4 種蝦脂肪的提取及其脂肪酸組成的氣相色譜分析

周 莉，叢寶磊，侯 雙，曾曉雄*

（南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，江蘇 南京 210095）

4 種蝦脂肪的提取及其脂肪酸組成的氣相色譜分析

周 莉，叢寶磊，侯 雙，曾曉雄*

（南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，江蘇 南京 210095）

采用混合有機溶劑法從南極磷蝦、對蝦、河蝦和羅氏蝦中提取脂肪，分別考察提取溶劑、提取時間、料液比和提取溫度對蝦脂肪得率的影響，確定蝦脂肪的最佳提取條件為：提取溶劑為石油醚-乙酸乙酯（2∶1，V/V）、提取時間60 min、料液比1∶5（g/mL）、提取溫度50 ℃。在此條件下南極磷蝦、對蝦、河蝦和羅氏蝦的脂肪得率分別為4.39%、2.80%、2.98%和3.30%。采用氣相色譜法分析4 種蝦脂肪的脂肪酸組成，結(jié)果表明，4 種蝦脂肪的不飽和脂肪酸含量較高，且都在60%以上，其中單不飽和脂肪酸的含量為17.08%～34.23%，多不飽和脂肪酸的含量為36.89%～48.28%。4 個蝦品種間脂肪的脂肪酸組成和含量存在一定的差異，南極磷蝦的二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸總量最高，達31.27%，而河蝦的油酸和花生四烯酸的含量最高。

蝦脂肪；提取；脂肪酸；氣相色譜

不飽和脂肪酸是對身體健康至關(guān)重要的一類脂肪酸，具有抗炎癥、降低膽固醇水平、預(yù)防動脈粥樣硬化等功能[1-3]。不飽和脂肪酸分為單不飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸，其中多不飽和脂肪酸包括ω-3族脂肪酸和ω-6族脂肪酸，兩者的區(qū)別在于第一個雙鍵出現(xiàn)在碳鏈甲基端的位置不同。這類脂肪酸在人體內(nèi)不能正常合成，只能從食物中攝取，因此被認為是人體的必需脂肪酸。蝦富含不飽和脂肪酸，尤其是ω-3族脂肪酸，如二十碳五烯酸（eicosapentaenoic acid，EPA）和二十二碳六烯酸（docosahexaenoic acid，DHA）等[4-6]，因此，蝦是人體不飽和脂肪酸的重要來源之一。

蝦可分為淡水蝦和海水蝦。河蝦（Macrobranchium nipponense）和羅氏蝦（Macro brachium rosenbergii）屬于淡水蝦，隸屬于節(jié)肢動物門，甲殼綱，十足目，長臂蝦科[7-8]，廣泛分布于江河、湖泊、水庫和池塘中，是優(yōu)質(zhì)的淡水蝦類，肉質(zhì)緊密細嫩。對蝦（Penaeuschinesis），又名東方對蝦，為廣溫廣鹽海產(chǎn)動物，隸屬于節(jié)肢動物門、甲殼綱、十足目、對蝦科。對蝦是世界三大名蝦之一，是中國海的特有品種，為分布最廣的對蝦類，主要分布在黃海、渤海和朝鮮西部沿海。對蝦體長大而側(cè)扁，甲殼薄，光滑透明，雌體青藍色，雄體呈棕黃色，形態(tài)美、風(fēng)味獨特[9]。南極磷蝦（Euphausia superba）隸屬節(jié)肢動物門、甲殼綱、磷蝦目，廣泛分布在南冰洋的南極洲水域。據(jù)統(tǒng)計，南極磷蝦每年的捕撈量為1300萬t。南極磷蝦估計生物量為4000～15 500萬t，其可持續(xù)捕撈量為700～2 000萬t[10-12]，已成為備受關(guān)注的潛在漁業(yè)資源。

本研究利用混合溶劑在不同的條件下提取河蝦、羅氏蝦、對蝦和南極磷蝦的脂肪，考察提取溶劑、提取時間、料液比和提取溫度對脂肪得率的影響，優(yōu)化提取工藝，并比較4 種蝦的脂肪得率，最后采用氣相色譜（gas chromatography，GC）法比較分析4 種蝦脂肪的脂肪酸組成。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

