太平洋磷蝦油脂提取工藝及其脂肪酸成分分析

孫艷賓，劉 云*，陳洪基，姜國(guó)良，吳志強(qiáng)

（中國(guó)海洋大學(xué)海洋生命學(xué)院，山東 青島 266003）

太平洋磷蝦隸屬于節(jié)肢動(dòng)物門(mén)，甲殼綱，真蝦總目，磷蝦目，纓足磷蝦科，磷蝦屬，游泳和攝食能力較強(qiáng)，廣泛分布于遠(yuǎn)東海域、黃海，為北太平洋亞北極區(qū)的優(yōu)勢(shì)種磷蝦[1]。目前太平洋磷蝦主要用作水產(chǎn)動(dòng)物餌料及添加劑，加工粗糙，增值很低[2]。從水產(chǎn)品中提取多不飽和脂肪酸一直是科學(xué)家們的研究熱點(diǎn)，二十碳五烯酸（eicosapntemacnioc acid，EPA）、二十二碳六烯酸（docosahexaenoic acid，DHA）是人體的必需脂肪酸，具有防治心血管疾病、益智、抗炎癥、抗過(guò)敏、增強(qiáng)視力等多種功能[3-8]。太平洋磷蝦中含豐富的EPA和DHA，具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。但目前對(duì)太平洋磷蝦的研究主要集中在蛋白質(zhì)和生態(tài)學(xué)方面[9-12]，關(guān)于脂質(zhì)方面的報(bào)道較少，通過(guò)采用Folch 法從太平洋磷蝦中提取總脂，提取率為15.16%[13]。本研究采用正交試驗(yàn)對(duì)太平洋磷蝦油的溶劑提取進(jìn)行研究，確定了適宜的工藝條件，并對(duì)太平洋磷蝦油的理化特性和脂肪酸組成進(jìn)行了測(cè)定和分析。該研究旨在為太平洋磷蝦油的加工和應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)，為太平洋磷蝦的綜合利用開(kāi)辟新的途徑。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

太平洋磷蝦2013年3月29號(hào)于山東威海石島海域捕獲，真空干燥后粉碎待用。

石油醚（分析純）、異丙醇（分析純）、正己烷（分析純）、丙酮（分析純）、乙酸乙酯（分析純）、環(huán)己烷（分析純）等：天津市廣成化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

Rotavapor R-3旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：瑞士BUCHI公司；SHZ-D循環(huán)水式真空泵：鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司；電熱恒溫水浴鍋：龍口市先科儀器公司；DZK-60500真空干燥箱：上海?，斣囼?yàn)設(shè)備有限公司；BS-11OS型精密電子天平：德國(guó)Sartorius公司；WFJ2000型可見(jiàn)光分光光度計(jì)：尤尼柯儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 太平洋磷蝦油提取工藝流程

1.3.2 太平洋磷蝦油理化指標(biāo)測(cè)定

水分測(cè)定參照GB/T 5009.3—2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分的測(cè)定》，磷脂含量測(cè)定參照GB/T 5537—2008《糧油檢驗(yàn)磷脂含量的測(cè)定》，過(guò)氧化值含量測(cè)定參照GB/T 5538—2005《動(dòng)植物油脂過(guò)氧化值測(cè)定》，酸值測(cè)定參照GB/T 5530—2005《動(dòng)植物油脂酸值和酸度測(cè)定》，皂化值測(cè)定參照GB/T 5534—2008《動(dòng)植物油脂皂化值的測(cè)定》，氟含量測(cè)定參照GB/T 5009.18—2003《食品中氟的測(cè)定》，蝦青素含量測(cè)定采用分光光度檢測(cè)法[15]。

1.3.3 油脂提取率計(jì)算

式中：m1為提取出的油脂質(zhì)量，g；m2為試驗(yàn)所用的干太平洋磷蝦蝦粉的質(zhì)量，g。

1.3.4 脂肪酸組成測(cè)定

委托上海市糧油制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站依據(jù)GB/T17376—2008《動(dòng)植物油脂脂肪酸甲酯制備》，GB/T 17377—2008《動(dòng)植物油脂脂肪酸甲酯氣相色譜分析》進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 太平洋磷蝦油主要成分測(cè)定結(jié)果

太平洋磷蝦油理化指標(biāo)測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 太平洋磷蝦油理化指標(biāo)測(cè)定Table 1 Physicochemical indicators of Euphausia pacifica oil

從表1可看出，太平洋磷蝦油磷脂含量較高，磷脂可以預(yù)防和減少脂肪肝的發(fā)生。皂化值在正常的范圍內(nèi)，說(shuō)明長(zhǎng)鏈脂肪酸較多；酸值過(guò)高，容易腐敗，不易常溫儲(chǔ)存。

