談佳玉

摘要[目的]研究有機(jī)溶劑法提取南極磷蝦粉中蝦青素的條件，并以蝦青素為評價(jià)指標(biāo)，探討不同蒸煮方式對南極磷蝦粉品質(zhì)的影響，確定南極磷蝦最佳蒸煮方式及工藝參數(shù)。[方法]以南極磷蝦為原料，通過單因素試驗(yàn)及正交試驗(yàn)分析得到蝦青素提取的最佳工藝條件;研究在不同蒸煮溫度、時(shí)間條件下，直接水煮、隔水蒸煮、100℃水煮-直接水煮和100℃水煮-隔水蒸煮4種方式對蝦青素含量的影響。[結(jié)果]蝦青素的最佳提取條件為：無水乙醇為溶劑，浸提時(shí)間6h、浸提溫度50℃、料液比1∶20（g/mL）;直接水煮、隔水蒸煮2種單一蒸煮方式在蒸煮溫度70℃、蒸煮時(shí)間9min時(shí)，所得蝦粉的蝦青素含量都達(dá)到最大值，且直接水煮的效果更好，蝦青素含量達(dá)到221.58μg/g;與單一方式蒸煮相比，組合方式蒸煮對蝦青素含量的影響更小，南極磷蝦的最佳組合方式是100℃水煮-直接水煮，蒸煮參數(shù)為第1次100℃直接水煮30s，第2次50℃直接水煮9min，最終得到蝦粉的蝦青素含量為253.16μg/g。[結(jié)論]該研究為南極磷蝦粉生產(chǎn)中蒸煮加工提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞南極磷蝦粉;蝦青素;提取;蒸煮方式

中圖分類號(hào)S986文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)0517-6611（2019）01-0190-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.01.056

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

南極磷蝦是世界海洋中生物儲(chǔ)備量最大的生物之一，生物量約為6.50億～10.0億t[1]。南極磷蝦蛋白含量較高，氨基酸種類齊全，脂肪酸種類豐富，礦物元素較高[2]，加工生產(chǎn)南極磷蝦粉是南極磷蝦資源開發(fā)利用的主要途徑之一。南極磷蝦粉的一般生產(chǎn)工藝為蒸煮、脫水、干燥[3]。蒸煮是蝦粉加工過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，蒸煮加熱的方式、時(shí)間和溫度對產(chǎn)品的出粉率、外觀、營養(yǎng)等各項(xiàng)指標(biāo)都有影響。因此在實(shí)際生產(chǎn)加工過程中，如何合理地選擇加熱方式、控制加熱時(shí)間和加熱溫度是改進(jìn)南極磷蝦粉加工工藝的一個(gè)重要方面，使得加熱既能達(dá)到蒸煮的目的，又能使磷蝦營養(yǎng)損失最小，最終所得蝦粉品質(zhì)高。挪威阿克公司研發(fā)了一種兩步蒸煮過程生產(chǎn)磷蝦粉的方法：第一階段從磷蝦中除去蛋白質(zhì)和磷脂并作為凝聚物沉淀;第二階段將不含磷脂的磷蝦進(jìn)行蒸煮，除去殘余的脂肪和蝦青素，最后制得高營養(yǎng)的磷蝦粉[4]。

