水煮加工對(duì)南極磷蝦粉脂質(zhì)品質(zhì)的影響

高翠竹，豈玉麗，張泳成，王際輝,2，王 晗，詹宏磊，劉冰南，劉玉佳,

（1.大連工業(yè)大學(xué)生物工程學(xué)院，遼寧大連 116034；2.東莞理工學(xué)院化能學(xué)院科技創(chuàng)新研究院，廣東東莞 523808）

南極磷蝦（Euphausia superba）是生活在南大洋海域的一種甲殼類浮游動(dòng)物，生物學(xué)年捕撈量達(dá)1 億噸，營(yíng)養(yǎng)豐富。根據(jù)國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究報(bào)道，南極磷蝦富含優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)及必需氨基酸，同時(shí)含有Omega-3 多不飽和脂肪酸磷脂、蝦青素等海洋活性成分[1?3]，是一種非常重要的海洋生物資源。國(guó)務(wù)院發(fā)布的《國(guó)務(wù)院關(guān)于促進(jìn)海洋漁業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的若干意見》（國(guó)發(fā)〔2013〕11 號(hào)）也明確指出：積極參與開發(fā)南極海洋生物資源。南極磷蝦高產(chǎn)量、低污染、高價(jià)值的特點(diǎn)使其具有打造我國(guó)第二個(gè)遠(yuǎn)洋漁業(yè)和海洋生物戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的巨大潛力[4]。

目前我國(guó)自主開發(fā)的南極磷蝦產(chǎn)品主要有冷凍南極磷蝦肉、南極磷蝦干、南極磷蝦油及南極磷蝦粉等產(chǎn)品。南極磷蝦粉因富含蛋白質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值極高的脂類物質(zhì)及礦物質(zhì)備受大眾關(guān)注[5]，其可以通過加工新鮮南極磷蝦與冷凍南極磷蝦獲得，但生產(chǎn)加工等一系列參數(shù)都會(huì)對(duì)其品質(zhì)產(chǎn)生影響，所以優(yōu)化南極磷蝦粉的加工工藝尤為重要。我國(guó)南極磷蝦粉的生產(chǎn)工藝主要參考魚粉的生產(chǎn)工藝而來[6]?！吧钏{(lán)號(hào)”南極磷蝦捕撈加工船已經(jīng)建立了凍蝦、蝦肉和蝦粉的智能加工體系，其中南極磷蝦粉的加工主要包括蒸煮、分離、干燥、冷卻和粉碎等步驟[7]。高溫蒸煮可以使南極磷蝦中的蛋白酶和多酚氧化酶等失活，使用紅外線將磷蝦加熱至70～75 ℃也可以達(dá)到滅酶及殺滅微生物的效果[8]，這可以減慢氧化速度，延長(zhǎng)貯存時(shí)間，但高溫加工也會(huì)對(duì)南極磷蝦粉的脂質(zhì)、蛋白等產(chǎn)生影響。脂質(zhì)在食品加工期間受溫度或其它因素的影響會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生脂質(zhì)氫過氧化物（Lipid peroxidation，LOOH），而過氧化物作為脂類氧化的主要初期產(chǎn)物是不穩(wěn)定的，它經(jīng)過分裂和許多復(fù)雜的相互作用，產(chǎn)生二級(jí)產(chǎn)物，最終形成小分子揮發(fā)性物質(zhì)[9]，如丙二醛（Malondialdehyde，MDA）、4-羥基-2-己烯醛（4-hydroxy-2-trans-hexenal，4-HHE）和4-羥基-2-壬烯醛（4-hydroxy-2-trans-nonenal，4-HNE）等有害氧化產(chǎn)物[10?12]。Liu等[13]發(fā)現(xiàn)熱處理會(huì)加速南極磷蝦粉脂質(zhì)氧化、促進(jìn)非酶褐變的發(fā)生，從而導(dǎo)致產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、質(zhì)地和外觀發(fā)生不良變化。為解決這一問題，馬田田等[14]對(duì)南極磷蝦粉制備過程中蒸煮條件進(jìn)行了優(yōu)化，結(jié)果表明南極磷蝦粉脂肪提取最佳蒸煮條件是：蒸煮溫度為80 ℃，保溫時(shí)間為5.0 min，升溫時(shí)間為2.5 min，此條件下南極磷蝦粉脂肪含量為23.4%。