2.2 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 提取試劑對(duì)提取效果的影響

依據(jù)文獻(xiàn)[14-16]，分別選擇石油醚（20 ℃條件下試驗(yàn)）、正己烷、丙酮、乙酸乙酯、異丙醇、環(huán)己烷、體積分?jǐn)?shù)95%的乙醇7種試劑，料液比1∶10（g∶mL），溫度55 ℃，浸提時(shí)間3 h后抽濾，提取液轉(zhuǎn)移到旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中回收溶劑，得油脂提取物，計(jì)算油脂提取率，每組試驗(yàn)重復(fù)3次，求平均值，結(jié)果如圖1所示。

圖1 提取試劑對(duì)太平洋磷蝦油提取效果的影響Fig.1 Effect of extraction solvent on extraction yield of Euphausia pacifica oil

從圖1可知，所選7種提取劑的蝦油油提取率大小順序?yàn)椋后w積分?jǐn)?shù)95%的乙醇＞異丙醇＞正己烷＞乙酸乙酯＞丙酮＞石油醚＞環(huán)己烷，體積分?jǐn)?shù)95%的乙醇提取率最高；從提取劑的價(jià)格看，體積分?jǐn)?shù)95%的乙醇的市場(chǎng)價(jià)格最低，并且在以上各種有機(jī)溶劑中對(duì)人體傷害和環(huán)境污染最小，因此以體積分?jǐn)?shù)95%的乙醇作為提取溶劑。

2.2.2 提取溫度對(duì)提取效果的影響

選擇體積分?jǐn)?shù)95%的乙醇作為提取溶劑，料液比為1∶10（g∶mL），分別在25 ℃、35 ℃、45 ℃、55 ℃、65 ℃、75 ℃條件下密閉浸提3 h，提取液轉(zhuǎn)移到旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中回收溶劑，得油脂提取物，計(jì)算油脂提取率，每組試驗(yàn)重復(fù)3次，求油脂提取率平均值，結(jié)果如圖2所示。

圖2 提取溫度對(duì)太平洋磷蝦油提取效果的影響Fig.2 Effect of extraction temperature on extraction yield of Euphausia pacifica oil

從圖2可知，在所選擇的溫度范圍內(nèi)，油脂提取率隨溫度的升高而增加，且增幅較大。但是當(dāng)提取溫度＞55℃以后，提取率增加不明顯，甚至略有下降。原因是隨著提取溫度的升高，溶劑擴(kuò)散加快，但是隨著溫度過(guò)高時(shí)，體積分?jǐn)?shù)95%的乙醇揮發(fā)加快，在太平洋磷蝦粉顆粒表面會(huì)形成一個(gè)汽化層，阻礙了油脂分子的擴(kuò)散，同時(shí)溫度過(guò)高能源消耗也過(guò)高，成本增加。綜合考慮提取溫度選擇55 ℃為宜。

2.2.3 提取料液比對(duì)提取效果的影響

選擇料液比為1∶5，1∶7.5，1∶10，1∶12.5，1∶15，1∶17.5（g∶mL）的體積分?jǐn)?shù)95%的乙醇溶液，在55 ℃密閉浸提3 h，提取液轉(zhuǎn)移至旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中回收溶劑，得油脂提取物，計(jì)算油脂提取率，每組試驗(yàn)重復(fù)3次，求平均值，結(jié)果如圖3所示。

圖3 料液比對(duì)太平洋磷蝦油提取效果的影響Fig.3 Effect of material to solvent ratio on extraction yield of Euphausia pacifica oil

從圖3可知，料液比＜1∶10（g∶mL）時(shí)，隨著料液比值的減少，提取率逐漸提高。原因是料液比越小，料液內(nèi)外的濃度差值就越大，油脂的提取越充分；料液比＞1∶10（g∶mL）時(shí)，隨著料液比的增大，油脂的提取率基本不再增大，過(guò)量的提取溶劑會(huì)使后期處理的量增大，造成人力與物力資源的浪費(fèi)，因此選擇料液比為1∶10（g∶mL）為宜。

2.2.4 提取時(shí)間對(duì)提取效果的影響

選擇體積分?jǐn)?shù)95%的乙醇溶液，料液比為1∶10（g∶mL），在55 ℃條件下分別密閉浸提1 h、2 h、3 h、4 h、5 h、6 h，提取液轉(zhuǎn)移到旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中回收溶劑，得油脂提取物，計(jì)算油脂提取率，每組試驗(yàn)重復(fù)3次，求平均值，結(jié)果如圖4所示。

圖4 提取時(shí)間對(duì)太平洋磷蝦油提取效果的影響Fig.4 Effect of extraction time on extraction yield of Euphausia pacifica oil

