南極磷蝦油脂肪酸組成及氧化穩定性

劉小莉++胡彥新++賈洋洋++夏秀東++劉源++周劍忠

doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2016.10.104

摘要：采用溶劑萃取法提取南極磷蝦中的油脂，以氣相色譜-質譜聯用技術（GC-MS）分析磷蝦油中的脂肪酸組成，并采用Schaal烘箱法研究添加抗氧化劑對磷蝦油氧化穩定性及貨架期的影響。結果表明，采用Folch法提取南極磷蝦冷凍干燥粉末，總脂肪得率為（21.08±0.52）%。通過GC-MS分析甲酯化磷蝦油中的脂肪酸組成，共鑒定出23個組分，其中不飽和脂肪酸占總脂肪酸的63.895%，多不飽和脂肪酸占總脂肪酸的25.739%、占不飽和脂肪酸的 40.28%，油酸、二十碳五烯酸（EPA）、二十二碳六烯酸（DHA）是主要的不飽和脂肪酸，十四碳酸、十六碳酸是主要的飽和脂肪酸。在磷蝦油儲藏過程中添加抗氧化劑，可顯著提高穩定性、延長貨架期，0.015%維生素E與0.005%檸檬酸增效劑協同作用可延長貨架期至12.21個月，抗氧化效果優于合成的抗氧化劑。

關鍵詞：磷蝦油；脂肪酸；抗氧化劑；貨架期

中圖分類號： TS254.1文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2016）10-0357-03

收稿日期：2015-08-26

基金項目：國家自然科學基金青年科學基金（編號：31401534）。

作者簡介：劉小莉（1981—），女，江蘇泰興人，博士，副研究員，主要從事食品科學研究。Tel：（025）84391571；E-mail：liuxljaas@hotmail.com。南極磷蝦是一種生活在南極洲水域的甲殼類浮游動物，蘊藏量十分驚人，約50億t，是重要的海洋生物資源。南極磷蝦油含有磷脂質結合型ω-3多不飽和脂肪酸（ω-3PUFAs），與目前市場上銷售的以甘油三酯或乙酯ω-3 PUFAs 形式存在的傳統魚油相比更易吸收[1-2]。另外，磷蝦油還含有超強抗氧化物磷脂型蝦青素以及動物性類黃酮，與多不飽和脂肪酸鍵合，從而形成一種兼具高生物體利用率（95%～98%）與超強抗氧化力的天然活性多效能復合分子[3-4]，是DHA和EPA的有效來源。很多臨床試驗證實，磷蝦油具有超強的降血脂、降血糖、降血壓、穿越血腦屏障營養、活化腦部細胞和神經的能力，起到預防和治療腦血管疾病的作用；此外，還可預防和治療冠狀動脈粥樣硬化、冠心病，預防心梗等心血管疾病；并具有抗菌消炎、預防癌癥發生和發展、延緩衰老、調節內分泌等多重功效[5-6]。由于磷蝦油富含多不飽和脂肪酸，使磷蝦油極易受光、熱、氧、自由基等的影響而發生氧化，產生醛、酮等有害化合物，不僅顏色和口感劣變，且失去原有的營養和保健價值[7-8]。

目前，我國已有企業進行磷蝦油的生產和銷售，但產品開發和質量控制方面與發達國家相比仍有較大差距。美國、加拿大、日本、澳大利亞等發達國家已經建立了南極磷蝦油產品的相關質量標準，而我國在此方面還不夠完善。本研究采用溶劑法提取南極磷蝦油，分析磷蝦油脂肪酸組成，并采用加速試驗法考察抗氧化劑對南極磷蝦油的抗氧化效果，為南極磷蝦油的工業化提取、延緩儲藏過程中的氧化酸敗提供技術支撐。

1材料與方法

1.1材料與試劑

供試南極磷蝦由中國水產總公司提供，于-20 ℃下保存備用。

甲醇、氯仿、氫氧化鉀、三氟化硼乙醚、氯化鈉、正己烷均為分析純（上海化學試劑有限公司），檸檬酸、特丁基對苯二酚（TBHQ）、二丁基羥基甲苯（BHT）、天然生育酚（維生素E）等均為食品級添加劑（鄭州思源食品添加劑有限公司）。