本實(shí)驗(yàn)以南極磷蝦肉為原料，選取不同的水煮溫度及時(shí)間對(duì)磷蝦肉進(jìn)行加工得到南極磷蝦粉，考察兩大條件對(duì)南極磷蝦粉中脂質(zhì)的過氧化值、酸值、TBARS及脂肪酸組成的影響，以此來評(píng)價(jià)水煮溫度和時(shí)間對(duì)南極磷蝦粉品質(zhì)的影響，為南極磷蝦的熱加工工藝提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

南極磷蝦肉 遼寧省大連海洋漁業(yè)集團(tuán)公司提供，置于?20 ℃儲(chǔ)存?zhèn)溆茫粔A藍(lán)6B、酚酞、氯仿、甲醇、硫代巴比妥酸、無水乙醇、正己烷 購(gòu)于大連博諾生物化學(xué)試劑廠，試劑均為分析純。

DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器 鞏義市予華儀器公司；DK-S24 型電熱恒溫水浴鍋 上海森信實(shí)驗(yàn)儀器公司；V-1000 型可見分光光度計(jì) 翱藝儀器（上海）公司；FD-1C-50 冷凍干燥機(jī) 北京博醫(yī)康實(shí)驗(yàn)儀器公司；RE-52A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器 上海亞榮生化儀器廠；6890N GC-5973 MSD氣質(zhì)聯(lián)用儀 安捷倫；BSA223S型電子天平 賽多利斯科學(xué)儀器（北京）公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 單因素實(shí)驗(yàn) 將冷凍南極磷蝦肉置于4 ℃冰箱中完全解凍，用紗布瀝水，將蝦肉搗碎后進(jìn)行水煮處理。將南極磷蝦肉分別在40、60、80、100 ℃水煮15 min，冷凍干燥得到南極磷蝦粉，提取蝦粉脂質(zhì)成分后考察不同水煮溫度對(duì)南極磷蝦粉脂質(zhì)品質(zhì)的影響；將南極磷蝦肉在60 ℃分別水煮15、30、45、60 min，冷凍干燥得到南極磷蝦粉，提取蝦粉脂質(zhì)成分后考察不同水煮時(shí)間對(duì)南極磷蝦粉脂質(zhì)品質(zhì)的影響。

1.2.2 南極磷蝦粉脂質(zhì)的提取 將處理后的南極磷蝦肉放至?80 ℃冰箱預(yù)凍12 h，冷凍干燥36 h后得到南極磷蝦粉。參考田創(chuàng)[15]的方法，用正己烷和無水乙醇（2:1 v/v）提取南極磷蝦粉脂質(zhì)，料液比為1:15（w/v），提取溫度為40 ℃，提取時(shí)間為90 min。浸提完成后靜置過夜，取上清液抽濾，在40 ℃下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)并用氮?dú)獯蹈傻玫侥蠘O磷蝦粉脂質(zhì)。

1.2.3 氧化指標(biāo)的檢測(cè)

1.2.3.1 過氧化值的檢測(cè) 參照《GB/T 5009.37-2003食用植物油衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的分析方法》中第二法[16]—比色法測(cè)定試樣中的過氧化物，通過在500 nm下測(cè)定硫氰酸鐵的吸光度來計(jì)算樣品的過氧化值，實(shí)驗(yàn)所需標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸方程為y=0.0493x?0.0138，R2=0.997。

1.2.3.2 酸值的檢測(cè) 參照《GB 5009.229-2016 食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中酸價(jià)的測(cè)定》中第三法[17]，用熱乙醇指示劑滴定法測(cè)定南極磷蝦粉脂質(zhì)的酸值。

1.2.3.3 硫代巴比妥酸值的檢測(cè) 參照《GB/T 35252-2017 動(dòng)植物油脂 2-硫代巴比妥酸值的測(cè)定直接法》[18]，測(cè)定南極磷蝦粉脂質(zhì)的硫代巴比妥酸值。

1.2.3.4 脂肪酸組成分析 稱取200 mg南極磷蝦粉脂質(zhì)于厭氧管中，加入1 mL 2 mol/L的KOH-CH3OH溶液，密封后于85 ℃加熱2 h，待皂化至澄清透明油滴消失為止；趁熱加入1.5 mL BF3-CH3OH溶液，85 ℃水浴30 min；冷卻后加入1 mL色譜級(jí)正庚烷和1 mL飽和NaCl溶液萃取洗滌，分層后取上層液體進(jìn)行氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）分析。

