南極磷蝦粉的EAAI為28.76，擠壓法加工南極磷蝦粉（熱處理）的EAAI為34.55，擠壓法加工南極磷蝦粉（非熱處理）的EAAI為36.14［4］。此外，南極磷蝦中均含有豐富的芳香族氨基酸，這對于主要攝入限制性氨基酸（苯丙氨酸＋酪氨酸）食物為主的生物而言，攝入南極磷蝦或南極磷蝦粉可以彌補苯丙氨酸的不足，維持機體的營養平衡［7］。

2.5 脂肪酸組成和含量

南極磷蝦脂質因其生活于特殊的生境而表現出獨特的營養和功能特性。南極磷蝦的脂質含量主要取決于捕撈的季節、海域、性成熟、貯運方式和時間等；南極磷蝦捕獲后的單元處理或加工過程也會影響南極磷蝦及其產品的脂質含量和組成［11］。從表5可以看出，此次實驗所用南極磷蝦樣品中共檢出28種脂肪酸；飽和脂肪酸、單不飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸分別占總脂肪酸的30.07%、23.60%、1.39%。船產南極磷蝦粉、擠壓法加工南極磷蝦粉（熱處理）、擠壓法加工南極磷蝦粉（非熱處理）制得的南極磷蝦蝦粉中飽和脂肪酸占總脂肪酸分別為30.07%、36.61%、33.62%，單不飽和脂肪酸占總脂肪酸分別為22.90%、35.78%、36.58%，多不飽和脂肪酸占飽和脂肪酸分別為1.53%、0.81%、0.87%。本實驗的結果與樓喬明等［12］報道的實驗結果及劉志東等［4］先前的實驗結果略有差別，這可能是由于樣品的來源海域、時間、保存及加工方式不同所致。實驗結果顯示，擠壓法加工南極磷蝦粉（熱處理）與擠壓法加工南極磷蝦粉（非熱處理）的脂肪酸組成差異不顯著。這表明非熱處理南極磷蝦蝦粉可以用于陸基南極磷蝦脂質的提取與精深加工，提出了不同于現有南極磷蝦粉工藝的加工方法，這也為“低溫”南極磷蝦粉的制備提供了新的路徑。

2.6 礦物質和微量元素含量

礦物質和微量元素在人體內的含量很少（約占體重的0.1%），但在人體正常生理活動中卻發揮了重要作用。南極磷蝦和南極磷蝦粉的礦物質和微量元素含量見表6。船產南極磷蝦粉的礦物質和微量元素含量高于擠壓加工南極磷蝦粉的含量。這可能是由于船產南極磷蝦粉為現場加工，所用南極磷蝦原料新鮮，礦物質和微量元素流失較少。而擠壓加工南極磷蝦粉所用南極磷蝦原料貯運、存放時間較久，礦物質和微量元素流失較多。本文結果與已有報道的研究結果有所差別，可能與樣品的來源、采集地點、貯運方式和條件以及樣品的前處理方式不同有關［14－16］。

表4 南極磷蝦和南極磷蝦粉中必需氨基酸評分Tab.4 Essential am ino acid com positions and am ino acid scores in Antarctic krill and Antarctic krill powder

表5 南極磷蝦和南極磷蝦粉的脂肪酸組成及含量Tab.5 Fatty acid com position and contents in Antarctic krill and Antarctic krill powder （%）

表6 南極磷蝦及南極磷蝦粉中的礦物質和微量元素含量Tab.6 Contents ofm inerals and trace elements in Antarctic krill and Antarctic krill powder（mg·kg－1）

