海蝦蝦青素的提取工藝及含量測定

陳西廣，康中一，冷江昊，黎體民

（1.中國海洋大學(xué)海洋生命學(xué)院，山東 青島 266003；2.山東省青島第二中學(xué)，山東 青島 266061）

海蝦蝦青素的提取工藝及含量測定

陳西廣1，康中一2，冷江昊2，黎體民2

（1.中國海洋大學(xué)海洋生命學(xué)院，山東 青島 266003；2.山東省青島第二中學(xué)，山東 青島 266061）

以新鮮海蝦為材料，采用單因素實(shí)驗(yàn)研究了提取溶劑、料液比、提取溫度、提取時間、提取次數(shù)對蝦青素提取效果的影響，用紫外可見分光光度法測定了不同部位蝦青素的含量，比較了煮熟蝦殼與新鮮蝦殼中蝦青素的含量變化。結(jié)果表明，乙酸乙酯是提取蝦青素的最適溶劑，最佳提取條件是：料液比1∶2（g∶mL）、提取溫度60℃、提取時間3h、提取2次。蝦殼中蝦青素含量最高，煮熟后蝦殼中蝦青素含量明顯降低。

海蝦；蝦青素；提取工藝；含量測定；紫外可見分光光度法

在螃蟹和蝦等水生甲殼生物的真皮層中分布著大量的、多數(shù)呈青黑色的色素，因此新鮮蝦蟹一般呈青色。其中的蝦青素（又稱蝦紅素、蝦黃素等）本身為鮮紅色，平時與其它色素及蛋白質(zhì)結(jié)合在一起，不能顯示紅色。加熱煮熟后，螃蟹和蝦等水生甲殼生物真皮層中的大多數(shù)色素被破壞，其結(jié)合蛋白質(zhì)也會變性分離，而蝦青素性質(zhì)相對穩(wěn)定，僅有少量分解，于是呈現(xiàn)出紅色［1－4］。

蝦青素是一種酮式類胡蘿卜素，化學(xué)名稱為3，3′－二羥基－4，4′－二酮基－β，β′－胡蘿卜素，化學(xué)結(jié)構(gòu)為：

從20世紀(jì)80年代開始，人們對蝦青素的生物學(xué)功能進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)其具有許多重要的生理功能，安全性好，因此越來越受到人們的關(guān)注。例如，蝦青素具有極強(qiáng)的色素沉積能力，陳曉明等［5］研究了富含蝦青素酵母對金魚體色的影響。余俊欣等［6］對室內(nèi)養(yǎng)殖所致白蝦體色素不足進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)在幼蝦飼料中添加蝦青素可達(dá)到增色效果。

蝦青素是萜烯類共軛長鏈抗氧化劑［7］，具有強(qiáng)抗氧化功能。di Mascio等［8］研究發(fā)現(xiàn)蝦青素具有強(qiáng)猝滅分子氧的能力，Miki等［9］證明了蝦青素抗氧化能力超過維生素E。體外細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)證明，蝦青素具有高免疫調(diào)節(jié)活性，能明顯增強(qiáng)機(jī)體局部和全身免疫力［10］?；铙w實(shí)驗(yàn)顯示，蝦青素能使小鼠增強(qiáng)白介素－1和腫瘤壞死因子α的釋放，具有抗機(jī)體炎癥和抗腫瘤作用［11］。Tanaka等［12］發(fā)現(xiàn)服用蝦青素可明顯降低小鼠膀胱癌的發(fā)生率以及大鼠口腔癌。此外，蝦青素還可能具有保護(hù)心血管及中樞神經(jīng)系統(tǒng)的作用。

作者以新鮮海蝦為原料，探討了蝦青素提取工藝，并比較了不同部位蝦青素的含量。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料與儀器

鮮海蝦，市售；蝦青素標(biāo)樣。

紫外可見分光光度計，上海精密科學(xué)儀器廠。

1.2 蝦殼中蝦青素的提取

將市售鮮海蝦進(jìn)行剝殼分離，整個蝦體分為蝦殼、蝦頭和蝦腹3部分。蝦殼中蝦青素的提取工藝流程見圖1。

圖1 從蝦殼中提取蝦青素的工藝流程Fig.1 Extraction process of astaxanthin from shrimp shells

蝦殼軟化：新鮮海蝦剝殼去肉洗凈，用熱風(fēng)吹干（控制溫度低于80℃），稱量；將干蝦殼用2mol·L－1醋酸浸泡10h。過濾，用清水洗至中性，干燥。

除去蛋白質(zhì)：將軟化干燥的蝦殼用粉碎機(jī)粉碎，過150目篩，在pH值2.5、溫度50℃條件下用胃蛋白酶水解2h，除去蛋白質(zhì)，抽濾，水洗濾渣至中性，于50℃下真空干燥。