1.2儀器與設備

氣質聯用儀（Thermo Fisher公司）配有Trace 1300型氣相色譜儀和TSQ 800 EVo型三重四極桿質譜，手提式高速中藥粉碎機（廣州市一搏機電設備有限公司），電子天平（普利賽斯國際貿易有限公司），真空冷凍干燥機（南京載智自動化設備有限公司）。

1.3方法

1.3.1南極磷蝦油的提取將南極磷蝦整蝦冷凍干燥后，采用高速粉碎機粉碎1 min，過40目篩備用。稱取磷蝦粉，采用Folch法[9]進行磷蝦油的提取。

1.3.2油脂的甲酯化參照Liu等的方法[10]對磷蝦油進行甲酯化處理。將0.2 mL南極磷蝦油加入2 mL體積分數為5%的氫氧化鉀-甲醇溶液，于75 ℃水浴15 min；冷卻后加入2 mL體積分數為14%的三氟化硼乙醚-甲醇溶液，于75 ℃水浴2 min；加入2 mL飽和氯化鈉溶液和1 mL正己烷，混勻后靜置，取上清備用。

1.3.3色譜條件采用SLB-5MS型毛細管色譜柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）。升溫程序：120 ℃保持6 min，以 3 ℃/min 升溫至250 ℃，保持25 min；載氣（He）流速為 1.2 mL/min，壓力為2.4 kPa，進樣量為1.0 μL；分流比為 30 ∶1。

1.3.4質譜條件電子轟擊（EI）離子源，電子能量為 70 eV，燈絲發射電流為200 μA，離子源溫度為200 ℃，接口溫度為250 ℃，檢測器電壓為350 V，掃描范圍m/z為 33～800。

1.3.5磷蝦油氧化穩定性采用Schaal烘箱加速法[11-12]，在避光條件下，將裝有100 g南極磷蝦油的碘量瓶置于（62±1） ℃恒溫干燥箱中，每隔2 d取樣測定其過氧化值（POV），探討添加不同抗氧化劑對南極磷蝦油的影響。POV值的測定參照國家標準GB/T5538—2005規定進行。以POV值達到12 meq/g所需時間為誘導時間，計算誘導期（天數）和抗氧化劑的抗氧化因子PF[13]，公式為：

PF=T1T2。

式中：T1為加抗氧化劑的樣品POV值升至12 meq/kg所需時間，T2為對照樣品POV值升至12 meq/kg所需時間。

1.3.6磷蝦油貨架預測期的計算根據Arrhenius經驗公式，對于正常化學反應，反應溫度每升高10 ℃則反應速度升高1倍，即K（T+10 ℃）/K（T）=2（式中：K為反應速度常數）；而反應速度常數與食品貨架壽命成反比，即反應速度常數越大則食品貨架壽命越小，因此有N（T）/N（T+10 ℃）=2（式中：N為食品貨架壽命）。在（62±1） ℃條件下，Schaal烘箱法試驗的 1 d 相當于20 ℃下16 d的貨架壽命[14]。

2結果與分析

2.1磷蝦油的提取

采用Folch法提取總脂，可將磷脂等極性脂提取完全。本研究在南極磷蝦干粉中測得的總脂肪平均含量為（21.08±0.52）%。李恩霞等采用乙醇提取法對南極磷蝦中的油脂進行提取，提取產率僅為6.14%[15]。郭休玉等比較了乙醇1步提取法、丙酮-乙醇1步提取法、乙醇2步提取法3種工藝條件下的磷蝦油得率，發現乙醇2步提取法的蝦油得率較高，達到15.72%[16]。磷蝦油含量差別的原因可能與樣品的取樣地點、季節、蝦齡、樣品貯存與處理方式、總脂的提取方法等有關[17]。

2.2磷蝦油脂肪酸組成分析

南極磷蝦油中脂肪酸成分的GC-MS總離子流色譜圖見圖1。通過標準質譜數據庫檢索，同時結合特征離子、出峰時間及順序進行定性分析，按峰面積歸一法進行定量，磷蝦油中脂肪酸分析結果見表1。共鑒定出磷蝦油中的脂肪酸及其酯類成分23個，其中含量較高的脂肪酸為十四碳酸（肉豆蔻酸）及其酯（12.223%）、9-十六碳烯酸（4.266%）、十六碳酸及其酯（20.865%）、十八碳四烯酸（5.271%）、十八碳烯酸（油酸）及其酯（33.464%）、二十碳五烯酸及其酯（EPA，13.215%）、二十二碳六烯酸（DHA，5.532%）。不飽和脂肪酸、多不飽和脂肪酸分別占總脂肪酸的63.895%、25.739%，多不飽和脂肪酸占不飽和脂肪酸的40.28%，飽和脂肪酸主要是十四碳酸和十六碳酸。

