徐文思，胡诗雨，邓娟丽，李阳福，资陆妍，杨祺福*，杨品红，周顺祥

1(湖南文理学院 生命与环境科学学院，湖南 常德，415000)2(水产高效健康生产湖南省协同创新中心，湖南 常德，415000)3(环洞庭湖水产健康养殖及加工湖南省重点实验室，湖南 常德，415000)4(顺祥食品有限公司，湖南 益阳，413200)

小龙虾，即克氏原螯虾(Procambarusclarkii)，是淡水螯虾的一种，它的适应能力非常强，在世界各地广泛分布[1]。小龙虾原产地在美国南部和墨西哥北部，30年代末期传入我国[1]。小龙虾是一种高蛋白、低脂肪的高营养水产品，必需氨基酸含量十分丰富，富含多种不饱和脂肪酸，微量元素搭配合理，十分有利于人体健康[2]。小龙虾因其肉质鲜美，营养丰富，且口味多样而受到人们的喜爱，其养殖及加工规模也在不断扩大[3]。除鲜销外，小龙虾主要加工成冻虾黄、水洗龙虾肉等产品[4]。在小龙虾加工过程中，蒸煮是极为重要的热处理工序，不仅赋予小龙虾鲜亮的色泽，还可以破坏虾体的自溶酶，消灭虾体表面及内部大部分微生物。然而，蒸煮小龙虾后的水煮液便成了加工过程中主要废弃物。将具有浓郁鲜香的小龙虾加工水煮液弃置会一定程度上造成环境污染及资源浪费。目前关于小龙虾的研究主要集中在养殖技术及小龙虾资源的综合利用上，而对其废弃水煮液营养成分和风味物质方面鲜有研究[5]。

2013年卜俊芝等[6]对细点圆趾蟹加工水煮液的营养成分及风味物质进行了研究，水煮液不仅可以作为蛋白质和矿物质的食品源，还可以进一步开发出以甜味和鲜味为特征且有宜人香味的调味品，为水煮液的利用提供一定参考。2017年朱明等[7]研究发现杂色蛤水煮液中保留着高蛋白低脂肪的营养配比，适合各类人群，虽然总氨基酸平衡效果较新鲜杂色蛤差，但种类齐全。浓缩的水煮液可以成为以甜味和鲜味为特点的风味增强剂，是生产海鲜调味料的良好来源。作为河鲜的小龙虾，其加工过程中产生的水煮液中也可能含有丰富营养物质，具一定的开发利用潜力。本文对小龙虾水煮液的营养成分及风味物质组成进行测定分析，旨在提高小龙虾产品附加值，变废为宝，适当避免资源浪费和环境污染，为小龙虾废弃加工水煮液的开发利用提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

新鲜小龙虾除去泥沙，用清水刷洗干净后，滤水称重，去离子水煮沸后，先将1份小龙虾(1∶2，g∶mL)放入锅中煮 5～10 min，小龙虾捞出，保持原料液比再放入第2份小龙虾，煮5～10 min捞出，重复上述操作最终得到第3次小龙虾水煮液，过滤、冻存、真空冷冻干燥，备用。

盐酸、氢氧化钠、浓硫酸、甲醇、氯化钙、石油醚、苯酚、无水硫酸钠、丙酮(均为分析纯)，湖南汇虹试剂有限公司；正己烷、乙腈、二氯甲烷(均为色谱纯)，上海麦克林生化科技有限公司。DSH-50-5水分快速测定仪，上海越平科学仪器有限公司；SZF-06A粗脂肪测定仪，上海昕瑞仪器仪表有限公司；7820A GC-5977E MSD气相色谱-质谱仪，美国安捷伦公司；AcQuity H class超高效液相色谱仪，Waters。

1.2 实验方法

1.2.1 一般营养成分分析

水分：采用DSH水分快速测定仪；灰分：GB 5009.4—2016干法灰化法；脂肪：GB 5009.6—2016索氏提取法；粗蛋白：GB 5009.5—2016凯氏定氮法；总糖：GB/T 9695.31—2008苯酚-硫酸法。

