胥亞夫，韓雨哲，趙 月

(1.遼漁南極磷蝦科技發(fā)展有限公司，遼寧 大連 116011；2.大連海洋大學(xué)水產(chǎn)與生命學(xué)院，遼寧 大連 116023)

南極磷蝦是地球上資源量較大的生物物種之一，據(jù)統(tǒng)計(jì)，南極磷蝦資源的生物量保守估算約有(6.5～10.0)×108t[1]。南極磷蝦因其巨大的生物蘊(yùn)藏量、較高的營養(yǎng)價(jià)值以及在南極生態(tài)系統(tǒng)中的特殊地位，而日益受到人們的重視。南極磷蝦不僅含有大量優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì)，還含有占濕重約2%～5%的脂質(zhì)，脂質(zhì)中的磷脂含量相對較高，而且含有較多的ω-3系列的多不飽和脂肪酸[2]，主要脂肪酸類型包括二十二碳六烯酸(DHA)9.3%～14.2%、二十碳五烯酸(EPA)15.0%～20.5%、亞油酸2.4%～3.8%、亞麻酸1.3%～3.7%、棕櫚酸21.1%～23.2%等，它們都是良好的保健食品原料，因此南極磷蝦具有較好的開發(fā)利用前景[3-4]。

科學(xué)研究已經(jīng)證明，南極磷蝦油不僅富含多種不飽和脂肪酸，也含有豐富的EPA、DHA、磷脂、類黃酮、VA、VE、蝦青素等，通過GC-MS分析，EPA和DHA的含量高達(dá)15.86%[5]。不同于魚油和魚肝油ω-3甘油三酯形式[6]，南極磷蝦油的ω-3脂肪酸附著于磷脂上，這種生物活性復(fù)合分子在經(jīng)胃消化后就可直接進(jìn)入小腸而被完全吸收，提高了生物利用度，并最終提高了ω-3∶ω-6脂肪酸比例[7]。而且南極磷蝦油所固有的天然強(qiáng)抗氧化劑蝦青素也附著于磷脂，因而產(chǎn)生了更加穩(wěn)定的持久的抗氧化效力[8]。研究表明，富含磷脂的磷蝦油具有提高記憶力、降低血糖和血脂、預(yù)防老年癡呆癥、預(yù)防心腦血管疾病和防止動脈粥樣硬化等重要作用[9]。

我國南極磷蝦資源開發(fā)起步較晚，關(guān)于磷蝦油的提取研究報(bào)道很少，在國際競爭日益加劇和國內(nèi)磷蝦油研究空白的背景下，國內(nèi)外企業(yè)都在搶奪南極磷蝦資源以開發(fā)南極磷蝦的核心產(chǎn)品——南極磷蝦油。南極磷蝦油與深海魚油不同，磷蝦油中富含水溶性功效成分磷脂，但其與蛋白質(zhì)、游離脂肪酸等其他水溶性成分不易分離，提純難度大，造成提取出的磷蝦油中普遍存在磷脂含量較低、酸值較高的問題，進(jìn)而導(dǎo)致磷蝦油性質(zhì)不穩(wěn)定，品質(zhì)也不佳。因此，研發(fā)富含磷脂的磷蝦油提取技術(shù)極其重要。本研究以南極磷蝦為原料，考慮檸檬酸鈉溶液濃度、料液比和浸泡時(shí)間3個(gè)影響因子，利用檸檬酸鈉溶液浸泡法從磷蝦中提取磷蝦油，并選取提取率、磷脂、酸值和流動性等衡量磷蝦油生產(chǎn)成本和產(chǎn)品品質(zhì)最重要的4個(gè)指標(biāo)進(jìn)行綜合分析，以確定最佳提取工藝條件，所得結(jié)果將為提高磷蝦資源的綜合利用率提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

南極磷蝦由遼漁集團(tuán)遠(yuǎn)洋捕撈公司提供；檸檬酸鈉溶液采購于大連聯(lián)合博泰生物技術(shù)有限公司；其他試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

