小龙虾（Procambarus clarkii）学名克氏原螯虾，是淡水虾类，肉质鲜嫩、口感独特、具有较高蛋白质含量、较低脂肪含量和热量的优质水产品。水煮和蒸制是小龙虾工业化的主要加工方式。热加工会影响食品中色素和化学特性的变化。虾青素是小龙虾外壳和组织中主要的色素成分，具有抗氧化特性，其含量和形式会影响小龙虾的颜色和品质。
新葡萄娱乐官网版网站新葡的京集团3512vip的雷佳佳、黄晓岚、王琦*等以小龙虾为研究对象，检测小龙虾蒸制、水煮前后不同部位中虾青素含量，分析虾青素中游离型和酯型虾青素的相对含量，探究虾青素含量与色泽、虾青素含量与抗氧化性的关系，以期为小龙虾产品的开发及品质控制提供理论依据。
由图1可知，未加工的小龙虾各部位虾青素含量均有显著差异。几乎所有动物都不能从头合成类胡萝卜素，而只能从食物中获取。有些动物可以将吸收的类胡萝卜素进行氧化、还原等代谢转换。小龙虾从食物中获得虾青素，导致虾青素在不同部位的吸收和代谢机制不同。新鲜小龙虾体内的虾青素只有少量呈游离状态，大部分与其他组分结合形成复合物，虾青素既可通过亚氨基分别与蛋白质以及甲壳素结合，还可通过羟基与脂肪酸结合。游离的虾青素与两种脂肪酸（单酯或双酯形式）或与蛋白质（胡萝卜素蛋白复合物）发生酯化作用而形成稳定形式的虾青素。
如图1所示，随着热加工时间的延长，蒸制和水煮小龙虾的虾尾壳、虾钳、虾头和虾肉的虾青素含量都呈现先上升后下降的趋势。且蒸制7 min时虾尾壳、虾钳和虾肉中的虾青素含量达到最大，而水煮加热11 min后，4 个部位虾青素含量达到最大值。热加工的过程中，小龙虾体内的脂肪酸、甲壳素以及蛋白质等因加热被破坏，蛋白质受热发生变性，复合物中的虾青素游离出来，释放出更多的虾青素，因此虾青素的含量不断增加。蒸制7 min后继续加热，虾青素含量随着加热时间的延长逐渐下降，加热至13 min后，虾尾壳、虾钳和虾肉中的虾青素含量分别下降至78.60、47.23 μg/g和4.41 μg/g，水煮加热时间至13 min，虾尾壳、虾钳、虾肉中的游离虾青素含量分别下降至88.16、40.78、5.79 μg/g。Swastawati也发现对虾在水煮10 min后虾青素含量降低。虾青素含量随着热加工时间的延长而下降的原因可能是过长时间的加热会使虾青素发生热降解、氧化分解以及异构化，除此之外，浸泡在水中可能会使部分类胡萝卜素蛋白复合物变性和溶解于水中，最终导致含量降低。蒸制小龙虾中游离虾青素达到最大值所需时间较水煮更短，可能是因为以沸水开始蒸制时小龙虾受热作用更强烈，导致释放出的虾青素更多。董志俭等在研究蒸煮加工对南美白对虾中虾青素含量的影响时发现，随着蒸煮时间的延长，虾青素含量先逐渐升高而后降低，且在加热2～6 min时蒸制南美白对虾虾青素含量高于水煮，与本研究结果一致。
在整个热加工过程中，虾头中虾青素的含量呈波动状态，在蒸制9 min时虾青素含量最大。可能是虾头中的内脏和营养成分加热后溶出流失，质量波动较大，所以造成按湿质量计算的虾青素含量受影响，此外，脂溶性虾青素会随着虾头中脂质成分的流失溶出，因此虾头中的虾青素含量不稳定。
使用高效液相色谱对小龙虾中虾青素酯的组成进行检测，结合质谱分析对这些峰进行鉴定。图2是游离虾青素和虾青素单酯Asta-C12:0的二级质谱图。游离虾青素的相对分子质量为596.39，在正离子条件下带1 个正电荷，所以游离虾青素的分子离子峰[M+H]+为m/z 597.39。虾青素酯在正离子模式下的破碎以水分子和脂肪酸作为中性分子的丢失为主。目前由于虾青素的标准品种类不完整，对虾青素进行定性分析主要根据精确质荷比、提取离子流图以及特征性离子碎片确定。化合物的分子质量和虾青素的特征性离子可以对虾青素单酯进行定性。Asta-C12:0的特征性离子峰[M+H]+为m/z 779.56。虾青素环状分子结构的两端各连接一个羟基，该基团可以与脂肪酸发生化学反应形成酯类。当一端的羟基与脂肪酸反应时，可形成虾青素单酯。当这两个羟基与脂肪酸反应时会形成虾青素双酯。