南極磷蝦肉由遼寧省大連海洋漁業(yè)集團提供，于－20 ℃冰箱保存；河蝦、羅氏蝦和對蝦購于南京市蘇果超市。

正己烷、無水乙醇、乙酸乙酯、石油醚 南京化學(xué)試劑有限公司；37 種脂肪酸甲酯混合標(biāo)準品 美國Sigma公司。

1.2 儀器與設(shè)備

Heidolph Laborota 4000真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 德國Heidolph公司；LyoQuest-55真空冷凍干燥機 西班牙Telstar公司；GC-2010 Plus 日本島津公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品處理

河蝦、羅氏蝦和對蝦去除蝦殼和蝦頭后得到的蝦肉和南極磷蝦肉，分別剁碎后置于真空冷凍干燥儀中干燥，經(jīng)冷凍干燥后的蝦粉用打粉機磨成粉后置于－20 ℃冰箱保存[13-14]。

1.3.2 4 種蝦脂肪的提取

稱取一定量的蝦粉，選用合適的提取溶劑，在一定的料液比、提取時間和提取溫度條件下提取蝦脂肪。8 500 r/min離心10 min后過濾得到萃取溶液，然后，將其置于真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)去除有機溶劑，接著置于氮氣下吹干得到蝦脂肪。分別考察提取溶劑、提取時間、料液比和提取溫度對脂肪得率的影響。脂肪得率的計算見式（1）。每種樣品重復(fù)分析3 次，結(jié)果用±s表示。

式中：m1為蝦脂肪的質(zhì)量/g；m2為蝦粉的質(zhì)量/g。

1.3.3 脂肪酸組成的氣相色譜分析

1.3.3.1 樣品處理

取少量的蝦脂肪加入3 mL 0.5 mol/L氫氧化鉀-甲醇溶液，在水浴鍋55 ℃回流20 min，加入3 mL 13%三氟化硼-甲醇溶液在55 ℃水浴回流20 min，然后加入1 mL正庚烷萃取。最后加入飽和NaCl溶液，分層后取上清液脫水后用于GC分析[15]。

1.3.3.2 色譜條件

色譜柱：SP 2560（0.25 mm×100 m，0.20 μm）；FID檢測器，柱溫：140 ℃以5 ℃/min升至220 ℃，進樣口溫度：280 ℃，檢測器溫度：285 ℃；柱前壓力，空氣：40 kPa、氫氣：400 kPa；載氣：高純氮氣。利用37 種脂肪酸甲酯混合標(biāo)準品判斷各峰對應(yīng)的脂肪酸，結(jié)合峰面積歸一化法計算其相對含量。脂肪酸含量的計算見式（2）：

式中：A為單個脂肪酸對應(yīng)的峰面積；ΣA為所有脂肪酸對應(yīng)的峰面積之和。

2 結(jié)果與分析

2.1 蝦脂肪提取工藝的優(yōu)化

以南極磷蝦為樣品，摸索優(yōu)化脂肪提取工藝條件，然后將該條件用于河蝦、對蝦和羅氏蝦的脂肪提取，比較分析4 種蝦的脂肪得率。

2.1.1 提取溶劑的選擇

為了將蝦脂肪中的極性脂和非極性脂充分地提取出來，在提取溫度50 ℃、料液比1∶5（g/mL）、提取時間60 min提取條件下，選用極性較大的有機溶劑（無水乙醇、乙酸乙酯）以及極性較弱的有機溶劑（正己烷、石油醚）進行提取，各溶劑組合為正己烷-乙酸乙酯（2∶1，V/V）、正己烷-無水乙醇（2∶1，V/V）和石油醚-乙酸乙酯（2∶1，V/V），脂肪得率分別為（3.22±0.41）%、（3.79±0.61）%、（4.39±0.72）%。可以看出，石油醚-乙酸乙酯的提取效果最好，在所選試劑中，石油醚能較好地將南極磷蝦中的非極性脂類提取出來，乙酸乙酯則把其中的極性脂提取出來，從而脂肪得率較高。

2.1.2 提取時間對提取效果的影響

控制提取溫度50 ℃、料液比1∶5（g/mL）、提取劑石油醚-乙酸乙酯（2∶1，V/V），提取時間分別為30、60、90 min進行單因素試驗，結(jié)果如圖1所示。