南極磷蝦粉加工工藝的研究一般以出粉率為評價(jià)指標(biāo)來確定最佳生產(chǎn)工藝及工藝參數(shù)，而蝦粉品質(zhì)質(zhì)量與生產(chǎn)過程、工藝參數(shù)關(guān)系的研究目前報(bào)道較少。魚粉加工工藝研究已從產(chǎn)量指標(biāo)轉(zhuǎn)變?yōu)槠焚|(zhì)質(zhì)量指標(biāo)的評定，如謝超等[5]以鳀魚魚粉粗蛋白、粗脂肪為指標(biāo)，優(yōu)化加工過程中蒸煮工藝參數(shù)。蝦青素是評價(jià)南極磷蝦粉品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，南極磷蝦粉的蝦青素含量可達(dá)到100～300mg/kg[6]。蝦青素分子含有很長的共軛雙鍵[7]，這種特殊的結(jié)構(gòu)使得蝦青素具有不穩(wěn)定性，易受光、熱、酸堿等因素的影響而發(fā)生降解[8]。在蝦粉生產(chǎn)中，蒸煮、干燥的熱加工都會(huì)對蝦青素結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，影響蝦粉品質(zhì)。鑒于此，筆者從南極磷蝦粉生產(chǎn)中定量分析其中蝦青素的變化，研究不同蒸煮加工方式對蝦青素含量的影響，減少熱源對蝦青素結(jié)構(gòu)的破壞，對于改進(jìn)南極磷蝦粉生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)參數(shù)設(shè)置，利用資源生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)蝦粉具有重要的意義。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

南極磷蝦由遼漁集團(tuán)有限公司提供，捕撈于2015年，原料運(yùn)至實(shí)驗(yàn)室后-20℃冷凍保存。

1.2試劑與儀器

無水乙醇（分析純），上海國藥試劑有限公司;蝦青素標(biāo)準(zhǔn)品（HPLC≥98%），上海源葉生物科技有限公司;紫外可見分光光度計(jì)，上海菁華科技儀器有限公司;鼓風(fēng)干燥箱，上海一恒科學(xué)儀器有限公司。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1工藝流程。

南極磷蝦→室溫流水解凍→不同方式蒸煮→瀝干水分→105℃烘干至水分含量約10%→粉碎后過40目篩→南極磷蝦粉→提取蝦青素→蝦青素含量測定。

1.3.2蒸煮加工方式。

1.3.2.1直接水煮。取一定量的磷蝦直接放入100、70和50℃的水中恒溫加熱1、3、5、7、9min。

1.3.2.2隔水蒸煮。取一定量的磷蝦裝入厚度小于0.1mm的水煮袋中密封，在100、70和50℃的水中恒溫加熱1、3、5、7、9min。

1.3.2.3100℃水煮-直接水煮。取一定量的磷蝦在100℃分別水煮15、30s后，直接放入70和50℃恒溫加熱1、3、5、7、9min。

1.3.2.4

100℃水煮-隔水蒸煮。取一定量的磷蝦在100℃分別水煮15、30s后，裝入厚度小于0.1mm的水煮袋中密封，在70和50℃的水中恒溫加熱1、3、5、7、9min。

1.3.3南極磷蝦蝦青素提取單因素試驗(yàn)。

將解凍后南極磷蝦在105℃烘干后粉碎過40目篩得到的蝦粉作為蝦青素提取試驗(yàn)原料。采用有機(jī)溶劑浸提法[9]，選用無水乙醇為提取劑，按一定比例與蝦粉混勻后放入設(shè)定溫度的水浴鍋中，浸提一定時(shí)間后取出過濾，取濾液在無水乙醇對蝦青素的最大吸收波長474nm處測定吸光值[10]。分別就浸提時(shí)間、浸提溫度、料液比對蝦青素提取效果的影響進(jìn)行單因素試驗(yàn)。

1.3.4正交試驗(yàn)。

根據(jù)單因素的試驗(yàn)結(jié)果，采用3因素3水平，按L9（34）正交設(shè)計(jì)[11]進(jìn)行蝦青素提取正交試驗(yàn)，各因素及水平見表1。

1.3.5南極磷蝦蝦青素含量的測定。

將蝦青素標(biāo)準(zhǔn)品用無水乙醇配置成不同濃度的溶液，在474nm處測定吸光值，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到曲線方程y=0.108x+0.0123（R=0.9992）。

