魚粉中魚油浸提的工藝優化研究

劉淑君，婁永江

（寧波大學海洋學院食品工程，浙江寧波315211）

魚粉作為優質的動物性蛋白原料，在我國的需求逐年攀升。我國近十年魚粉的平均進口量約100×104t，是世界最大的魚粉消費國[1]。魚粉作為一種重要的動物性飼料，其中蛋白含量的多少很大程度決定了該魚粉的質量[2-3]。國內魚粉蛋白質含量與進口魚粉相比而言普遍偏低[4]，這不僅影響了魚粉的價格，更影響了它的品質。本文從提高國內魚粉的競爭力角度出發，將生產工藝為魚經過蒸煮機熟化后魚肉和水一起直接進入烘干機烘干[5]得到全脂魚粉，用有機溶劑浸提法[6]脫除其中的油脂，間接提高了魚粉中蛋白質的含量，使得魚粉品質達到了特級品的要求[7]，同時對得到的魚油可以進一步精煉利用。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

魚粉 取自浙江寧波石浦某公司；正己烷、石油醚（沸點60℃）、二氯甲烷、乙酸乙酯、甲基叔丁基醚及其他試劑 均為分析純。

SZF-06C脂肪測定儀 上海洪紀儀器有限公司；RE-52旋轉蒸發器 上海亞榮生化儀器廠；DHG-907AS電熱恒溫鼓風干燥箱 寧波江南儀器廠。

1.2 實驗方法

1.2.1 魚粉粗蛋白質測定 按GB/T 24318-2009[8]中規定的方法執行。

1.2.2 魚粉粗脂肪測定 按GB/T 6433-2006[9]中規定的方法執行。有機溶劑采用旋轉蒸發的方式來回收[10-11]，實現循環利用。

魚油得率（%）=提取魚油質量（g）/原料質量（g）×100。

魚油提取率（%）=魚粉中提取的魚油質量（g）/魚粉中粗脂肪的總質量（g）×100。

1.2.3 魚粉水分測定 按GB/T 6435-2006[12]中規定的方法執行。

1.2.4 魚粉粗灰分測定 按GB/T 6438-2007[13]中規定的方法執行。

1.2.5 魚粉的干燥 浸提后的魚粉放入鼓風干燥箱脫溶烘干。測定其中粗蛋白質的含量。

1.2.6 單因素實驗 按照1.2.2中的方法，分別以浸提時間、浸提溫度和浸提溶劑3個因素作單因素實驗。

1.2.7 響應面實驗設計[14]根據單因素實驗結果，設計3因素3水平的響應曲面實驗，其因素水平編碼見表1。

1.3 數據處理

采用Design-Expert 7.0 Trial軟件對數據進行處理分析。

2 結果與分析

2.1 魚粉中主要成分的含量測定

經分析魚粉的主要成分含量結果如表2所示。參考GB/T 19164-2003，可知該魚粉未達到一級品的標準[7]，而且粗脂肪含量明顯偏高。魚粉中的粗脂肪含量偏高，會造成不良后果。粗脂肪中的不飽和脂肪酸易被空氣氧化或水解，使得魚粉酸敗或產生異味，降低魚粉品質[15]，因而脂肪是一種高附加值的成分[16-17]。所以，將魚粉中的脂肪浸提出來，不僅可以提高魚粉中蛋白質的含量，還可以進一步對浸提出的脂肪加以利用。

2.2 魚油提取的單因素實驗研究

2.2.1 浸提溶劑對魚油得率的影響 分別選用甲基叔丁基醚、正己烷、石油醚、二氯甲烷以及乙酸乙酯為浸提溶劑，以有機溶劑各自的沸點+5℃為浸提溫度，浸提完全的情況下比較不同有機溶劑對魚油得率的影響，結果見表3。在不同溶劑的浸提下魚油得率的排序為：石油醚＞正己烷＞乙酸乙酯＞甲基叔丁基醚＞二氯甲烷。

2.2.2 浸提時間對魚油得率的影響 以石油醚為浸提溶劑，65℃下浸提，得到不同時間下的魚油得率，結果見表4。對數據進行兩兩之間的單因素方差分析得出，延長時間有利于魚粉中魚油的浸出。但在浸提溶劑和溫度一定的情況下，過長的浸提時間不利于能源的節約，魚油的浸出量增加較緩慢。2.5h的魚油得率和3.5h的差異不顯著，所以最佳浸提時間選擇2.5h。