浸泡提?。悍Q取一定量的去蛋白蝦殼粉，轉(zhuǎn)入蒸餾燒瓶中，加入適量體積的溶劑，攪拌，控制一定溫度浸提一定時間，過濾，去渣，冷卻，得蝦青素提取液。

1.3 蝦頭部、蝦腹部中蝦青素的提取

蝦頭部、蝦腹部中蝦青素的提取方法同1.2，只是去掉第一步蝦殼的軟化，直接進(jìn)行第二步。

1.4 蝦青素標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制：精密稱取20mg蝦青素標(biāo)樣，用少量乙酸乙酯溶解，并轉(zhuǎn)移至容量瓶中，定容至100 mL，得濃度為200mg·L－1的標(biāo)準(zhǔn)溶液。使用時用乙酸乙酯稀釋成20mg·L－1、16mg·L－1、12mg· L－1、10mg·L－1、8mg·L－1、6mg·L－1、4mg· L－1、2mg·L－1等一系列濃度的蝦青素標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別在蝦青素乙酸乙酯溶液的最大吸收波長474nm處測定吸光度。以蝦青素濃度為橫坐標(biāo)、吸光度為縱坐標(biāo)作圖，繪制蝦青素標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.5 單因素實(shí)驗(yàn)

1.5.1 提取溶劑的選擇

稱取2.0g經(jīng)過處理的蝦殼粉6份，分別加入10 mL乙醇、丙酮、石油醚、乙酸乙酯、異丙醇、二氯甲烷，常溫下浸泡提取2h，旋蒸濃縮后干燥，溶解于10mL石油醚中，在蝦青素石油醚溶液的最大吸收波長468 nm處測定吸光度。

1.5.2 提取溶劑用量的選擇

稱取1.5g經(jīng)過處理的蝦殼粉5份，分別加入乙酸乙酯1.5mL、3.0mL、4.5mL、6.0mL和7.5mL［即料液比（g∶mL，下同）為1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5］，常溫下浸泡提取2h，旋蒸濃縮后干燥，將溶液濃縮至相同體積，在474nm處測定吸光度。

1.5.3 浸泡提取溫度的確定

稱取1.5g經(jīng)過處理的蝦殼粉8份，加入3.0mL乙酸乙酯，分別置于20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃的水浴中，浸泡提取3h，快速冷卻至室溫過濾，測定吸光度。

1.5.4 浸泡提取時間的確定

稱取1.5g經(jīng)過處理的蝦殼粉5份，加入3.0mL乙酸乙酯，分別在60℃水浴中浸泡提取1h、2h、3h、4h、5h，快速冷卻至室溫過濾，測定吸光度。

1.5.5 最適提取次數(shù)的選擇

稱取1.5g經(jīng)過處理的蝦殼粉3份，加入3.0mL乙酸乙酯，60℃浸泡提取3h，快速冷卻至室溫過濾；濾渣重新加入3.0mL乙酸乙酯，重復(fù)提取4次，分別在474nm處測定吸光度。

1.6 不同部位蝦青素含量的測定

分別稱取干燥后的蝦殼粉1.5g、蝦頭部5.0g、蝦腹部25.0g，按照單因素實(shí)驗(yàn)得到的最優(yōu)條件浸泡提取蝦青素，合并提取液，減壓濃縮至2mL，測定吸光度，由標(biāo)準(zhǔn)曲線計算蝦青素含量。

1.7 煮熟蝦殼中蝦青素含量的測定

煮熟后蝦殼中蝦青素提取方法是：首先將新鮮海蝦整體煮熟，再進(jìn)行剝殼分離，只取其中的蝦殼，其余步驟同1.2，提取條件采用1.5單因素實(shí)驗(yàn)得到的最優(yōu)條件，由標(biāo)準(zhǔn)曲線計算蝦青素含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 溶劑對提取效果的影響（圖2）

圖2 溶劑對提取效果的影響Fig.2 Effect of solvents on extraction efficiency

由圖2可以看出，不同溶劑的提取效果相差較大，其順序?yàn)椋阂宜嵋阴ィ颈井惐迹径燃淄椋疽掖迹臼兔选Ｆ渲?，乙酸乙酯的提取效果最好，故選擇適宜的溶劑為乙酸乙酯。

2.1.2 料液比對提取效果的影響（圖3）

由圖3可以看出，當(dāng)料液比從1∶1變化為1∶2時，即隨著溶劑乙酸乙酯用量的增加，提取的蝦青素含量有較大提高；而繼續(xù)增加溶劑用量時，蝦青素含量提高不大。故選擇適宜的料液比為1∶2。

