分馏技术对空心褐蟹（Cancer pagurus）高蛋白产物营养特性的影响机制研究

《Food and Bioprocess Technology》：Effect of Fractionation Technology on Nutrient Profile of Protein-Rich Ingredients from Hollow Brown Crab (Cancer pagurus)

本研究针对褐蟹加工副产物的资源浪费问题，系统比较了机械分离（MS）与碱性pH-shift两种分馏技术对蟹肉蛋白产物营养组分的影响。结果表明，pH-shift法能更高效富集蛋白质和维生素D，降低灰分及重金属砷含量；而MS法则更好地保留了n-3多不饱和脂肪酸（PUFA）和维生素B12。该研究为海洋副产物高值化利用提供了关键技术依据，对可持续食品开发具有重要意义。

　　

随着全球海鲜需求快速增长，如何高效利用加工副产物成为食品工业可持续发展的关键挑战。褐蟹（Cancer pagurus）作为欧洲重要经济蟹种，其蟹钳仅占体重不足10%，剩余90%的蟹体常因结构复杂难以利用而被废弃。尤其冬季蟹体肉少空心化，几乎全被丢弃。这些副产物实则富含优质蛋白、长链n-3多不饱和脂肪酸（LC n-3 PUFA）及微量营养素，开发其回收技术极具潜力。

为突破蟹壳限制肉质提取的瓶颈，瑞典查尔默斯理工大学Mehdi Abdollahi团队在《Food and Bioprocess Technology》发表研究，系统对比机械分离（MS）与碱性pH-shift加工两种技术对空心褐蟹蛋白产物营养特性的影响。研究创新性地引入预处理（蒸煮/清理内脏）变量，全面评估了宏观营养成分、氨基酸谱、脂肪酸组成、维生素（D、B₁₂）、矿物质及重金属（镉、汞、铅、砷）的分布规律。

关键技术方法包括：采用BAADER 600机械分离器（孔径2 mm）提取蟹肉；基于蛋白碱溶（pH 10）-等电点沉淀（pH 5）原理的pH-shift法提取蛋白；利用HPLC-MS、GC-MS、原子吸收光谱等技术分析营养成分与污染物。样本来源于2020年3月瑞典西海岸采集的空心褐蟹，分设全蟹与去内脏/蟹壳的“清洁蟹”两组，对比生/熟状态处理效果。

粗成分分析

pH-shift法产物蛋白质含量显著高于MS法，清洁蟹蛋白 isolate 较MSM提高53%（表1）。全蟹样本脂质含量为清洁蟹的2–3倍，印证肝胰腺为主要脂质储库。pH-shift法高效去除蟹壳灰分，使产物灰分降至0.37–0.38% ww，而MSM因壳碎片残留灰分达3.24–6.12%。

氨基酸组成

两种技术均提升必需氨基酸（EAA）含量，但pH-shift法产物EAA/总氨基酸比值更高（表2）。清洁蟹蛋白 isolate 的EAA组成符合成人需求，但蛋氨酸和苯丙氨酸未达婴儿标准，提示需搭配互补蛋白源。

脂肪酸组成

全蟹样本总脂肪酸（FA）、饱和脂肪酸（SFA）、单不饱和脂肪酸（MUFA）及n-3/n-6 PUFA均高于清洁蟹（表3）。MSM（尤其熟蟹）保留更多n-3 PUFA（如EPA、DHA），而pH-shift法因磷脂流失导致n-3 PUFA降低8.5%。n-3/n-6比值在清洁蟹产物中更优（2.9–3.6），凸显肌肉脂质营养价值。

维生素分析

pH-shift法全蟹产物维生素D含量最高（0.14 μg/100 g DW），与脂质富集趋势一致（图2A）。维生素B₁₂在MSM全蟹中浓度最高（137.5 μg/100 g DW），pH-shift法全蟹 isolate 达102.5 μg/100 g DW（图2B），反映肝胰腺的B₁₂储库作用。

矿物质与重金属

pH-shift法显著降低钠、钾、钙、镁、硒、碘等水溶性矿物质（表4）。镉在清洁蟹产物中降低十倍，主要富集于肝胰腺（图3A）；汞因与蛋白巯基结合，在pH-shift产物中浓度更高（图3C）；砷（以水溶性砷甜菜碱为主）经pH-shift法降低4–5倍（图3D）。

结论与意义

本研究首次系统揭示分馏技术与预处理对蟹副产物营养谱的协同影响（表5）。pH-shift法凭借高效壳渣分离能力，产出高蛋白、低灰分、低砷产物，适于高值食品开发；MS法则以低成本优势保留更多n-3 PUFA和B₁₂，适用于营养强化食材。全蟹加工最大化脂溶性营养素回收，而清洁处理提升蛋白质纯度并降低镉污染。该研究为海洋资源精准增值提供了理论依据与技术路径，对推动循环食品经济具有重要实践价值。