酯化虾青素在虾青素中的所占比例不同，中国对虾头胸部（47.69%），凡纳滨对虾腹部肌肉（97.79%）。Yang Shu等在研究中发现南美白对虾中的游离虾青素、虾青素单酯和虾青素双酯分别占总量的33%、59%和8%。水煮小龙虾虾尾壳在11 min时虾青素含量相对较高，因此对水煮小龙虾虾尾壳虾青素酯的变化情况进行了分析。由表2可知，在新鲜小龙虾虾尾壳中共检测出游离虾青素和5 种虾青素单酯，分别约占66.8%和33.2%，其中含量最高的虾青素单酯为Asta-C12:0（30.0%）。在水煮11 min和13 min时分别检测出游离虾青素和1 种虾青素单酯。随着水煮加热时间的延长，游离虾青素的含量显著增加，虾青素酯含量减少。水煮加热11 min后，虾尾壳中的游离虾青素含量可达到98%，虾青素酯含量下降至1%～2%，含量最高的虾青素单酯为Asta-C18:3。继续延长加热时间至13 min，游离虾青素含量和虾青素酯含量无变化，而含量最高的虾青素单酯为Asta-C18:1。表明水煮加热会促进酯化虾青素的水解，生成更多的游离虾青素。Asta-C18:1在新鲜和加热11 min的样品中均未检出，而在13 min后检出，可能是虾青素的酯化度在不同个体中存在差异，游离型虾青素和酯化虾青素的比例可能随着小龙虾品质的改变而发生改变。且虾青素提取液中虾青素酯含量在冻藏过程中会随着贮存时间的延长而降低。Gómez-Estaca等在南美白对虾的副产物中检测出了5 种虾青素单酯和10 种虾青素双酯；Coral-Hinostroza等在研究两种墨西哥食用小龙虾中的虾青素酯时，将其分为虾肉、头胸部和腹部外壳两部分进行测定，发现其单酯和双酯种类均分别在10 种以上。以上研究和本实验中发现的虾青素种类、相对比例和组成不同，可能是由于种类、捕捞地点和季节、所使用的原料（整虾、副产物）、提取方法等不同，以及与仪器的精密度有关。
3 蒸制、水煮加工前后小龙虾虾青素含量变化与显色变化相关性
小龙虾的颜色是影响消费者选择的一个重要因素。一般来说，小龙虾经过热加工熟制后会变成红色，主要表现在小龙虾的外壳上。本实验对不同蒸制和水煮时间下小龙虾各部位外壳的色泽进行测定，由图3、4可知，小龙虾的大部分颜色指数（即L*、a*和b*值）在热加工后都有所增加。0 min为生鲜小龙虾L*、a*和b*的初始值。随着蒸制时间的延长，小龙虾的L*值出现缓慢增加，W值整体无显著变化。小龙虾在水煮加工中的L*、a*、W值的变化趋势与蒸制相似，L*和W值整体变化趋势不大，经水煮加工后出现小幅度的增加。蒸制、水煮过程中小龙虾的a*值发生了显著变化（P＜0.05），随着热加工时间的延长，a*值呈现先上升后下降的趋势，a*值的变化主要与虾青素的含量有关。在蒸制、水煮过程中，小龙虾体内与虾青素结合的蛋白质等组分逐步受热降解，导致虾青素从蛋白结合态释放出来，游离的虾青素含量增多，使小龙虾发生红变现象，导致a*值升高；当蒸制时间超过7 min或水煮时间超过11 min时，游离态虾青素自身可能发生受热降解、氧化分解或异构化以及随着水分降低而流失，最终导致虾青素含量减少，造成a*值下降。b*值的变化主要与脂质氧化有关，加热后游离虾青素的含量显著增加，酯化虾青素含量减少，随着热加工时间的延长，黄度逐渐上升。小龙虾中脂质氧化程度提高，其中虾头中的脂质含量最高，因此其黄变现象也最明显。Ho等认为酯化虾青素向游离态虾青素的转变可能是产生色素的重要途径，因此加热后的小龙虾会显红色。b*值随着水煮时间的延长呈逐渐上升趋势，可能是因为脂质氧化以及美拉德反应褐变生成黄色素。结合表3可知，热加工中小龙虾各部位a*值的变化与虾青素含量的变化存在正相关关系，有较高的相关性（r＞0.4），与张旭飞等得出的结论一致。小龙虾色泽变化还与类胡萝卜素结合蛋白有关，Pan Chuang等从克氏原螯虾的外壳中纯化了两个与红色相关的蛋白，在加热处理过程中其含量与克氏原螯虾表面的红色变化表现出强烈的相关性，并被鉴定为血蓝蛋白亚基。今后可结合起来进行深入研究。
