一种超声下虾壳脱盐的方法与流程

本发明涉及一种水产品加工方法，尤其涉及一种在超声下对虾壳进行快速脱盐的方法。

背景技术：

2016年我国海水养殖对虾总产量为127万吨，捕捞对虾产量为17.23万吨。在对虾加工中产生的虾头、虾壳等废弃物约占虾体重量30％～40％。研究表明，虾壳中富含生物钙、甲壳素、壳聚糖、虾红素等活性物质，因此开展虾壳综合利用研究并产业化应用，对减少环境污染、提高产品附加值具有重要意义。

海水虾的虾壳等下脚料，大部分含有较高的盐分，对于后续营养活性物质的综合利用有所不利。但是通过直接浸泡清洗去盐需要的时间较长，也会造成水资源的浪费。

超声波因其优良特性在食品工业中的超声提取、超声灭菌、超声干燥、超声过滤、超声清洗等领域广泛的应用，能为虾壳的综合利用提供重要技术支持。而目前在水产品加工领域中，尚缺少一种利用超声波技术的虾壳脱盐工艺。

技术实现要素：

为填补上述领域的空白，本发明提供了一种超声下虾壳脱盐的方法，不仅步骤简洁易行，且虾壳的脱盐率高。

一种超声下虾壳脱盐的方法，包括以下步骤：

s1：将虾壳打碎成粒径为0.85～3mm的颗粒，得到虾壳粉；

s2：将浸泡液加入所述虾壳粉中得到虾壳粉浸泡液，对所述虾壳粉浸泡液进行恒温加热浸泡并搅拌，得到加热后虾壳粉浸泡液，浸泡时间为20～80分钟，浸泡温度为55～75℃，所述浸泡液与所述虾壳粉的质量比为8:1～14:1；

s3：对步骤s2中得到的加热后虾壳粉浸泡液进行超声处理，所述超声频率为37khz，所述超声处理时间为10～20分钟。。

优选的还包括步骤s4：对s3中超声后的虾壳粉浸泡液进行抽滤并烘干，得到脱盐后虾壳粉。

本发明进一步设置为，步骤s2中的浸泡液为蒸馏水。

本发明进一步设置为，步骤s2中虾壳粉的浸泡时间优选为20分钟。

本发明进一步设置为，步骤s2中虾壳粉的加热温度优选为55℃。

优选的，步骤s2中虾壳粉的浸泡时间为20分钟，加热温度为55℃，所述浸泡液与所述虾壳粉的质量比为8:1，步骤s3中超声时间为10分钟。

利用超声波辅助方法对虾壳进行快速脱盐，脱盐后虾壳中氯化物和粗蛋白有了明显的下降，其钙、虾红素、甲壳素等不仅没有损失，且比例有所上升。本方法中优化的虾壳脱盐方法，可作为虾壳钙、虾红素、甲壳素等综合利用的前处理方法。在水产加工领域具有重要作用和发展前景，尤其是在虾壳粒径为0.85～3mm，浸泡温度55℃，浸泡时间为10分钟，液料比8：1，超声频率为37khz，超声时间10分钟这一条件下，脱盐率达到91.36％，可见其脱盐率之高。以下结合附图对本发明进行更进一步详细的说明。

附图说明

图1为本发明的脱盐方法的步骤示意图；

图2为不同浸泡时间对虾壳脱盐率的影响；

图3为不同浸泡温度对虾壳脱盐的影响；

图4为不同液料比对虾壳脱盐率的影响；

图5为不同超声时间对虾壳脱盐效果的影响；

图6为不同超声频率对虾壳脱盐效果的影响；

图7为不同脱盐方法的脱盐率比较；

图8为不同脱盐方法达到相同脱盐效果所需要的时间。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本发明具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

以下提供实施例1至实施例4，阐述本发明中的一种超声下虾壳脱盐的方法。

实施例1：

一种超声下虾壳脱盐的方法，包括以下步骤：

s1：将虾壳打碎成粒径为0.85～3mm的颗粒，得到虾壳粉；

s2：将蒸馏水加入所述虾壳粉中得到虾壳粉浸泡液，对所述虾壳粉浸泡液进行恒温加热浸泡并搅拌，得到加热后虾壳粉浸泡液，浸泡时间为20～80分钟，加热温度为55～75℃，所述浸泡液与所述虾壳粉的质量比为8:1～14:1；