圖1 提取時間對蝦脂肪得率的影響Fig.1 Effect of extraction time on the yield of shrimp lipid

由圖1可知，隨著提取時間的延長，南極磷蝦的脂肪得率是逐漸提高的，但是60 min和90 min時的得率相差不明顯，考慮到時間過長會造成蝦脂肪氧化，所以選擇60 min為最佳提取時間。

2.1.3 料液比對提取效果的影響

控制提取劑石油醚-乙酸乙酯（2∶1，V/V）、提取溫度50 ℃、提取時間60 min，選擇料液比為1∶4、1∶5、1∶6和1∶7（g/mL）提取蝦脂肪，考察料液比對提取率的影響。結(jié)果如圖2所示。料液比對蝦脂肪得率的影響不是很大，變化較平緩，但是料液比為1∶5時，蝦脂肪得率最大，所以選擇料液比1∶5為最佳料液比。

圖2 料液比對蝦脂肪得率的影響Fig.2 Effect of ratio of solid to liquid on the yield of shrimp lipid

2.1.4 提取溫度對提取效果的影響

控制提取劑石油醚-乙酸乙酯（2∶1，V/V）、提取時間60 min，選擇料液比為1∶5（g/mL）時考察提取溫度對蝦脂肪得率的影響。結(jié)果如圖3所示。

圖3 提取溫度對蝦脂肪得率的影響Fig.3 Effect of extraction temperature on the yield of shrimp lipid

由圖3可知，隨著溫度的上升，脂肪得率增大。這可能是由于油脂分子在熱作用下，擴散速率提高，溶劑的溶解能力增大所致，然而溫度過高會導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性從而使油脂被包裹無法溶出，當(dāng)溫度達到50 ℃后，脂肪得率下降，所以選擇50 ℃作為最佳提取溫度。

綜上所述，得到南極磷蝦脂肪的最佳提取條件為：提取溶劑為石油醚-乙酸乙酯（2∶1，V/V）、料液比1∶5（g/mL）、提取時間60 min、提取溫度50 ℃。并將此法用于其他3 種蝦脂肪的提取中，比較4 種蝦的脂肪得率。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，南極磷蝦、對蝦、河蝦和羅氏蝦的脂肪得率分別為（4.39±0.72）%、（2.80±0.18）%、（2.98±0.12）%和（3.30±0.10）%，說明4 種蝦中南極磷蝦的脂肪得率較高，這可能與蝦的生活習(xí)性和攝食有關(guān)。

2.2 4 種蝦脂肪的脂肪酸的組成

采用GC法分析4 種蝦脂肪的脂肪酸組成，以對蝦的脂肪酸氣相色譜圖為例（圖4），共檢測到33 種脂肪酸，且分離效果好，通過與37 種脂肪酸甲酯混合標(biāo)準品的脂肪酸氣相色譜保留時間相比較，鑒定出4 種蝦脂肪的脂肪酸種類，并計算出相對含量，結(jié)果如表1所示。

圖4 對蝦脂肪的脂肪酸組成的氣相色譜圖Fig.4 Gas chromatogram of the fatty acid composition of Penaeuschinesis lipid