檢測(cè)方法參考陰法文[19]的方法并作修改。使用安捷倫6890N GC-5973 MSD氣質(zhì)聯(lián)用儀對(duì)樣品進(jìn)行分析，選用HP-5-MS毛細(xì)管柱（30 m×0.25 m×0.25 μm）作為色譜柱。初始溫度50 ℃，保持1 min，以50 ℃/min升高至170 ℃，以4 ℃/min升高至250 ℃，保持5 min。進(jìn)樣體積為5 μL，分流比50:1。質(zhì)譜分析采用EI源（70 eV），選取Scan模式，掃描范圍50～550 m/z，溶劑延遲4 min。根據(jù)GC-MS中各組分保留時(shí)間及質(zhì)譜圖，在NIST08 庫(kù)檢索鑒定，通過歸一法計(jì)算各脂肪酸的百分比。

1.3 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，并采用SPSS 22.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)所得各組數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析，在P<0.05 時(shí)認(rèn)為有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 水煮溫度對(duì)南極磷蝦粉脂質(zhì)品質(zhì)的影響

2.1.1 水煮溫度對(duì)南極磷蝦粉脂質(zhì)過氧化值的影響 經(jīng)過40、60、80 和100 ℃水煮15 min得到的南極磷蝦粉，其脂質(zhì)的過氧化值檢測(cè)結(jié)果如圖1 所示。數(shù)據(jù)顯示，40、60、80 和100 ℃的水煮加熱顯著提高南極磷蝦粉中脂質(zhì)的過氧化值（P<0.05），說明水煮熱加工促進(jìn)了磷蝦脂質(zhì)的初級(jí)氧化程度。隨著水煮溫度的升高，過氧化值總體呈上升趨勢(shì)，相比較其他溫度，60 ℃時(shí)脂質(zhì)的氧化程度相對(duì)較低。

圖1 水煮溫度對(duì)南極磷蝦粉脂質(zhì)過氧化值的影響Fig.1 Effect of boiling temperature on lipid peroxidation value of Antarctic krill meal

2.1.2 水煮溫度對(duì)南極磷蝦粉脂質(zhì)酸值的影響 經(jīng)過不同溫度水煮15 min得到的南極磷蝦粉，其脂質(zhì)的酸值變化結(jié)果如圖2 所示。數(shù)據(jù)顯示，不同溫度的水煮熱加工均使南極磷蝦粉中脂質(zhì)的酸值顯著升高（P<0.01）。酸值是反映油脂酸敗的重要指標(biāo)之一。此實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明水煮熱加工導(dǎo)致脂質(zhì)加速水解，游離脂肪酸含量升高，南極磷蝦粉的品質(zhì)降低[20?21]。其中，水煮溫度為60 ℃處理組脂質(zhì)的酸值較小，為45.474 mg/g。

圖2 水煮溫度對(duì)南極磷蝦粉脂質(zhì)酸值的影響Fig.2 Effects of boiling temperature on lipid acid value of Antarctic krill meal

2.1.3 水煮溫度對(duì)南極磷蝦粉脂質(zhì)TBARS的影響 經(jīng)過不同溫度水煮15 min得到的南極磷蝦粉，其脂質(zhì)的TBARS變化結(jié)果如圖3 所示。結(jié)果顯示，南極磷蝦肉經(jīng)水煮加工等處理后，提取的南極磷蝦粉脂質(zhì)的TBARS顯著升高（P<0.05），其趨勢(shì)與過氧化值升高趨勢(shì)一致。這說明高溫促使過氧化物不斷分解產(chǎn)生丙二醛等小分子物質(zhì)，影響產(chǎn)品質(zhì)量，而60 ℃時(shí)南極磷蝦粉脂質(zhì)中的丙二醛含量較低，為0.17。

圖3 水煮溫度對(duì)南極磷蝦粉脂質(zhì)TBARS的影響Fig.3 Effects of boiling temperature on TBARS Antarctic krill meal lipid

2.1.4 水煮溫度對(duì)南極磷蝦粉脂質(zhì)脂肪酸組成的影響 經(jīng)過不同溫度水煮15 min得到的南極磷蝦粉，其脂質(zhì)的脂肪酸組成如表1 所示。南極磷蝦粉脂質(zhì)中飽和脂肪酸、單不飽和脂肪酸及多不飽和脂肪酸分別占比28.745%±1.852%、24.069%±2.587%、47.186%±2.125%。多不飽和脂肪酸中EPA和DHA占比非常多，分別占總脂的24.757%±0.688%和22.286%±1.565%，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值極高。水煮處理后南極磷蝦粉脂質(zhì)的EPA和DHA基本持平，飽和、單不飽和及多不飽和脂肪酸均無顯著性變化（P>0.05），說明水煮溫度對(duì)磷蝦粉中的脂肪酸組成影響不大。