s3：对步骤s2中得到的加热后虾壳粉浸泡液进行超声处理，所述超声频率为37khz，所述超声处理时间为10～20分钟。

s4：对s3中超声后的虾壳粉浸泡液进行抽滤并烘干，得到脱盐后虾壳粉。

实施例2：

虾壳脱盐方法参照实施例1，优选之处在于在步骤s2中的浸泡时间为20分钟。

实施例3：

虾壳脱盐方法参照实施例1，优选之处在于在步骤s2中的加热温度为55℃。

实施例4：

一种超声下虾壳脱盐的方法，包括以下步骤：

s1：将虾壳打碎成粒径为0.85～3mm的颗粒，得到虾壳粉；

s2：将蒸馏水加入所述虾壳粉中得到虾壳粉浸泡液，对所述虾壳粉浸泡液进行恒温加热浸泡并搅拌，得到加热后虾壳粉浸泡液，浸泡时间为20分钟，加热温度为55℃，所述浸泡液与所述虾壳粉的质量比为8:1；

s3：对步骤s2中得到的加热后虾壳粉浸泡液进行超声处理，所述超声频率为37khz，所述超声处理时间为10～20分钟。

s4：对s3中超声后的虾壳粉浸泡液进行抽滤并烘干，得到脱盐后虾壳粉。

以下提供实验例1～实验例6，以阐述此种虾壳脱盐方法的优点和脱盐条件选择的原因。

实验例1：

以下提供实施本方法的材料、试剂与仪器：虾壳为南美白对虾制作虾仁脱壳后的下脚料，已熟化，收集后运往实验室。主要试剂包括亚铁氰化钾、乙酸锌、硝酸银、铬酸钾、氢氧化钠等。仪器与设备包括高效液相色谱仪(ultimate^tm3000)、万能粉碎机(wf-18b)、超微粉碎机(wk-150a)、超声波处理器(fs-2000t)、电热干燥箱(dhg9240a)、集热式恒温加热磁力搅拌器(df-2)。

虾壳的脱盐率计算按照以下公式计算：脱盐率％＝(原料虾壳中氯化物含量-脱盐后虾壳中氯化物含量)/原料虾壳中氯化物含量。虾壳中的盐含量的测定，按照《食品中氯化物的测定》(gb5009.44-2016)方法进行，虾壳中钙含量测定按照《食品中钙的测定》(gb5009.92-2016)方法进行，虾壳中的虾红素、甲壳素制备得率按照文献方法进行。

通过预试验先设定选取浸泡时间、浸泡温度、液料比、超声处理时间等4个单因素。在浸泡温度55℃，液料比10：1，超声时间10分钟条件下，考察不同浸泡时间(5，10，20，40，60，80分钟)对虾壳脱盐的影响。在浸泡时间20分钟，液料比10：1，超声时间20分钟条件下，考察不同浸泡温度(25，35，45，55，65，75℃)对虾壳脱盐的影响。在浸泡温度55℃，浸泡时间20分钟，超声时间10分钟条件下，考察不同液料比(4：1，6：1，8：1，10：1，12：1，14：1)对虾壳脱盐的影响。在浸泡温度55℃，浸泡时间20分钟，液料比10：1，考察超声时间(0，5，10，15，20，25分钟)对虾壳脱盐的影响

采用excel2010对实验数据整理，采用spss19.0软件进行单因素方差分析、多重比较分析，实验数据以平均值±标准偏差()(n＝3)表示，显著性水平p＜0.05为差异显著，p＜0.01为差异极显著。

一种超声下虾壳脱盐的方法，包括以下步骤：首先，使用万能粉碎机将一部分虾壳粉碎至0.85-3mm大小，使用超微粉碎机对剩余虾壳破碎至0.025-0.1mm大小，分别称取20g不同粒径大小的虾壳粉与虾壳放入500ml的烧杯中，向烧杯中加入200ml蒸馏水，50℃恒温水浴并搅拌，超声波处理20分钟后，抽滤，将虾壳与虾壳粉分别烘干，比较不同粉碎程度对虾壳脱盐的影响。

根据不同粗细的虾壳经过相同脱盐工艺条件的处理后，脱盐后的盐分和甲壳素、虾红素的含量如表2所示。

表1粒径大小对虾壳脱盐的影响

注：不同小写字母表示差异显著。

由表1可知，随着虾壳粒径变小，虾壳脱盐率先增大后降减小，这是因为虾壳粒径大时，上面附着较多的肌肉，接触面积不够充分，造成盐的溶出缓慢；在虾壳粒径过小时，虾壳粉与水容易形成胶体状黏稠物，不利于过滤，盐分也残留在虾壳粉中，因此，优选的，将虾壳打碎成0.85mm～3mm大小的颗粒来进行脱盐。

实验例2：不同浸泡时间下的虾壳脱盐率

如实验例1所示的材料、试剂与仪器。

一种超声下虾壳脱盐的方法，包括以下步骤：称取20g粒径为0.85-3mm大小的虾壳粉，放入500ml的烧杯中，向烧杯中加入一定量的蒸馏水后，放入集热式恒温加热磁力搅拌器浸泡一定时间后，进行超声处理，处理结束后，抽滤，将虾壳烘干。