將通過不同蒸煮方式加工后得到的磷蝦粉按“1.3.4”正交試驗(yàn)結(jié)果提取蝦青素，474nm處測定吸光值并根據(jù)曲線方程計(jì)算含量。

2結(jié)果與分析

2.1南極磷蝦蝦青素提取的單因素分析

2.1.1浸提時(shí)間對南極磷蝦粉蝦青素提取量的影響。

設(shè)定浸提溫度30℃，料液比1∶30（g/mL），浸提時(shí)間為2、3、4、5、6、7h，考察浸提時(shí)間因素對南極磷蝦粉蝦青素提取量的影響，結(jié)果見圖1。隨著時(shí)間的延長，蝦青素提取量逐漸增加，4h后提取量明顯上升，6h達(dá)到最高值。

2.1.2浸提溫度對南極磷蝦粉蝦青素提取量的影響。

設(shè)定浸提時(shí)間5h，料液比1∶30（g/mL），浸提溫度分別為20、30、40、50、60、70℃，考察浸提溫度對南極磷蝦粉蝦青素提取量的影響，結(jié)果見圖2。蝦青素提取量隨著浸提溫度的升高先逐漸增加后緩慢下降，在浸提溫度為50℃時(shí)提取量最大。

2.1.3料液比對南極磷蝦粉蝦青素提取量的影響。

設(shè)定浸提溫度30℃、浸提時(shí)間5h，料液比為1∶20、1∶30、1∶40、1∶50、1∶60、1∶70（g/mL），考察料液比對南極磷蝦粉蝦青素提取量的影響。由圖3可知，當(dāng)料液比為1∶30（g/mL）時(shí)，蝦青素提取量最大。

2.2正交試驗(yàn)結(jié)果分析

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，選取浸提時(shí)間（A）、浸提溫度（B）、料液比（C）3個(gè)因素進(jìn)行L9（34）正交設(shè)計(jì)，優(yōu)化南極磷蝦粉蝦青素提取條件，試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見表2。

從表2中K值可以看出，蝦青素提取條件的最優(yōu)組合為A3B3C1，即浸提時(shí)間6h、浸提溫度50℃、料液比1∶20（g/mL），在此條件下蝦青素提取量為105.23μg/g。由表中R值可知各因素影響蝦青素提取效果的順序?yàn)锽>A>C，即浸提溫度>浸提時(shí)間>料液比。

2.2不同蒸煮方式對南極磷蝦粉蝦青素含量的影響

2.2.1單一蒸煮方式。

由圖4、5可知，當(dāng)南極磷蝦在不同溫度下采用直接水煮和隔水蒸煮方式加工后，最后得到蝦粉中的蝦青素含量都隨著蒸煮時(shí)間的延長逐漸增加，且在9min時(shí)達(dá)到最大值。在100、70、50℃溫度下直接水煮加工后的蝦青素含量差異較大，而隔水蒸煮方式蝦青素含量差異較小。蝦青素對熱性質(zhì)不穩(wěn)定，容易發(fā)生分解或變性，導(dǎo)致提取量的下降[12]，在蒸煮溫度為100℃時(shí)，2種方式蒸煮后的蝦青素含量都最低，說明100℃高溫對蝦青素的破壞較大。研究發(fā)現(xiàn)溫度低于70℃時(shí)，加熱對蝦青素的破壞影響較小[13]，當(dāng)蒸煮溫度為70℃時(shí)蝦青素含量最大，且在9min條件下達(dá)到最大值221.58μg/g（直接水煮）、210.94μg/g（隔水蒸煮）。

2.2.2組合蒸煮方式。

南極磷蝦在100℃直接水煮30s后，分別在70、50℃采用直接水煮與隔水蒸煮，所得蝦粉中蝦青素含量的變化如圖6所示。磷蝦經(jīng)過2次蒸煮加工，蝦粉中蝦青素含量隨蒸煮時(shí)間的增加逐漸增大，其中70℃隔水蒸煮、70℃直接蒸煮、50℃隔水蒸煮3種組合方式的蝦青素含量增加較緩慢，50℃直接蒸煮方式的蝦青素含量在蒸煮時(shí)間1～3min內(nèi)增長緩慢，在5min后迅速增加，蒸煮9min時(shí)達(dá)到最大值251.31μg/g。通過4種組合蒸煮方式相比較發(fā)現(xiàn)，100℃直接水煮30s后，采用50℃直接水煮進(jìn)行第二次蒸煮最后所得蝦粉的蝦青素含量最高，而二次加熱選擇50℃隔水蒸煮的組合方式所得蝦粉的蝦青素含量最低。