1.2.2 矿物元素分析

称取0.2 g小龙虾水煮液冻干粉置于干燥的消化瓶中，加入8 mL硝酸溶液，120 ℃电热板预反应20 min，再加入1 mL 30%(体积分数) H2O2溶液，150 ℃微波消解10 min，然后190 ℃微波消解 20 min，消解完成后冷却至60 ℃以下取出，再置于电热板上150 ℃加热40 min，定容至100 mL，定容后用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(Optima8300)检测样品中矿物元素含量。

1.2.3 脂肪酸组成分析

取小龙虾水煮液冻干粉，参照文献[8]进行脂肪酸甲酯化，在气相色谱质谱仪上测定分析。色谱条件：HP-5-MS毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，初始温度150 ℃，以15 ℃/min速度升至200 ℃；再以2 ℃/min的速度升至250 ℃。进样体积为1.00 μL，分流比为20∶1，载气为氦气，流量1 mL/min。质谱条件：离子源温度230 ℃，进样口温度280 ℃，采用EI+源(70 eV)，选取Scan模式，扫描范围为45～500m/z，溶剂延迟2.5 min。根据GC-MS中各组分保留时间以及质谱图，在N1ST14.L库检索鉴定，通过峰面积归一法计算各脂肪酸的百分比。

1.2.4 总氨基酸组成分析

取0.025 g样品，置于5 mL安醅瓶中，加3 mL 6 mol/L盐酸或40%(体积分数)氢氧化钠溶液，酒精喷灯拉丝封口，110 ℃水解24 h，样品中蛋白全部水解成氨基酸残基后，取过膜后的上清液3 mL按照Elite-AAK氨基酸分析系统的衍生方法进行氨基酸衍生化，高效液相色谱法测定氨基酸含量。色谱分析条件：Elite-AKK氨基酸分析色谱柱(250 mm×4.6 mm，5 μm)，柱温27 ℃，进样体积10 μL，流动相流量1.2 mL/min，检测波长360 nm。

1.2.5 非挥发性风味物质——游离氨基酸分析

样品液用5倍体积丙酮沉淀蛋白后，10 000 r/min 离心15 min，取过膜后的上清液3 mL，同样采用Elite-AAK氨基酸分析系统进行衍生化和测定，分析方法同总氨基酸组成。

1.2.6 挥发性风味物质萃取

采用同时蒸馏萃取法(simultaneous-distextraction，SDE)，向1 000 mL圆底烧瓶中加入500 mL小龙虾加工水煮液，接于SDE装置一端，烧瓶用电热套加热，液体微沸；SDE装置另一端接有50 mL二氯甲烷圆底烧瓶，用65 ℃恒温水浴加热，装置通冷却水，同时蒸馏2种液体至沸腾，3 h后收集二氯甲烷倒入加有无水硫酸钠的管中低温过夜，旋转蒸发至5 mL，氮吹至1 mL，即得挥发性风味成分[8]，待GC-MS分析。

1.2.7 挥发性风味物质分析

气相色谱条件：HP-5-MS毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，载气为氦气；初始温度35 ℃，保持3 min，以10 ℃/min速度升至200 ℃，然后以20 ℃/min 的速度升至260 ℃，保持8 min。进样体积为1.00 μL，不分流进样，流量1.5 mL/min。质谱条件：EI+离子源，温度250 ℃；扫描质量范围30～500m/z，溶剂延迟2.00 min；电子能量70 eV；检测器温度280 ℃[8]。根据GC-MS中各组分相对保留时间结合N1ST14.L质谱库进行检索定性。