4 热加工中小龙虾虾青素含量变化与体外抗氧化性的相关性
由图5、6可知，小龙虾不同部位虾青素提取物对自由基的清除能力存在差异。各部位对ABTS阳离子自由基都具有较高的清除能力。这是由于存在其他类胡萝卜素的影响，对ABTS阳离子自由基几乎可实现完全清除的效果。张旭飞等在研究凡纳滨对虾水煮加热过程中虾青素与体外抗氧化活性的相关性中发现，随着加热时间的延长，凡纳滨对虾中的虾青素几乎也可以达到对ABTS阳离子自由基完全清除的效果，与本研究结果相似。在不同热加工时间下，DPPH自由基和羟自由基清除率整体呈现先上升后下降的规律。有研究表明，热加工会促使反式虾青素向顺式虾青素转化，且顺式虾青素比反式虾青素具有更高的抗氧化活性。
蒸制加热9 min时，虾头虾青素提取物的羟自由基、DPPH自由基清除率达到最高值，分别为78.09%和71.61%，虾钳和虾尾壳在加热7 min时对羟自由基和DPPH自由基的清除能力最高，其中羟自由基清除率为86.77%和95.56%，DPPH自由基清除率分别为80.41%和93.83%。继续延长加热时间，各部位的自由基清除能力逐渐减弱，加热13 min后，虾头、虾钳、虾尾壳的羟自由基清除率分别下降至69.33%、66.08%和87.80%。在水煮11 min时小龙虾虾头、虾钳和虾尾壳的DPPH自由基清除率和羟自由基清除率最高，其中虾头的DPPH自由基和羟自由基清除率分别为71.70%和78.47%，虾钳为79.52%和83.06%，虾尾壳为91.41%和95.97%。11 min后随着加热时间的延长，其自由基清除能力明显下降。在蒸制7 min时虾肉的虾青素含量最高（图1），但在蒸制11 min时达到最大的DPPH自由基和羟自由基清除率，可能是因为加热对虾青素的结构造成了破坏，促进了虾青素的异构化，虾青素反式结构变为顺式结构，顺式虾青素的抗氧化能力强于反式虾青素。继续延长加热时间后，其清除能力下降。
结合图1、5、6发现，小龙虾在不同热加工时间下虾青素含量的变化趋势与小龙虾各部位对自由基的清除能力变化趋势整体一致，虾青素清除自由基的能力随其含量的变化而变化，与Zhao Xiaoyan等的结果一致。对不同蒸制和水煮时间下小龙虾各部位（虾头、虾钳、虾尾壳、虾肉）的自由基清除率和虾青素含量进行相关性分析，结果见表4。蒸制小龙虾各部位虾青素含量与DPPH自由基清除率具有极高相关性（r＞0.9）；虾钳、虾肉虾青素含量与羟自由基清除率也具有极高相关性（r＞0.9），呈极显著正相关（P＜0.01）。水煮加工中，除虾头外的小龙虾其余部位虾青素含量与羟自由基清除率达到极高相关性（r＞0.9），且呈显著正相关（P＜0.05）。
本实验研究了蒸制、水煮两种热加工方式对小龙虾各部位的色泽、虾青素含量以及抗氧化性的影响。新鲜小龙虾中，虾尾壳虾青素含量最多，虾钳和虾头中虾青素含量相近，虾肉的含量最少。随着蒸制和煮制加热时间的延长，不同部位虾青素含量均呈现先上升后下降的趋势，蒸制小龙虾虾青素含量达到最高值的时间比水煮方式更短。随着蒸制、水煮时间的延长，DPPH自由基清除率和羟自由基清除率呈先增大后降低的趋势。各部位对ABTS阳离子自由基一直保持较高的清除能力。水煮促进了小龙虾中酯化虾青素的水解，生成更多的游离虾青素。游离型虾青素和酯化虾青素的比例随着小龙虾状态变化而发生变化。随着蒸制与水煮时间的延长，小龙虾的L*值出现缓慢增加，W值整体无显著变化，a*值呈现先上升后下降的趋势，b*值呈逐渐上升趋势。虾青素含量变化趋势与色泽的变化趋势较为一致。
本文《蒸制和水煮对小龙虾色泽、虾青素含量及抗氧化性的影响》来源于《食品科学》2024年45卷第13期58-66页，作者：雷佳佳，黄晓岚，黄万一，张雪莎，王 琦*，陈季旺，王海滨。