圖6100℃水煮30s與不同蒸煮方式組合加熱對蝦青素含量的影響

Fig.6Effectsofboilingat100℃for30scombinedwithdifferentcookingmethodsonthecontentofastaxanthin

由圖7可以看出，南極磷蝦經(jīng)過100℃直接水煮15s與70、50℃分別直接水煮與隔水間接蒸煮4種組合方式加熱后，所得蝦粉中蝦青素含量隨著蒸煮時(shí)間的增加而增加。其中第2次加熱采用70、50℃直接方式所得蝦粉中蝦青素含量較高，蒸煮效果明顯優(yōu)于隔水蒸煮方式。第2次加熱采用直接水煮方式蒸煮時(shí)，在溫度70℃蒸煮的蝦粉蝦青素含量高于50℃，因此100℃直接水煮15s后第2次加熱選擇70℃直接水煮方式對蝦青素破壞影響最小。

采用試驗(yàn)所選用的8種組合方式進(jìn)行南極磷蝦蒸煮加熱，在蒸煮時(shí)間為9min時(shí)，所得蝦粉中的蝦青素含量都達(dá)到最高值，將其進(jìn)行對比如圖8所示。100℃水煮30s后70℃直接水煮與隔水蒸煮后的蝦青素含量相當(dāng)，其他組合方式中第2次加熱采用直接水煮方式的蝦青素含量都高于間接蒸煮方式，說明直接水煮方式能較好的減少蝦青素的損失。肉類在加熱過程中的明顯變化為水分流失[14]，隨著蒸煮溫度、蒸煮時(shí)間的增加，肉組織細(xì)胞內(nèi)的游離水釋放出來，失水率增加[15]，含水量降低。蒸煮后磷蝦水分含量與后序干燥時(shí)間長短緊密相關(guān)，水分含量越高干燥時(shí)間越長，蝦青素受熱時(shí)間長則破壞越嚴(yán)重。與直接水煮相比，隔水蒸煮傳熱速度慢、受熱不均，加熱相同時(shí)間后的磷蝦水分流失較少，導(dǎo)致干燥時(shí)間加長，蝦青素在干燥階段破壞嚴(yán)重、含量降低。組合蒸煮中第1次沸水煮時(shí)間與第2次直接水煮溫度為負(fù)相關(guān)關(guān)系，沸水加熱時(shí)間長對蝦青素結(jié)構(gòu)破壞較大，若第2次選擇高溫直接水煮則加重了蝦青素的分解，所以第2次選擇較低溫度蒸煮得到的蝦粉蝦青素含量較高;反之，第1次沸水煮時(shí)間短，磷蝦失水率低，水分含量高，第2次采用高溫直接水煮方式增加了磷蝦的水分流失，降低磷蝦水分含量，干燥時(shí)間減少，蝦粉中蝦青素含量較高。在8種組合方式中，蒸煮效果較好的2種方式為100℃直接水煮30s后50℃直接水煮9min與100℃直接水煮15s后70℃直接水煮。