1.3 数据处理

所有数据均平行测定3次，实验结果以平均值±标准差来表示。

2 结果与分析

2.1 营养成分分析

2.1.1 基本营养成分

根据工厂的一般加工流程，制备小龙虾水煮液，测得其水分含量(99.00±0.16)%，总固形物含量(0.98±0.17)%，如表1所示。与卜俊芝等[6]研究的细点圆趾蟹加工水煮液中总固形物含量(0.810%)结果相近。水煮液经真空浓缩冷冻干燥后，分析测定冻干粉中灰分、脂肪、粗蛋白、总糖含量分别约为(23.417±1.675)%、(4.417±0.293)%、(47.327±0.063)%、(19.757±0.265)%，说明水煮液中灰分、脂肪、粗蛋白、总糖含量分别为(0.229±0.016)%、(0.043±0.003)%、(0.462±0.001)%、(0.193±0.003)%。小龙虾水煮液冻干粉中灰分含量较多，可能含有较丰富的矿质元素；小龙虾水煮液中的脂肪含量不高，粗蛋白占比较大，洞庭湖小龙虾肌肉中粗蛋白含量16.67%、脂肪含量0.77%[9]，可见，不仅小龙虾肉高蛋白低脂肪，其加工水煮液也是一种高蛋白低脂肪的副产物；此外，水煮液还含有丰富的糖类物质，可以作为营养源。

表1 小龙虾加工水煮液一般营养成分(干基计) 单位：g/100g

2.1.2 矿物元素分析

对小龙虾加工水煮液的冻干粉进行矿物质元素测定分析，结果如表2所示。在所测的7种矿物质元素中，钾含量最高,钙、磷的含量次之，其次是镁、铁、锌；水煮液中还测定出少量的硒元素，约1.82 mg/kg。矿物元素是人体实现正常生命活动所必须的微量元素，钾可以调节体液酸碱平衡、维持细胞渗透；镁能保护心脏和心血管系统；硒是人和动物的抗氧化酶，可以起抗氧化、抗衰老的作用，可增强人体免疫力，具有保护和修护细胞，提高红细胞携氧能力等功效[6,8-9]。水煮液的灰分含量高，可以间接说明其中含有较高的矿物质元素，可以进一步加工成矿物元素补充剂。

表2 小龙虾加工水煮液矿物元素分析(干基计)Table 2 Mineral content in crayfish boiled liquid (in dry weight)

2.1.3 总氨基酸组成

小龙虾加工水煮液冻干粉中总氨基酸组成成分的相对含量如表3所示，经水解并结合液相色谱法，共检测出18种氨基酸，其中必需氨基酸占氨基酸总量的(70.05±1.25)%。朱名等[7]测定杂色蛤水煮液(干基)中必需氨基酸占22.16%～23.38%，小龙虾水煮液的必需氨基酸含量高于杂色蛤水煮液。必需氨基酸对生物体生命活动有重要作用，能提供合成蛋白质的重要原料，同时也为生命体进行正常代谢、维持生命提供了物质基础。总氨基酸中色氨酸含量最高，约占29%，色氨酸作为动物体必需氨基酸，在免疫调节、消化调节、抗应激、蛋白质合成调节等方面具有重要作用[10]。同样是人体必需氨基酸的赖氨酸占总氨基酸的(22.35±1.25)%，其具有促进人体发育、增强免疫力的功能，并有助于提高中枢神经组织功能的作用。含量最少的是半胱氨酸，仅占(0.36±0.01)%。据必需氨基酸与总氨基酸的比值(essential amino acid/total amino acid, EAA/TAA)提出的理想模式标准，质量较好的蛋白质其EAA/TAA的比值为40%左右，必需氨基酸和非必需氨基酸比值(essential amino acid/nonessential amino acid, EAA/NEAA)在60左右[11]。小龙虾水煮液的EAA/TAA比值和EAA/NEAA值分别为70%和235%左右，说明水煮液中的蛋白质营养价值较高，氨基酸种类齐全，可以利用浓缩后的水煮液加工成为人体部分必需氨基酸的良好补充来源，从而提高蛋白质的利用率。

表3 小龙虾加工水煮液总氨基酸组成分析(干基计)Table 3 The relative content of the amino acids in crayfish boiled liquid (in dry weight)

由表4可知，小龙虾加工水煮液干基中必需氨基酸评分最高的是赖氨酸，氨基酸评分(amino acid score, AAS)为124，高于FAO/WHO组织在1973年建议的氨基酸参考值；其次是苏氨酸和缬氨酸，AAS分别是50和42。必需氨基酸的AAS大于1，说明必需氨基酸的均衡性相对较好，可以提供较为优质全面的蛋白质。

