太平洋磷蝦油脂提取工藝及其脂肪酸成分分析

孫艷賓，劉 云*，陳洪基，姜國良，吳志強

（中國海洋大學海洋生命學院，山東 青島 266003）

太平洋磷蝦隸屬于節肢動物門，甲殼綱，真蝦總目，磷蝦目，纓足磷蝦科，磷蝦屬，游泳和攝食能力較強，廣泛分布于遠東海域、黃海，為北太平洋亞北極區的優勢種磷蝦[1]。目前太平洋磷蝦主要用作水產動物餌料及添加劑，加工粗糙，增值很低[2]。從水產品中提取多不飽和脂肪酸一直是科學家們的研究熱點，二十碳五烯酸（eicosapntemacnioc acid，EPA）、二十二碳六烯酸（docosahexaenoic acid，DHA）是人體的必需脂肪酸，具有防治心血管疾病、益智、抗炎癥、抗過敏、增強視力等多種功能[3-8]。太平洋磷蝦中含豐富的EPA和DHA，具有較高的營養價值。但目前對太平洋磷蝦的研究主要集中在蛋白質和生態學方面[9-12]，關于脂質方面的報道較少，通過采用Folch 法從太平洋磷蝦中提取總脂，提取率為15.16%[13]。本研究采用正交試驗對太平洋磷蝦油的溶劑提取進行研究，確定了適宜的工藝條件，并對太平洋磷蝦油的理化特性和脂肪酸組成進行了測定和分析。該研究旨在為太平洋磷蝦油的加工和應用提供科學依據，為太平洋磷蝦的綜合利用開辟新的途徑。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

太平洋磷蝦2013年3月29號于山東威海石島海域捕獲，真空干燥后粉碎待用。

石油醚（分析純）、異丙醇（分析純）、正己烷（分析純）、丙酮（分析純）、乙酸乙酯（分析純）、環己烷（分析純）等：天津市廣成化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

Rotavapor R-3旋轉蒸發儀：瑞士BUCHI公司；SHZ-D循環水式真空泵：鞏義市予華儀器有限責任公司；電熱恒溫水浴鍋：龍口市先科儀器公司；DZK-60500真空干燥箱：上海?，斣囼炘O備有限公司；BS-11OS型精密電子天平：德國Sartorius公司；WFJ2000型可見光分光光度計：尤尼柯儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 太平洋磷蝦油提取工藝流程

1.3.2 太平洋磷蝦油理化指標測定

水分測定參照GB/T 5009.3—2010《食品安全國家標準食品中水分的測定》，磷脂含量測定參照GB/T 5537—2008《糧油檢驗磷脂含量的測定》，過氧化值含量測定參照GB/T 5538—2005《動植物油脂過氧化值測定》，酸值測定參照GB/T 5530—2005《動植物油脂酸值和酸度測定》，皂化值測定參照GB/T 5534—2008《動植物油脂皂化值的測定》，氟含量測定參照GB/T 5009.18—2003《食品中氟的測定》，蝦青素含量測定采用分光光度檢測法[15]。

1.3.3 油脂提取率計算

式中：m1為提取出的油脂質量，g；m2為試驗所用的干太平洋磷蝦蝦粉的質量，g。

1.3.4 脂肪酸組成測定

委托上海市糧油制品質量監督檢驗站依據GB/T17376—2008《動植物油脂脂肪酸甲酯制備》，GB/T 17377—2008《動植物油脂脂肪酸甲酯氣相色譜分析》進行分析。