3 小結

南極磷蝦粉是目前南極磷蝦船載加工的主要產品之一，本文分析、比較了船載加工與擠壓加工方法制備的南極磷蝦粉營養組分。結果表明，兩種擠壓加工方法制備的南極磷蝦粉蛋白質含量均較高，氨基酸組成比例均衡；脂質含量也較高，脂肪酸種類多；礦物質元素含量豐富，比例較合理。本文探討了雙螺桿擠壓技術用于南極磷蝦粉生產的技術可行性，結果表明，該法既可以避免由于原料的過度加熱而引起功能性物質的損失，又可以實現南極磷蝦船載加工的“減容增效”，從而提高南極磷蝦船載加工效率和終產物的品質，使其具備進一步用于精深加工的可行性并拓展其應用領域。但如何實現雙螺桿擠壓加工技術成熟、高效率、低成本地在實際生產中應用，還需要開展更多的實驗和探索。

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Effect of pressing processing on the nutritional components of Antarctic krill powder

LIU Zhi-dong1，CHEN Yong2，QU Ying-hong3，LIU Qin1，MA Qing-bao3，QU Tai-chun1，HUAMG Hong-liang1
（1.East China Sea Fisheries Research Institute，Chinese Academy of Fishery Sciences，Shanghai200090，China；2.Shanghai Kaichuang Deep Sea Fisheries Co.，Ltd.，Shanghai200090，China；3.College of Food Science and Technology，Shanghai Ocean University，Shanghai 201306，China）

Antarctic krill（Euphausia superba）plays a central role in the Antarctic ocean ecosystem.Antarctic krill has the largest biomass of anymulti-cellular animal species on earth.It has attracted more and more attention for its large biomass and potential value in recent years.Antarctic krill powder is one of the main products produced onboard.To explore the new technology of Antarctic krill powder production，twinscrew extrude technique was introduced.Frozen Antarctic krill were chosen according to the processing technology，main parameters of Antarctic krill powder produced onboard，the nutritional components and value of Antarctic krill powder produced onboard and produced by twin-screw extrude were analyzed.The national standard methods were adopted.The yield，main nutritional components，amino acid，fatty acid，mineral and trace element of Antarctic krill powder produced onboard and produced by twin-screw extrude were compared.The yield of Antarctic krill powder produced onboard，Antarctic krill powder produced extrude（heat treatment）and Antarctic krill powder produced extrude（no heat treatment）were 9.1%，15.9%and 14.8%，respectively.The results showed that significant differences existed in the yield，main nutritional components，amino acid，fatty acid，mineral and trace element of Antarctic krill powder produced onboard and produced by twin-screw extrude.However，therewas no significant difference in the yield，main nutritional components，amino acid，fatty acid，mineral and trace element of Antarctic krill powder produced by twin-screw extrude.The resultmay be related to the fundamental properties of Antarctic krill used.These results demonstrated that Antarctic krill powder produced extrude（no heat treatment）may be regarded as the raw material for the extraction of Antarctic krill oil and further processing onland.Thismethod not only avoids the loss of the functional components from Antarctic krill due to toomuch heating treatment，but also realizes the reduced volumes of the processing of Antarctic krill onboard.In this paper，we explored the feasibility of twin-screw extrude used in the production of Antarctic krill powder.Antarctic krill twin-screw extrude treated reduces the volume and weight of raw material，aswell as the costs of storage and transportation.Meanwhile，we put forward a new idea on the production of“low temperature”Antarctic krill powder，which well deserved further exploitation and utilization.However，twin-screw extrude technology applied in the related fields still needs a long way and more further exploration.

processing method；twin-screw extrude；Antarctic krill powder；nutritional component；comparison

S 986

A

1004－2490（2016）03－0311－09

2015－9－10

中央級公益性科研院所基本科研業務費專項資金（中國水產科學研究院東海水產研究所，2011M06）；農業部漁業裝備與工程技術重點實驗室開放課題基金（2012002）；南極海洋生物資源開發利用專項（2015）；國家“863”計劃（2012AA092304）

劉志東（1976－），男，黑龍江五常人，博士，副研究員，主要從事水產品加工與產物資源利用研究

黃洪亮，研究員。E-mail：zd-liu＠hotmail.com