表1 水煮溫度對(duì)南極磷蝦粉脂質(zhì)脂肪酸組成的影響Table 1 Effects of boiling temperature on lipid fatty acid composition of Antarctic krill meal

綜合比較不同水煮溫度對(duì)南極磷蝦粉脂質(zhì)的過氧化值、酸值、TBARS及脂肪酸組成的影響，可以看出溫度會(huì)明顯加速脂質(zhì)氧化，導(dǎo)致南極磷蝦粉的品質(zhì)降低，60 ℃時(shí)各指標(biāo)與空白組相差較小，因此，在加工磷蝦肉時(shí)，水煮溫度在60 ℃左右較好。在后續(xù)探究水煮時(shí)間對(duì)南極磷蝦粉品質(zhì)影響的實(shí)驗(yàn)中，水煮溫度設(shè)定為60 ℃。

2.2 水煮時(shí)間對(duì)南極磷蝦粉脂質(zhì)品質(zhì)的影響

2.2.1 水煮時(shí)間對(duì)南極磷蝦粉脂質(zhì)過氧化值的影響

在60 ℃下將南極磷蝦肉分別水煮15、30、45 和60 min、經(jīng)凍干后得到的南極磷蝦粉，其過氧化值變化情況如下圖所示。分析圖4 可知，不同水煮時(shí)間對(duì)南極磷蝦粉中脂質(zhì)的過氧化值均有顯著性影響（P<0.05），各樣品的過氧化值均顯著升高，且總體呈上升趨勢(shì)。其中，15 和30 min時(shí)過氧化值相對(duì)較低，分別為0.935 和0.858 meq/kg。

圖4 水煮時(shí)間對(duì)南極磷蝦粉脂質(zhì)過氧化值的影響Fig.4 Effects of boiling time on lipid peroxidation value of Antarctic krill meal

2.2.2 水煮時(shí)間對(duì)南極磷蝦粉脂質(zhì)酸值的影響 在60 ℃下分別水煮不同時(shí)間得到的南極磷蝦粉，其酸值變化情況如圖5 所示。分析結(jié)果可知，水煮15 和30 min對(duì)南極磷蝦粉脂質(zhì)的酸值無顯著性影響（P>0.05），水煮45 和60 min時(shí)，脂質(zhì)的酸值顯著性升高（P<0.05）。隨著水煮時(shí)間延長(zhǎng)，酸值逐漸升高。說明水煮時(shí)間的延長(zhǎng)會(huì)加劇游離脂肪酸的生成，影響磷蝦粉的脂質(zhì)品質(zhì)。

圖5 水煮時(shí)間對(duì)南極磷蝦粉脂質(zhì)酸值的影響Fig.5 Effects of boiling time on lipid acid value of Antarctic krill meal

2.2.3 水煮時(shí)間對(duì)南極磷蝦粉脂質(zhì)TBARS的影響 在60 ℃下分別水煮不同時(shí)間得到的南極磷蝦粉，其TBARS變化情況如圖6 所示。分析數(shù)據(jù)可知，隨著水煮時(shí)間的延長(zhǎng)，脂質(zhì)的TBARS值有波動(dòng)，但是沒有顯著性變化（P>0.05）。說明隨著水煮時(shí)間的延長(zhǎng)對(duì)脂質(zhì)中次級(jí)氧化產(chǎn)物丙二醛含量并無太大影響。

圖6 水煮時(shí)間對(duì)南極磷蝦粉脂質(zhì)酸值的影響Fig.6 Effects of boiling time on TBARS of Antarctic krill meal lipid

2.2.4 水煮時(shí)間對(duì)南極磷蝦粉脂質(zhì)脂肪酸組成的影響 在60 ℃下分別水煮不同時(shí)間得到的南極磷蝦粉，其脂肪酸組成如表2 所示。分析結(jié)果可知，隨著水煮時(shí)間的延長(zhǎng)，與空白相比，單不飽和脂肪酸組成沒有顯著性變化（P>0.05），在60 min時(shí)，多不飽和脂肪酸組成有顯著性下降（P<0.05），由47.186%±2.125%降低至43.342%±0.381%，說明長(zhǎng)時(shí)間的水煮加快了脂質(zhì)的不飽和脂肪酸氧化。

表2 水煮時(shí)間對(duì)南極磷蝦粉脂質(zhì)脂肪酸組成的影響Table 2 Effects of boiling time on lipid fatty acid composition of Antarctic krill meal