SHZ-D(Ⅲ)循環(huán)水式真空泵；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器RE-2000E。

1.3 工藝流程

南極磷蝦→加熱→原料前處理→鼓風(fēng)干燥→粉碎→浸提→固液分離→減壓蒸餾→南極磷蝦油。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

1.4.1 磷蝦油提取工藝單因素分析

以冷凍南極磷蝦為原料，用沸水蒸煮5 min，然后清洗，瀝干水分后，分別選用濃度0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%和2.5%的檸檬酸鈉溶液，1∶1、1∶3、1∶5、1∶7和1∶9五個(gè)水平的料液比，0.5、1、2、3、4 h的浸泡處理時(shí)間進(jìn)行提取工藝條件的單因素實(shí)驗(yàn)，然后將磷蝦水洗至中性，進(jìn)行鼓風(fēng)干燥處理后將磷蝦粉碎成磷蝦粉，采用95%的乙醇浸提一段時(shí)間，固液分離后將提取液進(jìn)行減壓蒸餾，除去乙醇后，即得到南極磷蝦油。

1.4.2 磷蝦油提取工藝正交優(yōu)化

在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取檸檬酸鈉溶液濃度、料液比和浸泡時(shí)間3個(gè)因子，進(jìn)行三因素三水平正交組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化磷蝦油提取工藝條件，因素水平表如表1所示。

表1 磷蝦油提取工藝正交試驗(yàn)因素與水平表

1.5 測定指標(biāo)及分析方法

1.5.1 磷脂：按GB/T 5537—2008《糧油檢驗(yàn) 磷脂含量的測定》[10]進(jìn)行分析。

1.5.2 酸值：按GB/T 5530—2005《動植物油脂 酸值和酸度測定》[11]進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 檸檬酸鈉溶液濃度對磷蝦油品質(zhì)的影響

提取率直接關(guān)系到磷蝦油提取工藝的生產(chǎn)成本，而磷脂含量、酸值和流動性是關(guān)系到蝦油品質(zhì)最重要的3項(xiàng)指標(biāo)。磷脂是磷蝦油中最主要的功效成分，磷脂含量越高，磷蝦油的品質(zhì)越好。蝦油中游離脂肪酸的含量(酸值)是影響磷蝦油穩(wěn)定性的一個(gè)重要因素，酸值越高，說明磷蝦油越不穩(wěn)定。蝦油的流動性直接關(guān)系蝦油的感官評價(jià)，磷蝦油的流動性越好，說明磷蝦油的品質(zhì)越好。

在料液比為1∶5、浸泡時(shí)間為2 h的條件下，不同的檸檬酸鈉溶液濃度處理對磷蝦油的提取率、磷脂含量、酸值和流動性的影響如表2所示。未經(jīng)過檸檬酸鈉溶液處理的磷蝦原料的磷蝦油提取率最高，為19.7%，但磷脂含量最低，僅為33.66%，酸值最高，為34.57 mgKOH/g；經(jīng)過不同濃度的檸檬酸鈉溶液處理后，蝦油的磷脂含量可以至少提高8%，酸值至少降低20 mgKOH/g。隨著檸檬酸鈉溶液濃度的提高，磷蝦油的提取率和磷脂含量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，酸值變化相差不大，在檸檬酸鈉溶液濃度為1.0%時(shí)，提取率和磷脂含量都達(dá)最大值，分別為14.5%和49.67%，酸值為10.68 mgKOH/g，并且流動性很好。結(jié)果表明，對磷蝦進(jìn)行檸檬酸鈉溶液浸泡處理能顯著提高磷蝦油的磷脂含量，并且顯著降低磷蝦油的酸值，其酸值基本都能控制在15 mgKOH/g以內(nèi)，滿足磷蝦油的酸值標(biāo)準(zhǔn)≤20 mgKOH/g[12]。但是，隨著濃度的進(jìn)一步提高，磷脂含量和提取率反而呈現(xiàn)一定程度的降低，因此，檸檬酸鈉溶液濃度選擇1.0%為宜。