表4 小龙虾加工水煮液必需氨基酸评分Table 4 Amino acids score of protein in crayfish boiled liquid

2.1.4 脂肪酸组成

小龙虾加工水煮液冻干粉中粗脂肪含量约为0.04%，脂肪酸组成如表5所示，共检测出18种脂肪酸，其中饱和脂肪酸(saturated fatty acid，SFA)8种，单不饱和脂肪酸(monounsaturated fatty acids，MUFA)6种，多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acids，PUFA)4种；总SFA、MUFA、PUFA的含量分别为(26.86±1.99)%、(69.53±1.98)%、(3.61±0.21)%。2016年洞庭湖小龙虾的SFA、MUFA、PUFA的含量分别为25.83%、65.92%和33.18%[9]，与虾肉中脂肪酸含量相比，SFA和MUFA含量相近，但PUFA量很少，一定程度上说明，营养丰富的PUFA仍保留在虾肉中，没有流失到水煮液中。小龙虾水煮液中的MUFA含量占近70%，其中棕榈油酸(C16∶1n-7)含量最多为(39.49±0.87)%，棕榈油酸对肥胖症、糖尿病、脂肪肝等慢性病具有一定的疗效[13]；PUFA中，检测分析出了ω-6系列的亚油酸(linoleic acid，LA)和花生四烯酸(arachidonic acid，ARA)，它们是人体自身不能合成但又不可缺少的必需脂肪酸，ω-3系列的二十碳五烯酸(eicosapentaenoic acid, EPA)含量也仅为(0.87±0.29)%，而虾肉中EPA含量可达10.21%[9]。杂色蛤水煮液中SFA占64.12%，不饱和脂肪酸占35.88%，但EPA和DHA含量相对较高，分别为10.86%和7.37%[7]。

表5 小龙虾加工水煮液脂肪酸组成(干基计)Table 5 The relative content of the fatty acid composition in crayfish boiled liquid (in dry weight)

2.2 风味物质分析

2.2.1 游离氨基酸

氨基酸既是评价营养价值的标准，同时也是提供风味。如表6所示，在小龙虾加工水煮液中检测出17种游离氨基酸(无Cys)，总量(1.934 5±0.048 6) mg/mL，这与同样是甲壳纲的细点圆趾蟹的水煮液中游离氨基酸含量1.83 mg/mL相近[6]；鲜味氨基酸(Asp和Glu)占(9.53±0.69)%，Asp(9.28±0.70)%含量较多；(26.29±0.81)%是甜味氨基酸(Ser、Gly、Thr、Ala)，其中Gly、Ala含量最高分为(7.30±0.24)%、(7.98±0.20)%；甜味大于鲜味成分，说明甜味也是水煮液重要的味道特征；虽然有的氨基酸呈苦味，但并不会产生令人不悦感，所有游离氨基酸中令人愉悦的氨基酸约占60%。味道强度值(taste activity value，TAV)是呈味物质在样品中的含量与其对应的味道阈值的比值，一般呈味物质的滋味强度值大于1，说明该呈味物质对样品的滋味有重要贡献[6]。表6所示为液态水煮液中游离氨基酸分析值，若将水煮液浓缩10倍，Asp、Arg、Gly、Ala等呈鲜甜味的氨基酸TAV均大于1，产生明显的滋味。

表6 小龙虾加工水煮液游离氨基酸分析Table 6 Types and contents of free amino acids in crayfish boiled liquid

2.2.2 挥发性风味物质

采用SDE，通过同时加热小龙虾水煮液和二氯甲烷至沸腾，最后使风味物质溶入二氯甲烷中，以提取和富集水煮液中挥发性和半挥发性风味成分。由于一般挥发性物质中有较大一部分为偏极性物质，所以中等极性的二氯甲烷更有利于萃取溶解[17]。从500 mL小龙虾加工水煮液中萃取挥发性风味成分浓缩至1 mL，萃取收集到的挥发性及半挥发性风味成分进行GC-MS分析，得到分析结果的总离子流色谱图如图1。顶空-固相微萃取法(headspace-solid phase microextraction，HS-SPME)有利于提取易挥发性化合物，如短链脂肪酸或醇类[18]，而利用SDE法提取的南美白对虾中挥发性香气成分，检测出碳数最少的烷烃是十一烷[19]。