2 結果與分析

2.1 太平洋磷蝦油主要成分測定結果

太平洋磷蝦油理化指標測定結果見表1。

表1 太平洋磷蝦油理化指標測定Table 1 Physicochemical indicators of Euphausia pacifica oil

從表1可看出，太平洋磷蝦油磷脂含量較高，磷脂可以預防和減少脂肪肝的發生。皂化值在正常的范圍內，說明長鏈脂肪酸較多；酸值過高，容易腐敗，不易常溫儲存。

2.2 單因素試驗結果

2.2.1 提取試劑對提取效果的影響

依據文獻[14-16]，分別選擇石油醚（20 ℃條件下試驗）、正己烷、丙酮、乙酸乙酯、異丙醇、環己烷、體積分數95%的乙醇7種試劑，料液比1∶10（g∶mL），溫度55 ℃，浸提時間3 h后抽濾，提取液轉移到旋轉蒸發儀中回收溶劑，得油脂提取物，計算油脂提取率，每組試驗重復3次，求平均值，結果如圖1所示。

圖1 提取試劑對太平洋磷蝦油提取效果的影響Fig.1 Effect of extraction solvent on extraction yield of Euphausia pacifica oil

從圖1可知，所選7種提取劑的蝦油油提取率大小順序為：體積分數95%的乙醇＞異丙醇＞正己烷＞乙酸乙酯＞丙酮＞石油醚＞環己烷，體積分數95%的乙醇提取率最高；從提取劑的價格看，體積分數95%的乙醇的市場價格最低，并且在以上各種有機溶劑中對人體傷害和環境污染最小，因此以體積分數95%的乙醇作為提取溶劑。

2.2.2 提取溫度對提取效果的影響

選擇體積分數95%的乙醇作為提取溶劑，料液比為1∶10（g∶mL），分別在25 ℃、35 ℃、45 ℃、55 ℃、65 ℃、75 ℃條件下密閉浸提3 h，提取液轉移到旋轉蒸發儀中回收溶劑，得油脂提取物，計算油脂提取率，每組試驗重復3次，求油脂提取率平均值，結果如圖2所示。

圖2 提取溫度對太平洋磷蝦油提取效果的影響Fig.2 Effect of extraction temperature on extraction yield of Euphausia pacifica oil

從圖2可知，在所選擇的溫度范圍內，油脂提取率隨溫度的升高而增加，且增幅較大。但是當提取溫度＞55℃以后，提取率增加不明顯，甚至略有下降。原因是隨著提取溫度的升高，溶劑擴散加快，但是隨著溫度過高時，體積分數95%的乙醇揮發加快，在太平洋磷蝦粉顆粒表面會形成一個汽化層，阻礙了油脂分子的擴散，同時溫度過高能源消耗也過高，成本增加。綜合考慮提取溫度選擇55 ℃為宜。

2.2.3 提取料液比對提取效果的影響

選擇料液比為1∶5，1∶7.5，1∶10，1∶12.5，1∶15，1∶17.5（g∶mL）的體積分數95%的乙醇溶液，在55 ℃密閉浸提3 h，提取液轉移至旋轉蒸發儀中回收溶劑，得油脂提取物，計算油脂提取率，每組試驗重復3次，求平均值，結果如圖3所示。

圖3 料液比對太平洋磷蝦油提取效果的影響Fig.3 Effect of material to solvent ratio on extraction yield of Euphausia pacifica oil

從圖3可知，料液比＜1∶10（g∶mL）時，隨著料液比值的減少，提取率逐漸提高。原因是料液比越小，料液內外的濃度差值就越大，油脂的提取越充分；料液比＞1∶10（g∶mL）時，隨著料液比的增大，油脂的提取率基本不再增大，過量的提取溶劑會使后期處理的量增大，造成人力與物力資源的浪費，因此選擇料液比為1∶10（g∶mL）為宜。

2.2.4 提取時間對提取效果的影響

選擇體積分數95%的乙醇溶液，料液比為1∶10（g∶mL），在55 ℃條件下分別密閉浸提1 h、2 h、3 h、4 h、5 h、6 h，提取液轉移到旋轉蒸發儀中回收溶劑，得油脂提取物，計算油脂提取率，每組試驗重復3次，求平均值，結果如圖4所示。

圖4 提取時間對太平洋磷蝦油提取效果的影響Fig.4 Effect of extraction time on extraction yield of Euphausia pacifica oil