由結(jié)果可以看出，經(jīng)過檸檬酸鈉溶液處理后，磷蝦油的提取率和酸值均有一定程度的下降，磷脂含量均較空白有所上升，主要是由于檸檬酸鈉結(jié)構(gòu)的性質(zhì)，使其可以鰲合磷蝦油中的蛋白質(zhì)，從而去除磷蝦油中的蛋白質(zhì)、游離脂肪酸等雜質(zhì)。磷脂含量呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢，是由于鰲合過程是一個(gè)動態(tài)平衡的過程，隨著檸檬酸鈉濃度的增加，鰲合蛋白質(zhì)達(dá)到一定的飽和程度后，會結(jié)合磷蝦油中的磷脂等大分子物質(zhì)，從而導(dǎo)致磷脂含量的降低。

表2 檸檬酸鈉溶液濃度對南極磷蝦油提取率、磷脂、酸值和流動性的影響

2.2 料液比對磷蝦油品質(zhì)的影響

在檸檬酸鈉溶液濃度為1.0%、浸泡時(shí)間為2 h的條件下，不同的料液比處理對磷蝦油的提取率、磷脂含量、酸值和流動性的影響如表3所示。隨著料液比的增大，提取率和磷脂含量均呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢，酸值變化相差不大，隨著料液比的進(jìn)一步升高，提取率降低并趨于平緩。當(dāng)料液比為1∶1時(shí)，提取率和磷脂含量分別為12.6%和43.58%；當(dāng)料液比達(dá)到1∶5時(shí)，提取率和磷脂含量為最高，分別可達(dá)到14.5%和49.67%，較其他料液比組的提取率可以提升0%～2%，而磷脂含量可提升0%～8%，磷蝦油的流動性也很好，因此，料液比選擇1∶5為宜。

表3 料液比對南極磷蝦油提取率、磷脂、酸值和流動性的影響

2.3 浸泡時(shí)間對磷蝦油品質(zhì)的影響

在檸檬酸鈉溶液濃度為1.0%、料液比為1∶5的條件下，不同的檸檬酸鈉溶液浸泡時(shí)間對磷蝦油的提取率、磷脂含量、酸值和流動性的影響如表4所示。隨著浸泡提取時(shí)間的延長，提取率呈現(xiàn)降低的趨勢，磷脂含量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，酸值變化相差不大。當(dāng)浸泡時(shí)間為0.5 h時(shí)，提取率較高，為15.6%，但磷脂含量較低，僅為40.07%。而后，隨著浸泡時(shí)間的延長，磷脂含量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，提取率升高趨勢趨于平緩；當(dāng)浸泡時(shí)間為3.0 h時(shí)，磷蝦油的磷脂含量達(dá)到最高峰值49.99%，提取率相對較高，為14.8%，流動性也很好，雖然提取率較浸泡0.5 h組降低1%，但磷脂含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于浸泡0.5 h組樣品，磷脂含量提升近10%，因此，根據(jù)提取率和磷蝦油品質(zhì)指標(biāo)綜合分析，選擇檸檬酸鈉溶液浸泡時(shí)間為3.0 h。

表4 浸泡時(shí)間對南極磷蝦油提取率、磷脂、酸值和流動性的影響

2.4 磷蝦油提取工藝正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

對磷蝦油提取工藝進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)，對檸檬酸鈉溶液濃度、料液比和浸泡時(shí)間進(jìn)行綜合分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表5所示，第8組實(shí)驗(yàn)(檸檬酸鈉溶液濃度為1.5%、料液比為1∶5、浸泡時(shí)間為1 h)得到的磷蝦油磷脂含量最高，可以達(dá)到53.81%，提取率為13.1%，但是流動性一般，這是由于磷蝦油的流動性與磷脂含量的高低有關(guān)，磷脂比較黏稠，當(dāng)磷脂含量達(dá)到一定值時(shí)，磷脂含量越高，磷蝦油的流動性越低。第5組實(shí)驗(yàn)(檸檬酸鈉溶液濃度為1.0%、料液比為1∶5、浸泡時(shí)間為3 h)得到的磷蝦油的磷脂含量為50.15%，僅次于第8組樣品磷脂含量，提取率在實(shí)驗(yàn)組中最高，達(dá)到14.9%，酸值10.33 mgKOH/g也為最低，同時(shí)流動性很好，常溫下可以保持流動，此條件下的磷蝦油指標(biāo)與前期單因素實(shí)驗(yàn)的磷蝦油指標(biāo)相差不大。雖然磷脂含量較第8組樣品低，方差分析(表6)結(jié)果：檸檬酸鈉溶液濃度、料液比、浸泡時(shí)間對提取率、磷脂、酸值的影響無顯著性差異(P>0.05)，但綜合提取率和酸值、流動性等指標(biāo)考慮，最終選擇第5組為最佳工藝組合即檸檬酸鈉溶液濃度1.0%、料液比1∶5、浸泡時(shí)間3 h。