綜合比較不同水煮時(shí)間對(duì)南極磷蝦粉脂質(zhì)的過氧化值、酸值、TBARS及脂肪酸組成的影響，發(fā)現(xiàn)水煮時(shí)間超過30 min過氧化值及酸值顯著上升，單不飽和脂肪酸減少。因此，建議加工南極磷蝦肉時(shí)，水煮時(shí)間控制在30 min內(nèi)，以保證南極磷蝦粉的品質(zhì)。

3 結(jié)論與討論

本文以磷蝦粉脂質(zhì)的氧化程度為評(píng)價(jià)指標(biāo)，探究南極磷蝦粉制作工藝中水煮溫度和時(shí)間兩個(gè)重要條件對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)在60 ℃左右、水煮不超過30 min時(shí)所制得的南極磷蝦粉品質(zhì)較好，這表明在此條件下獲得的南極磷蝦粉產(chǎn)品具有良好的品質(zhì)，同時(shí)為南極磷蝦的熱加工工藝提供了有力的數(shù)據(jù)支撐。

在探究溫度對(duì)南極磷蝦粉品質(zhì)影響的實(shí)驗(yàn)中，與空白組相比，磷蝦脂質(zhì)的過氧化值、酸值及TBARS均有顯著性變化，隨水煮溫度上升，各指標(biāo)總體均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。未經(jīng)水煮的磷蝦肉脂質(zhì)過氧化值為0.728 meq/kg，水煮處理后過氧化值最高升至1.345 meq/kg，在溫度為60 ℃時(shí)，相比較其他溫度升高的程度較小，為0.935 meq/kg，過氧化值表示脂肪初級(jí)氧化產(chǎn)物氫過氧化物的量[22]，說明高溫促使脂肪酸加速氧化生成了較多的氫過氧化物；60 ℃略有減小可能是加熱后誘導(dǎo)蛋白質(zhì)變性，肌原纖維與肌原纖維膠原蛋白的交互作用使肉品的保水性得以提高，使氧化速度變慢，氫過氧化物生成的速度小于分解的速度[23]。酸值一般常用來作為衡量油脂品質(zhì)氧化程度的標(biāo)準(zhǔn)，本實(shí)驗(yàn)空白組的酸值為32.889 mg/g，隨著溫度升高酸值總體呈上升趨勢(shì)，40 ℃時(shí)升高至44.891 mg/g，在60 ℃時(shí)為45.474 mg/g，這也反映高溫加速了脂肪的水解及氧化，降低油脂品質(zhì)。不同溫度的水煮加工均會(huì)使磷蝦粉TBARS顯著升高，這與Fa′tima等[24]的結(jié)論有一致性，煮和烘烤的方式導(dǎo)致TBARS升高。此外，不同溫度水煮加工對(duì)脂質(zhì)的脂肪酸組成沒有明顯的影響。綜合來看，水煮溫度在60 ℃較為適宜，且魏榮南等[25]認(rèn)為在減少產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)流失及保證最終產(chǎn)品品質(zhì)、降低能耗的基礎(chǔ)上，南極磷蝦常壓水煮加熱的終點(diǎn)溫度應(yīng)盡量控制在55～60 ℃。

在60 ℃條件下將南極磷蝦肉水煮不同時(shí)間，所得脂質(zhì)的各項(xiàng)指標(biāo)有不同程度的變化。隨水煮時(shí)間增長(zhǎng)，過氧化值顯著升高，在60 ℃時(shí)升高幅度小，從0.728 meq/kg上升至0.858 meq/kg。酸值在水煮15 和30 min時(shí)沒有顯著提升（P>0.05），在45 和60 min時(shí)顯著升高（P<0.05），在60 min時(shí)酸值達(dá)到最高值為38.465 mg/g。通過測(cè)定不同水煮時(shí)間對(duì)南極磷蝦粉脂肪酸含量的影響，發(fā)現(xiàn)30 min處理組飽和脂肪酸由28.745%升高至32.714%，單不飽和脂肪酸降低了3.658%；水煮時(shí)間為60 min時(shí)多不飽和脂肪酸含量由47.186%降低至43.342%。綜合以上結(jié)果發(fā)現(xiàn)，水煮越長(zhǎng)，磷蝦粉的氧化程度越高，對(duì)磷蝦粉脂質(zhì)品質(zhì)影響越大。而在60 ℃水煮15 和30 min，磷蝦粉脂質(zhì)的各氧化指標(biāo)大都沒有顯著變化（P>0.05），以此來看，在60 ℃水煮30 min以內(nèi)獲得的南極磷蝦粉的品質(zhì)不會(huì)受太大影響。