從圖4可知，油脂提取率隨著提取時間的延長變化較大，當浸提時間＞5 h，提取率隨時間的延長趨于平穩。浸提初期，料液內外濃度差比較大，浸提過程很快，時間延長，內外濃度差逐步縮小，擴散速度變慢，提取率也因此趨于平緩。為節約時間，將提取時間定為5 h。

2.3 正交試驗結果

從單因素考察結果來看，體積分數95%乙醇的提取效果最好，提取溫度55 ℃以上提取率增加不明顯，提取時間5 h以上，提取效率趨于平緩，所以在單因素試驗的基礎上，選擇體積分數95%乙醇為提取劑，選擇提取溫度（A），提取時間（B），料液比（C）為考察因素，油脂提取率為考察指標，進行L16（45）正交試驗，因素水平設計見表2。正交試驗結果與分析見表3，方差分析見表4。

表2 太平洋磷蝦油提取條件優化正交試驗因素與水平Table 2 Factors and levels of orthogonal experiment for Euphausia pacifica oil extraction conditions optimization

表3 太平洋磷蝦油提取條件優化正交試驗結果與分析Table 3 Results and analysis of orthogonal experiment for Euphausia pacifica oil extraction conditions optimization

由表3 可知，各因素對提取效果的影響程度依次為A（溫度）＞B（時間）＞C（料液比）。極差分析得到的最優組合為A4B4C4，而由正交試驗直觀分析結果最優組合為第12號組試驗：A3B4C2。因此對A4B4C4和A3B4C2進行對比驗證試驗，得到A4B4C4和A3B4C2提取效率分別是21.04%和22.67%，因此最佳組合是A3B4C2，即提取溫度為55 ℃，提取時間為5 h，料液比為1∶10（g∶mL）。

表4 正交試驗結果方差分析Table 4 Variance analysis of orthogonal experiments results

從表4分析結果可看出，三種因素對油脂提取率影響程度各不相同，因素A的P＜0.01，因素A對試驗影響結果極顯著；因素B的P＜0.05，因素B對試驗影響結果顯著；因素C的P＞0.1，對提取率影響不顯著。

2.4 太平洋磷蝦油酸組成分析

由表5結果可知，通過氣質聯用技術對太平洋磷蝦油脂脂肪酸組成進行分析，共鑒定出12種脂肪酸，其中飽和脂肪酸成分共4種，總含量為26.00%，不飽和脂肪酸成分8種，總含量為55.90%。95%乙醇提取物中含有比較豐富的多不飽和脂肪酸，其中EPA、DHA含量分別為16.7%和15.2%，可作為EPA、DHA的提取原料。

表5 太平洋磷蝦油脂中脂肪酸組成分析結果Table 5 Analysis results of fatty acids component of Euphausia pacifica oil%

3 結論

采用溶劑浸提法提取太平洋磷蝦脂溶性成分，通過單因素試驗和正交試驗，獲得的最佳提取工藝為體積分數95%乙醇作為提取劑，提取溫度為55 ℃，提取時間為5 h，料液比為1∶10（g∶mL），在此最佳提取條件下，油脂提取率為22.67%。

通過氣質聯用技術對油脂中脂肪酸成分和含量進行了分析，太平洋磷蝦油的脂肪酸組成為：豆蔻酸，棕櫚酸，硬脂酸，花生酸，棕櫚一烯酸，油酸，花生一烯酸，亞油酸，亞麻酸，二十碳五烯酸（EPA），二十二碳五烯酸，二十二碳六烯酸（DHA）。其中飽和脂肪酸含量26.00%，不飽和脂肪酸為55.90%。EPA、DHA含量分別為為16.7%和15.2%。比市場上熱銷的魚油中的含量高得多，與在魚油中以甘油三脂或脂肪酸乙酯形式存在不同，在太平洋磷蝦油中主要以磷脂的形式存在[12]。此外還含有人體必需的多不飽和脂肪酸亞油酸（C18∶2）和亞麻酸（C18∶3）。因此，太平洋磷蝦油是一種很好的保健油脂，具有很好的開發應用前景。

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