2.3抗氧化劑對磷蝦油氧化穩定性的影響

采用Schaal烘箱加速法考察不同抗氧化劑對南極磷蝦油氧化穩定性的影響，結果見圖2。原料磷蝦油的過氧化值為1.78 meq/kg。在烘箱加速氧化試驗中，磷蝦油的POV值均隨時間的延長而增加。根據預試驗結果，分別選擇 0.015% TBHQ、0.015% BHT、0.015%維生素E、0.008%維生素E+0.005% 檸檬酸、0.015%維生素E+0.005%檸檬酸作為抗氧化劑。

與對照組相比，添加抗氧化劑明顯提高了磷蝦油的穩定性，起到了有效的抗氧化效果。在0.015%濃度條件下，單一抗氧化劑的作用效果依次為TBHQ>BHT>維生素E。TBHQ、BHT是食品工業中常用的抗氧化劑，然而近年來很多研究表明，如果人類長期大量食用該類抗氧化劑，有導致畸形、癌癥的風險，因此維生素E（天然生育酚）作為天然新型抗氧化劑備受關注。

檸檬酸、蘋果酸、酒石酸、琥珀酸等多元羧酸與抗氧化劑共同作用可增強抗氧化效果，是常用的抗氧化增效劑[18-19]。其中以檸檬酸及其衍生物的螯合作用最強，它可絡合金屬離子，從而使金屬離子催化油脂氧化的功能減弱。另外，檸檬酸可使抗氧化劑自由基還原成分子，且生成的自由基活性降低，很難參與油脂氧化的自由基鏈反應網，最終延緩油脂的氧化[20]。

采用添加量為0.005%的檸檬酸作為增效劑，考察與濃度為0.008%、0.015%維生素E的協同增效作用。結果表明，檸檬酸增效劑的使用顯著提高了維生素E的抗氧化效果，使維生素E在濃度為0.008%時的抗氧化作用與0.015% TBHQ相當；當提高維生素E濃度至0.015%時，抗氧化效果顯著優于0.015% TBHQ。

2.4磷蝦油貨架壽命預測

采用0.015%維生素E和0.005%檸檬酸增效劑作為抗氧化劑進行磷蝦油的耐熱保藏，根據Arrhenius經典公式，Schaal烘箱耐熱法的1 d相當于20 ℃下貯藏16 d，外推得出20 ℃下油脂的預期儲存時間，即為油脂的預期貨架壽命。按國標規定，油脂的POV值上限為12 meq/kg，不添加抗氧化劑的對照樣品達到12 meq/kg所需的誘導時間為3.92 d，預測貨架期為2.09個月；添加抗氧化劑的磷蝦油達到12 meq/kg所需的誘導時間延長至22.9 d，預測貨架期為12.21個月。可見，抗氧化劑的使用顯著延緩了油脂的氧化反應，抗氧化因子PF為 5.84。

3結論

本研究采用Folch法提取南極磷蝦干粉中的油脂，油脂得率達到（21.08±0.52）%。磷蝦油含有豐富的不飽和脂肪酸，占總脂肪酸的63.895%；多不飽和脂肪酸占不飽和脂肪酸的40.28%，占總脂肪酸的25.739%。磷蝦油中含量最高的脂肪酸為十八碳烯酸（油酸）及其酯，含量高達33.464%，同時含有豐富的二十碳五烯酸及其酯（EPA，13.215%）、二十二碳六烯酸（DHA，5.532%）。可見，磷蝦油具有較高的營養和保健價值，可作為人類膳食中補充不飽和脂肪酸的重要來源。

添加抗氧化劑可顯著延緩磷蝦油的氧化，常用抗氧化劑TBHQ的作用顯著優于BHT、維生素E。維生素E與增效劑檸檬酸復合使用時，協同增效效果顯著提高。當采用0015%維生素E和 0.005%檸檬酸作為抗氧化劑時，抗氧化效果顯著優于相同濃度的TBHQ，預測貨架期由2.09個月延長至12.21個月，顯著提高了磷蝦油儲藏銷售過程中的品質。

參考文獻：

[1]Bowen L E，Spooner H S，Zambito J L，et al. Comparison of krill oil and fish oil supplementation on serum and tissue fatty acid profiles in horses[J]. Journal of Equine Veterinary Science，2013，33（5）：342.