2.1.3 提取溫度對提取效果的影響（圖4）

由圖4可以看出，當(dāng)提取溫度較低時，隨著提取溫度的升高，吸光度逐漸增大，60℃時吸光度最大；之后隨著提取溫度的升高，吸光度逐漸減小，提取溫度越高下降越快。在50～70℃之間吸光度變化較緩慢。故選擇適宜的提取溫度為60℃。

圖3 料液比對提取效果的影響Fig.3 Effect of solid－liquid ratio on extraction efficiency

圖4 提取溫度對提取效果的影響Fig.4 Effect of extraction temperature on extraction efficiency

2.1.4 提取時間對提取效果的影響（圖5）

圖5 提取時間對提取效果的影響Fig.5 Effect of extraction time on extraction efficiency

由圖5可以看出，隨著提取時間的延長，提取液的吸光度顯著增加，3h后增加緩慢。故選擇適宜的提取時間為3h。

2.1.5 提取次數(shù)對提取效果的影響

取3份蝦殼樣品A、B、C，以乙酸乙酯重復(fù)提取4次，測定吸光度，結(jié)果如表1所示。

由表1可知，蝦殼經(jīng)過第1、2次乙酸乙酯提取后，95%以上的蝦青素已經(jīng)被提取出，第3、4次提取得到的蝦青素很少，綜合考慮，提取2次較適宜。

表1 提取次數(shù)對提取效果的影響Tab.1 Effect of extraction times on extraction efficiency

綜上，確定從蝦殼中提取蝦青素的適宜條件為：以乙酸乙酯為溶劑，料液比為1∶2（g∶mL），在60℃下提取3h，重復(fù)提取2次。在此工藝條件下，可得到較好的提取效果，獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 各部位蝦青素含量的測定結(jié)果（表2）

表2 蝦不同部位的蝦青素含量Tab.2 Astaxanthin content in different parts of shrimp

從表2可知，蝦青素在蝦殼中含量最高，頭部也含有一定量的蝦青素，而腹部幾乎不含，這也解釋了為什么煮熟的蝦的腹部一般不顯紅色的原因。

2.3 煮熟后蝦殼中蝦青素含量的測定結(jié)果

煮熟后蝦殼的乙酸乙酯提取液在474nm測定吸光度并計算蝦青素含量，結(jié)果如表3所示。

表3 新鮮蝦殼與煮熟蝦殼中蝦青素含量比較Tab.3 Comparison of astaxanthin contents in fresh and cooked shrimp shell

由表3可知，新鮮海蝦蝦殼的蝦青素含量高于煮熟的海蝦，原因是高溫會破壞部分蝦青素，導(dǎo)致蝦青素含量下降。

3 結(jié)論

對海蝦蝦青素的提取條件、蝦各部位蝦青素的含量、煮熟后蝦殼中蝦青素的含量變化等進(jìn)行了探討。結(jié)果表明，乙酸乙酯是適宜的提取溶劑，最佳提取條件為：料液比1∶2（g∶mL）、提取溫度60℃、提取時間3h、提取2次。在蝦頭、蝦殼和蝦腹各部位中，蝦殼的蝦青素含量最高，腹部幾乎不含蝦青素。煮熟后的海蝦蝦殼中蝦青素含量明顯降低，說明高溫會破壞蝦青素，這對于蝦青素的高效提取分離收集具有指導(dǎo)性意義。

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Extraction Technology and Content Determination of Astaxanthin in Shrimp

CHEN Xi－guang1，KANG Zhong－yi2，LENG Jiang－h(huán)ao2，LI Ti－min2
（1.College of Marine Life，Ocean University of China，Qingdao 266003，China；
2.Qingdao No.2 Middle School of Shandong Province，Qingdao 266061，China）

The astaxanthin was extracted from fresh shrimp.The effects of extraction solvent，solid－liquid ratio，extraction time，extraction temperature and extraction times on astaxanthin extraction efficiency were investigated by single factor experiment.And the astaxanthin contents of different parts of shrimp were measured by UV－Vis spectrophotometry，the astaxanthin contents in fresh and cooked shrimp shell were compared.The results showed that，ethyl acetate was the most suitable solvent，the optimal extraction conditions were as follows：extracting for 3heach time at 60℃with solid－liquid ratio of 1∶2（g∶mL），extracting twice.The highest astaxanthin content was in shrimp shell.The astaxanthin content decreased obviously in cooked shrimp shell.

shrimp；astaxanthin；extraction technology；content determination；UV－Vis spectrophotometry

TQ 914.2

A

1672－5425（2015）01－0046－04

中國海洋大學(xué)—青島二中“起航計劃”資助項(xiàng)目

2014－09－27

陳西廣（1963－），男，山東曹縣人，博士，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向：生物化學(xué)、海洋生物，E－mail：xgchen＠ouc.edu.cn。

10.3969／j.issn.1672－5425.2015.01.011