由正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)檸檬酸鈉的濃度達(dá)到一定值時(shí)，增加檸檬酸鈉溶液的濃度，磷脂含量反而會降低，這也與之前單因素實(shí)驗(yàn)的結(jié)果分析相一致，檸檬酸鈉鰲合磷蝦中的蛋白質(zhì)是一個(gè)動態(tài)平衡的過程，并不是檸檬酸鈉溶液的濃度越高越好，而是需要找到最適的提取平衡濃度、浸泡時(shí)間和料液比，當(dāng)濃度達(dá)到飽和后，檸檬酸鈉鰲合的蛋白質(zhì)會重新被釋放出來，使蛋白質(zhì)與磷蝦中的磷脂重新結(jié)合，從而使提取的磷蝦油中的磷脂含量降低，蛋白質(zhì)含量升高。

表5 檸檬酸鈉溶液提取優(yōu)化條件對南極磷蝦油提取率、磷脂、酸值、流動性的影響

表6 方差分析表

3 結(jié)論

本研究以南極磷蝦為原料，在探索了多種工藝方法來提高功效成分磷脂含量和降低游離脂肪酸的酸值的基礎(chǔ)上，建立了具有提高磷脂含量和降低酸值效果的檸檬酸鈉溶液提取工藝。堿性溶液會造成磷蝦油的皂化而導(dǎo)致流動性變差，酸性溶液會造成酸值的升高(酸值在20 mgKOH/g以上)，其他鹽溶液處理后提取的磷蝦油磷脂含量在30%～34%之間，均達(dá)不到40%；而檸檬酸鈉溶液浸泡法，因檸檬酸鈉結(jié)構(gòu)的特殊性而具有螯合蛋白質(zhì)的作用，從而能夠除去磷蝦油中的蛋白質(zhì)等雜質(zhì)，提高磷脂含量，又由于它可以中和磷蝦油中的游離脂肪酸，降低磷蝦油的酸值，從而提高磷蝦油的穩(wěn)定性。

以南極磷蝦油的提取率、磷脂、酸值和流動性等衡量磷蝦油生產(chǎn)成本和產(chǎn)品品質(zhì)最重要的4個(gè)指標(biāo)進(jìn)行綜合分析，通過不同組合的南極磷蝦油提取工藝優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，確定了南極磷蝦油提取工藝的最佳條件：檸檬酸鈉溶液濃度1.0%、料液比1∶5、浸泡時(shí)間3 h。在此工藝條件下研制出的磷蝦油的磷脂、酸值、EPA/DHA、蝦青素等指標(biāo)均符合國際先進(jìn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(Aker蝦油：磷脂含量≥40%，酸值≤20 mgKOH/g)，提取的磷蝦油磷脂含量為50.15%，酸值為10.33 mgKOH/g，提取率為14.9%，并且在常溫下可以保持流動。

采用檸檬酸鈉溶液浸泡法，不僅可以有效增強(qiáng)磷蝦油的穩(wěn)定性，改善磷蝦油的流動性，同時(shí)也符合食品的安全性，而且此工藝操作簡單、成本低廉、實(shí)用性強(qiáng)，有利于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，具有很高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，將提高南極磷蝦資源的綜合利用率。