[2]Calder P C. Marine omega-3 fatty acids and inflammatory processes：Effects，mechanisms and clinical relevance[J]. Biochimica et Biophysica Acta，2015，1851：469-484.

[3]Takaichi S，Matsui K，Nakamur M，et al. Fatty acids of astaxanthin esters in krill determined by mild mass spectrometry[J]. Comparative Biochemistry and Physiology B，Biochemistry & Molecular Biology，2003，136（2）：317-322.

[4]趙靜，姜國良，田丹. 常見海產動物磷脂研究進展[J]. 食品工業，2011（10）：86-88.

[5]Wael M. Health benefits of omega-3 fatty acids from Neptune krill oil[J]. Lipid Technoloy，2008，20（5）：108-111.

[6]Kjetil B，Kathy M V，Melody H，et al. Krill oil supplementation lowers serum triglycerides without increasing low-density lipoprotein cholesterol in adults with borderline high or high triglyceridelevels[J]. Nutrition Research，2014，34：126-133.

[7]Lu F S H，Bruheim I，Haugsgjerd B O，et al. Effect of temperature towards lipid oxidation and non-enzymatic browning reactions in krill oil upon storage[J]. Food Chemistry，2014，157：398-407.

[8]Lu F S H，Nielsen N S，Baron C P，et al. Oxidative degradation and non-enzymatic browning due to the interaction between oxidised lipids and primary amine groups in different marine PL emulsions[J]. Food Chemistry，2012，135：2887-2896.

[9]Folch J，Lees M，Sloane S G H. A simple method for the isolation and purification of total lipids from animal tissues[J]. Journal of Biological Chemistry，1956，218（1）：497-509.

[10]Liu W，Fu Y，Zu G，et al. Supercritieal carbon dioxide extraction of seed oil from Opuntia dillenii Haw and its antioxidant activity[J]. Food Chemistry，2009，114（1）：334-339.

[11]韓軍歧，張有林，陳雷. 葵花籽油的超聲波提取及抗氧化研究[J]. 食品工業科技，2005，26（1）：52-54.

[12]Michotte D，Rogez H，Chirinos R，et al. Linseed oil stabilisation with

pure natural phenolic compounds[J]. Food Chemistry，2011，129：1228-1231.

[13]周麗風. 油脂氧化與抗氧化技術[J]. 糧食與食品工業，2008，15（5）：24-26.

[14]Yurt B，Celik I. Hepatoprotective effect and antioxidant role of sun，sulphited-dried apricot （Prunus armeniaca L.） and its kernel against ethanol-induced oxidative stress in rats[J]. Food and Chemical Toxicology，2011，49：508-513.

[15]李恩霞，徐娜，李福偉，等. 南極磷蝦油脂中脂肪酸的組成分析[J]. 山東科學，2012，25（5）：88-91.

[16]郭休玉，何蘭，曹俊，等. 南極磷蝦油提取方法比較及主要營養成分分析[J]. 水產科技情報，2013，40（5）：254-257.

[17]王蘭，岳榮巖，盧杰，等. 太平洋磷蝦脂肪酸的氣相色譜-質譜法分析[J]. 現代食品科技，2012，18（10）：1407-1410.

[18]Skall N N，Debnath D，Jacobsen C. Oxidative stability of fish oil enriched drinking yoghurt[J]. International Dairy Journal，2007，17：1478-1485.

[19]Yi J，Andersen M L，Skibsted L H. Interactions between tocopherols，tocotrienols and carotenoids during autoxidation of mixed palm olein and fish oil[J]. Food Chemistry，2011，127：1792-1797.

[20]李赤翎，俞建，劉仲華. 抗氧化劑對瓜蔞子油抗氧化性能的影響研究[J]. 中國糧油學報，2009，24（7）：98-100.