從表1可知，4 種蝦脂肪所含的不飽和脂肪酸（單不飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸）的含量都在60%以上，多不飽和脂肪酸的含量在36.89%～48.28%，其中南極磷蝦中EPA＋DHA含量最高，達31.27%。河蝦的單不飽和脂肪酸含量最高，達34.23%，主要以油酸（C18∶1n9c）為主，占24.66%。南極磷蝦含有30 種脂肪酸，主要的脂肪酸是棕櫚酸 （C16∶0，26.68%）、油酸（C18∶1n9c，18.45%）、EPA （16.39%）和DHA（14.88%）。對蝦含有33 種脂肪酸，主要的脂肪酸有棕櫚酸 （20.14%）、油酸（18.04 %）、EPA （12.66%）和亞油酸（C18∶2n6c，12.02%）。河蝦含有32 種脂肪酸，主要的脂肪酸除了油酸，還有棕櫚酸（17.49%）、EPA （13.17%），此外，花生四烯酸（C20∶4n6）在河蝦中所占的比例（9.75%）明顯高于其他蝦。羅氏蝦含有33 種脂肪酸，以棕櫚酸（19.89%）、亞油酸（15.75%）、DHA （14.81%）、油酸 （13.37 %）和EPA（11.62%）為主，且EPA＋DHA的總量僅次于南極磷蝦油，為26.43%。4 種蝦的脂肪酸組成的氣相色譜分析結(jié)果與其他學(xué)者的報道[16-20]結(jié)果相似，而且結(jié)果表明4 種蝦的主要脂肪酸種類相差不大，但是品種間的各種脂肪酸比例有一定差異，這可能與蝦的產(chǎn)地、捕撈季節(jié)、飼養(yǎng)方式以及生長的區(qū)域有關(guān)[21-23]。此外，南極磷蝦富含EPA和DHA，不含二十一烷酸、二十二烷酸和二十四烷酸，結(jié)果與le Grandois等[24]的報道一致。河蝦不含芥酸。對蝦和羅氏蝦含有豐富的亞油酸，亞油酸是人體不能自身合成的必需脂肪酸，只能從食物中攝取，對維持人體健康具有非常重要的作用[25]。

表1 4 種蝦脂肪的脂肪酸相對含量Table1 Relative contents of fatty acids in lipids of four shrimp species

3 結(jié) 論

本研究采用混合溶劑法提取蝦脂肪，最佳提取條件為提取溫度50 ℃、料液比1∶5（g/mL）、提取溶劑石油醚-乙酸乙酯 （2∶1，V/V）、提取時間60 min。南極磷蝦、對蝦、河蝦和羅氏蝦的脂肪得率分別為4.39%、2.80 %、2.98%和3.30%。4 種蝦脂肪的脂肪酸種類都在30 種以上，飽和脂肪酸以棕櫚酸為主，單不飽和脂肪酸以油酸為主，且都富含多種多不飽和脂肪酸，其中南極磷蝦所含的EPA和DHA總量最高。因此，南極磷蝦是多不飽和脂肪酸的新型來源，可作為膳食營養(yǎng)補充劑添加到食品中，有利于功能性食品的開發(fā)，具有廣闊的市場前景。

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Extraction of Lipids from Four Shrimp Species and Analysis of Fatty Acid Composition by Gas Chromatography

ZHOU Li, CONG Baolei, HOU Shuang, ZENG Xiaoxiong*
(College of Food Science and Technology, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China)

Shrimp lipids were extracted from Euphausia superba, Penaeuschinesis, Macrobranchium nipponense and Macrobrachium rosenbergii by mixed organic solvents. Effects of extraction solvent, extraction time, ratio of solid to liquid and extraction temperature on the yield of shrimp lipids were investigated. The optimal extraction conditions were obtained as follows: petroleum ether-ethyl acetate (2:1, V/V) as extraction solvent, ratio of solid to liquid 1:5, extraction time 60 min and extraction temperature 50 ℃. Under these conditions, the lipid yields from Euphausia superba, Penaeuschinesis, Macrobranchium nipponense and Macrobrachium rosenbergii were 4.39%, 2.80%, 2.98% and 3.30%, respectively. The fatty acid compos itions of the four shrimp lipids were determined by gas chromatography. The results showed that the contents of unsaturated fatty acids for the four shrimp lipids were all above 60%, consisting of 17.08%-34.23% monounsaturated fatty acids and 36.89%-48.28% polyunsaturated fatty acid. There were some differences in fatty acid composition and lipid contents among the four varieties of shrimps. The total content of DHA and EPA in Euphausia superba was highest (31.27%), while both C18:1,n9cand C20:4,n6were the most abundant fatty acids in Macrobranchium nipponense.

shrimp lipid; extraction; fatty acid; gas chromatography

TS272；TS201.3

A

1002-6630（2015）20-0152-05

10.7506/spkx1002-6630-201520029

2015-05-11

江蘇省自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項目（BK20140701）；教育部留學(xué)人員回國基金項目（G0201500089）

周莉（1985—），女，講師，博士，研究方向為食品營養(yǎng)與化學(xué)。E-mail：zhoul@njau.edu.cn

*通信作者：曾曉雄（1964—），男，教授，博士，研究方向為食品生物技術(shù)。E-mail：zengxx@njau.edu.cn