3結(jié)論

該試驗(yàn)采用乙醇有機(jī)溶劑浸提法提取蝦青素，通過正交

試驗(yàn)確定提取最佳條件為浸提時(shí)間6h、浸提溫度50℃、料液比1∶20（g/mL），在此條件下蝦青素提取量為105.23μg/g。影響浸提效果的因素先后順序?yàn)榻釡囟取⒔釙r(shí)間、料液比。通過單一方式蒸煮南極磷蝦的試驗(yàn)表明，以蝦青素含量為指標(biāo)，在不同蒸煮溫度下，直接水煮的效果優(yōu)于隔水間接蒸煮;隨著蒸煮時(shí)間的延長，蝦青素含量逐漸增加，但7min后緩慢增加到9min時(shí)達(dá)到最高值，單一方式蒸煮南極磷蝦的最優(yōu)條件是70℃直接水煮9min，在此條件下的蝦青素含量為221.58μg/g。對比8種不同組合蒸煮方式發(fā)現(xiàn)，第1次沸水煮時(shí)間與第2次蒸煮溫度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，沸水加熱時(shí)間長，第2次選擇較低溫度蒸煮得到的蝦粉蝦青素含量較高，反之亦然。最佳組合蒸煮方式為100℃直接水煮-直接水煮，蒸煮參數(shù)為：第1次100℃直接水煮30s，第2次50℃直接水煮9min，最終得到蝦粉的蝦青素含量為253.16μg/g。與單一方式蒸煮相比，組合方式蒸煮對蝦青素含量的影響更小，最終得到蝦粉的蝦青素含量較高，因此在南極磷蝦蒸煮加工中，可選擇兩次直接水煮的組合蒸煮方式進(jìn)行加工。

參考文獻(xiàn)

[1]黃洪亮，陳雪忠，馮春雷.南極磷蝦資源開發(fā)現(xiàn)狀分析[J].漁業(yè)現(xiàn)代化，2007，34（1）：48-51.

[2]劉麗，劉承初，趙勇，等.南極磷蝦的營養(yǎng)保健功效以及食用安全性評價(jià)[J].食品科學(xué)，2010，31（17）：443-447.

[3]趙偉，劉建君，蘇學(xué)鋒，等.南極磷蝦粉制備新工藝研究[J].食品研究與開發(fā)，2014，35（13）：65-68.

[4]阿克海洋生物股份公司.制備磷蝦粉的方法：CN200880112125.6[P].2010-09-08.

[5]謝超，孫如寶.優(yōu)質(zhì)鳀魚魚粉蒸煮工藝技術(shù)的優(yōu)化研究[J].糧食與飼料工業(yè)，2008（10）：32-33.

[6]孫來娣，高華，劉坤，等.南極磷蝦粉中蝦青素的提取[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2013，39（3）：196-201.

[7]高新征，黃東愛，鄔強(qiáng)，等.蝦青素生產(chǎn)及其生物合成途徑的研究進(jìn)展[J].海南醫(yī)學(xué)學(xué)報(bào)，2013，19（1）：141-144.

[8]ZHAOLY，CHENF，ZHAOGH，etal.Isomerizationoftrans-astaxanthininducedbycopper（II）ioninethanol[J].Journalofagriculturalandfoodchemistry，2005，53（24）：9620-9623.

[9]王紅霞，楊雯，田洪，等.雨生紅球藻中蝦青素的提取及穩(wěn)定性研究[J].中國食品添加劑，2015（2）：101-106.

[10]于曉.南極大磷蝦（Euphausiasuperba）蝦青素制備與理化性質(zhì)的研究[D].青島：中國海洋大學(xué)，2013.

[11]董紅敏，李素清，牛小勇，等.正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化川明參多糖超聲提取工藝[J].食品工業(yè)科技，2014，35（8）：306-309，322.

[12]張曉燕，劉楠，周德慶.正交試驗(yàn)優(yōu)化南極磷蝦殼中蝦青素提取工藝研究[J].食品工業(yè)，2013，34（4）：12-15.

[13]張影霞，武利剛，羅志輝，等.蝦青素的提取及其穩(wěn)定性的研究[J].現(xiàn)代食品科技，2008，24（12）：1288-1291.

[14]孫麗，夏文水.蒸煮對金槍魚肉及其蛋白質(zhì)熱變性的影響[J].食品與機(jī)械，2010，26（1）：22-25.

[15]鄭皎皎，吳瓊，王垚，等.鯉魚肌肉蒸制過程中的品質(zhì)變化[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2015，41（1）：90-95.