從圖4可知，油脂提取率隨著提取時(shí)間的延長(zhǎng)變化較大，當(dāng)浸提時(shí)間＞5 h，提取率隨時(shí)間的延長(zhǎng)趨于平穩(wěn)。浸提初期，料液內(nèi)外濃度差比較大，浸提過(guò)程很快，時(shí)間延長(zhǎng)，內(nèi)外濃度差逐步縮小，擴(kuò)散速度變慢，提取率也因此趨于平緩。為節(jié)約時(shí)間，將提取時(shí)間定為5 h。

2.3 正交試驗(yàn)結(jié)果

從單因素考察結(jié)果來(lái)看，體積分?jǐn)?shù)95%乙醇的提取效果最好，提取溫度55 ℃以上提取率增加不明顯，提取時(shí)間5 h以上，提取效率趨于平緩，所以在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇體積分?jǐn)?shù)95%乙醇為提取劑，選擇提取溫度（A），提取時(shí)間（B），料液比（C）為考察因素，油脂提取率為考察指標(biāo)，進(jìn)行L16（45）正交試驗(yàn)，因素水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表2。正交試驗(yàn)結(jié)果與分析見(jiàn)表3，方差分析見(jiàn)表4。

表2 太平洋磷蝦油提取條件優(yōu)化正交試驗(yàn)因素與水平Table 2 Factors and levels of orthogonal experiment for Euphausia pacifica oil extraction conditions optimization

表3 太平洋磷蝦油提取條件優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果與分析Table 3 Results and analysis of orthogonal experiment for Euphausia pacifica oil extraction conditions optimization

由表3 可知，各因素對(duì)提取效果的影響程度依次為A（溫度）＞B（時(shí)間）＞C（料液比）。極差分析得到的最優(yōu)組合為A4B4C4，而由正交試驗(yàn)直觀(guān)分析結(jié)果最優(yōu)組合為第12號(hào)組試驗(yàn)：A3B4C2。因此對(duì)A4B4C4和A3B4C2進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證試驗(yàn)，得到A4B4C4和A3B4C2提取效率分別是21.04%和22.67%，因此最佳組合是A3B4C2，即提取溫度為55 ℃，提取時(shí)間為5 h，料液比為1∶10（g∶mL）。

表4 正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析Table 4 Variance analysis of orthogonal experiments results

從表4分析結(jié)果可看出，三種因素對(duì)油脂提取率影響程度各不相同，因素A的P＜0.01，因素A對(duì)試驗(yàn)影響結(jié)果極顯著；因素B的P＜0.05，因素B對(duì)試驗(yàn)影響結(jié)果顯著；因素C的P＞0.1，對(duì)提取率影響不顯著。

2.4 太平洋磷蝦油酸組成分析

由表5結(jié)果可知，通過(guò)氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)對(duì)太平洋磷蝦油脂脂肪酸組成進(jìn)行分析，共鑒定出12種脂肪酸，其中飽和脂肪酸成分共4種，總含量為26.00%，不飽和脂肪酸成分8種，總含量為55.90%。95%乙醇提取物中含有比較豐富的多不飽和脂肪酸，其中EPA、DHA含量分別為16.7%和15.2%，可作為EPA、DHA的提取原料。

表5 太平洋磷蝦油脂中脂肪酸組成分析結(jié)果Table 5 Analysis results of fatty acids component of Euphausia pacifica oil%

3 結(jié)論

采用溶劑浸提法提取太平洋磷蝦脂溶性成分，通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)，獲得的最佳提取工藝為體積分?jǐn)?shù)95%乙醇作為提取劑，提取溫度為55 ℃，提取時(shí)間為5 h，料液比為1∶10（g∶mL），在此最佳提取條件下，油脂提取率為22.67%。

通過(guò)氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)對(duì)油脂中脂肪酸成分和含量進(jìn)行了分析，太平洋磷蝦油的脂肪酸組成為：豆蔻酸，棕櫚酸，硬脂酸，花生酸，棕櫚一烯酸，油酸，花生一烯酸，亞油酸，亞麻酸，二十碳五烯酸（EPA），二十二碳五烯酸，二十二碳六烯酸（DHA）。其中飽和脂肪酸含量26.00%，不飽和脂肪酸為55.90%。EPA、DHA含量分別為為16.7%和15.2%。比市場(chǎng)上熱銷(xiāo)的魚(yú)油中的含量高得多，與在魚(yú)油中以甘油三脂或脂肪酸乙酯形式存在不同，在太平洋磷蝦油中主要以磷脂的形式存在[12]。此外還含有人體必需的多不飽和脂肪酸亞油酸（C18∶2）和亞麻酸（C18∶3）。因此，太平洋磷蝦油是一種很好的保健油脂，具有很好的開(kāi)發(fā)應(yīng)用前景。

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