2.2.3 浸提溫度對魚油得率的影響 以石油醚為浸提溶劑，浸提2.5h，由表5可看出，65℃時魚油得率較高，此時，溶劑的回流達到一個較好的狀態。繼續升高溫度，魚油的得率減少。

2.3 響應面分析實驗結果

根據單因素實驗，以浸提時間、浸提溶劑和浸提溫度3個因素為自變量，以魚油得率為因變量，采用響應面實驗對浸提工藝進行優化，根據響應面中心組合設計理論，給每個因素選擇了合適的3個水平。

2.3.1 魚粉響應面分析方案及結果 魚粉響應面分析實驗設計及結果見表6，方差分析見表7。利用Design-Expert軟件中的Box-Benhnken Design選項對上表數據進行二次多元回歸擬合，得到魚粉中魚油得率的預測值Y對編碼因素A、B、C的二次多項回歸方程：Y=17.91+1.57A+0.15B-0.18C-1.30B2-1.54C2。

從表7方差分析可以看出，模型顯著性檢驗p=0.0021＜0.01，表明模型整體極顯著。失擬項p=0.2131＞0.05，無失擬因素存在，表明該回歸模型與實際測量值能夠較好的擬合，可用此模型對魚粉中魚油的浸提效果進行分析和預測[17]。一次項A、二次項B2、C2均表現極顯著（p＜0.01），表明各因素對響應值的影響不是簡單的線性關系，二次項B2、C2對響應值影響很大，交互項影響較小。

2.3.2 魚粉響應面分析 根據回歸方程，得到圖1響應面圖，此圖是響應值魚油得率Y對應自變量A、B、C構成的三維空間圖，其中每個響應面代表2個變量間的相互作用，此時第3個變量為恒定值即零水平值。從圖1中可見，浸提溫度與浸提時間、浸提溶劑與浸提時間的交互作用對響應值的影響不顯著；在浸提時間一定時，浸提溫度與浸提溶劑的交互作用與得率呈較為平緩的拋物線關系，顏色變化也不明顯，從等高線接近圓形可看出，兩因素的交互作用對魚油得率影響不顯著[18]。從影響程度來說，浸提時間對魚油得率的影響最大，表現為曲線相對較陡；浸提溶劑對魚油得率的影響相對較小，表現為隨著浸提溶劑的改變，響應值變化相對較小。3個因素對魚油得率的影響大小依次為浸提時間＞浸提溫度＞浸提溶劑。當浸提時間或浸提溶劑一定時，魚油得率隨著浸提溫度的升高先增后減，說明溫度太高，不利于魚油的浸提。可能的原因是60～65℃時，溫度的升高有利于石油醚的揮發；當溫度為65～70℃時，反應體系中各個指標穩定，不會隨著溫度升高產生明顯變化，所以魚油得率不會繼續增加，而且此時反應體系中雜質的增多會阻礙魚油的浸出，造成魚油得率增速變緩。魚油得率隨著時間延長有顯著的增加。浸提溶劑為石油醚時，魚油得率較大。

2.3.3 魚粉浸提參數的優化與驗證 為進一步確認浸提工藝的最優條件，根據軟件對擬合的回歸方程進行優化，得到魚粉的最優浸提條件的參數分別為：溶劑為石油醚，溫度為64.4℃，時間為3.5h，在此條件下，魚油得率為19.5%±0.028%。用此最優提取條件進行驗證，考慮到實際可操作性，選擇溶劑為石油醚，溫度為64℃，浸提時間為3.5h，得到魚粉中魚油得率為19.4%±0.874%，與理論值較為接近，此時魚油的提取率高達95.6%，表明此二次回歸模型對優化魚粉魚油的浸提是可行的。而魚粉中蛋白的含量變為68.0%±0.251%，達到國標[6]中特級品的要求。

3 結論

本實驗先運用單因素實驗確定了溫度、時間、溶劑是影響魚粉中魚油得率的主要因素，并且確定了各個因素的合適水平；然后通過響應面中的Box-Benhnken Design法建立了二次回歸模型，再利用統計學方法對該模型進行方差檢驗，優化了各個因素的水平。根據該模型得出了魚粉浸提魚油的最優條件：溶劑為石油醚，溫度為64℃，時間為3.5h，在此條件下，魚油得率為19.4%±0.874%；此時魚油的提取率達到了95.6%。同時，用該模型得到的預測值和實際值也比較接近，說明回歸方程能夠較真實的反映各個因素的影響。因此用響應面對魚粉中魚油浸提條件的優化是可行的。

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