不同浸泡时间对虾壳中脱盐的影响结果如图2所示。从图中看出，随着浸泡时间的增加，虾壳脱盐率逐渐上升，当时间为20分钟时，虾壳中脱盐率开始趋于稳定(p＞0.05)，此时虾壳中的盐基本溶解到溶液中，考虑到生产中节约时间提高效率，本发明方案选取20～80分钟的浸泡时间，优选为20分钟。

实验例3：不同脱盐温度下的虾壳脱盐率

如实验例1所示的材料、试剂与仪器。

一种超声下虾壳脱盐的方法，包括以下步骤：称取20g粒径为0.85-3mm大小的虾壳粉，放入500ml的烧杯中，向烧杯中加入一定量的蒸馏水后，放入集热式恒温加热磁力搅拌器浸泡20分钟后，进行超声处理，处理结束后，抽滤，将虾壳烘干。

不同浸泡温度对虾壳脱盐的影响如图3所示。在25℃～75℃范围内，随着温度的升高，虾壳的脱盐率先上升，到55℃时开始逐渐稳定，虽然温度不断升高有助于加速分子运动，促进盐的溶出，但是当溶液体系达到平衡后，温度对虾壳脱盐影响开始不明显，反而会浪费热量，使水分挥发，考虑到实际生产中的能耗问题和操作，本发明方案选择虾壳浸泡温度选择55℃～75℃，优选为55℃。

实验例4：不同液料比下的虾壳脱盐率

如实验例1所示的材料、试剂与仪器。

一种超声下虾壳脱盐的方法，包括以下步骤：称取20g粒径为0.85-3mm大小的虾壳粉，放入500ml的烧杯中，向烧杯中加入一定量的蒸馏水后，放入55℃的集热式恒温加热磁力搅拌器，浸泡20分钟后，进行超声处理，处理结束后，抽滤，将虾壳烘干。

从图4中看出，当浸泡液与虾壳粉的质量比(以下简称液料比)为4：1(ml/g)～14:1(ml/g)范围内，虾壳脱盐率逐步增加，在液料比10：1(ml/g)时脱盐率开始趋于平稳。这是由于当水添加量很少时，虾壳粉变得黏稠，盐溶出困难，难过滤，导致脱盐率不高；当水添加量过多，液料比位于8:1至14:1之间时，体积过大，超声促进盐溶出效果开始变得不明显。

实践中考虑到液料比过大，造成资源的浪费。因此，优选的液料比为8：1(ml/g)。

实验例5：不同超声时间下的虾壳脱盐率

一种超声下虾壳脱盐的方法，包括以下步骤：称取20g粒径为0.85-3mm大小的虾壳粉，放入500ml的烧杯中，向烧杯中加入200g的蒸馏水后，放入55℃的集热式恒温加热磁力搅拌器，浸泡20分钟后，进行超声处理，处理结束后，抽滤，将虾壳烘干。

不同超声时间对虾壳脱盐效果的影响如图5所示。随着超声时间的延长，虾壳脱盐率先逐渐上升，超声10min后虾壳脱盐率趋于稳定，超声过久脱盐率有下降趋势，这可能是在一定的超声时间内，超声促进了盐的溶出，当体系达到稳定时超声效果作用不大，超声时间过久，温度会上升，促进水分的挥发，反而不利于盐分的分离。

因此，本发明方案将超声时间为10～20分钟，为节省时间，优选为10分钟。

实验例6：不同超声频率的虾壳脱盐率

如图6所示,使用不同的超声频率(20khz，28khz，37khz、40khz)进行超声脱盐，结果显示超声的频率最佳频率为37khz。

为验证本方案具有良好的脱盐效果，使用不同的方法进行脱盐，30分钟后，检测虾壳中的盐份并计算冷水浸提法、热水浸提法、超声浸提法和电渗透法等常用方法的脱盐率，对比效果如图7所示。从图中可以看出，本方法的脱盐率为(91.36±2.95)％，显著高于其他的脱盐方法，脱盐效果非常好。

此外，再使用不同的方法进行脱盐并不断检测虾壳中的盐份，当虾壳中的盐份低于2％时，记录冷水浸提法、热水浸提法、超声浸提法和电渗透法不同方法所需要的处理时间。通过各种方法所需时间的长短以检测脱盐效果。

如图8所示，脱盐达到2％之时，本方案所需时间为40分钟，显著低于其他方法所用的时间，说明本方法是一个快速的除盐方法。

通过本文建立的脱盐方法，对虾壳脱盐，脱盐前后对虾壳中氯化物、粗蛋白、甲壳素、虾红素等主要成分进行检测，其变化情况见表2。

表2脱盐前后虾壳中主要成分的含量变化

从表中可以看出，脱盐后虾壳中氯化物和粗蛋白含量有了明显的下降，钙、虾红素、甲壳素等均没有损失，反而由于杂质的去除，所占比例有所上升，表明本文优化的虾壳脱盐方法，可以用于钙、虾红素、甲壳素提取的前处理方法。

以上具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。