将检测到的风味化合物进行分类分析，其归一化含量如表7所示。从小龙虾水煮液中共检测到73种挥发性风味化合物，其中烷烃类28种，相对百分含量(47.77±10.26)%;酯类12种，相对含量(43.40±9.52)%;醛类9种，相对含量(8.94±5.40)%，芳香族6种，相对含量(7.31±2.61)%;醇类5种，相对含量(7.28±0.86)%;酸类4种，相对含量(14.09±6.38)%。细点圆趾蟹水煮液中有59种挥发性成分，包括醛类、酮类、醇类、芳香类、含N/S/O杂环化合物、脂类和烷烃类，种类较多的是醛类16种，烷烃类12种，相对含量最多的是芳香类29.61%[6]；在杂色蛤水煮液中共检测出42种挥发性风味物质，其中最多的烷烃类32种，此外芳香族化合物4种、醛类2种，醇类1种，酮类1种，酸类1种[7]。相对细点圆趾蟹与杂色蛤水煮液而言，小龙虾水煮液中的挥发性成分种类较多，但都以烷烃、醛类、醇类及芳香族化合物为主。

表7 小龙虾加工水煮液挥发性风味成分Table 7 The volatile components identified in crayfish boiled liquid

续表7

烷烃类有“烷烃气味”，可以赋予水煮液中清香和香甜气味，但由于阈值较高，虽然含量多，但近似无味[20]。醛类由于其阈值低，且具有类脂肪香味及清新果香，是构成肉品特征性风味的成分，也是水煮液中关键的风味成分；已醛(1.18±0.82)%、壬醛(0.97±0.50)%、辛烯醛(0.53±0.26)%有清香、青草香味和脂肪香；同样有脂肪香味的2-癸烯醛(0.69±0.30)%，也提供了蜡香和蘑菇香气；庚醛(0.44±0.31)%有鱼腥味，但所占比例较少，醛类化合物一部分是由多不饱和脂肪酸氧化产生，一般认为水产品中多不饱和脂肪酸极易被氧化生成醇、醛、酮等低分子质量的羰基化合物，这些产物一定程度上引起了水产制品腥味[21-22]。醇类多贡献酒香、泥土香及蘑菇香气；2-乙基-己醇(1.01±0.20)%有一定的脂香与玫瑰香味[23]。芳香族与酯类则有果香等甜味[21]；苯甲醛(0.94±0.18)%、苯乙醛(1.56±0.96)%和2-戊基呋喃(0.84±0.61)%均贡献了水果香气。在其他杂环化合物中2,5-二甲基吡嗪(0.18±0.07)%有花香、巧克力及奶油气味，是允许使用的香料成分，多用于配制香精；2-乙酰基噻唑(0.49±0.29)%具有牛肉、爆玉米、坚果、烘烤花生香气；2,2′-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)(1.14±0.74)%具有抗氧化性能，可能与其结构有关。水煮液中的甲苯(1.77±0.24)%通常有不良特殊气味，可能是加工环境所致[22]。对小龙虾水煮液贡献主要特征气味的醛类、醇类、芳香族及其他化合物约占37.62%，可见加工水煮液可以进一步开发出以甜鲜味为特征且有宜人香味的调味品。

3 结论

发挥小龙虾加工副产物利用潜力，减少小龙虾加工厂废物排放量，是未来小龙虾及其副产物精深加工产业发展的方向[24]。小龙虾加工过程中产生的水煮液，蛋白含量丰富，脂肪含量少；营养价值高的不饱和脂肪酸及人体必需氨基酸含量较高，可作为营养源。非挥发性风味物质中有近40%的呈鲜甜味氨基酸，浓缩后均高于阈值；挥发性风味化合物中有清新花果香及脂香的醛类、醇类、烷烃类化合物相对含量高，对水煮液的风味起着重要作用。小龙虾加工过程中，蒸煮是最常用的熟制方式，会产生大量加工废弃液，其营养与风味物质累积量十分可观。可以开发以甜味和鲜味为特征且有小龙虾独特宜人香味的调味制品，也可作为饲料营养补充剂和风味添加剂。因此，小龙虾加工废弃水煮液的回收再利用，对促进小龙虾精深加工产业发展有着积极意义。