熱風干燥加工對南極磷蝦肉脂質品質的影響

高翠竹，詹宏磊，劉冰南，王際輝, ，劉玉佳*

1. 大連工業大學生物工程學院（大連 116034）；2. 東莞理工學院化能學院科技創新研究院（東莞 523808）

南極磷蝦是一種生活在南極洲附近水域的節肢動物，其生物量巨大，營養成分豐富，是近年來備受國內外學者關注的海洋食品資源[1-2]。研究表明南極磷蝦中油脂含量豐富，且營養價值極高。原因在于南極磷蝦油含有大量的ω-3型多不飽和脂肪酸二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA），且EPA和DHA能與蝦油中的磷脂結合形成多不飽和脂肪酸型磷脂，被認為有更高的生物活性[3-4]。據報道，南極磷蝦油在預防心腦血管疾病，促進大腦發育、抗氧化、緩解痛風和類風濕性關節炎等方面都有一定功效[5-6]。

自20世紀60年代以來，很多國家先后對南極磷蝦資源進行商業開發與捕撈[7]，中國在2010年開始進行南極磷蝦的商業開發與捕撈，與其他國家相比，起步較晚，且南極磷蝦產品加工技藝尚不成熟[8]。中國主要的南極磷蝦產品有冷凍南極磷蝦肉、南極磷蝦粉及南極磷蝦油，高附加值產品種類較少。熱處理是南極磷蝦產品深加工的必要工序。周大勇等的發明專利（一種低氟南極磷蝦去殼蝦粉的制備方法）中南極磷蝦肉需要經過60～90 ℃熱處理[9]。除此之外，南極磷蝦的蝦糜、調味品、罐頭、香腸等產品的加工工藝中都需要熱處理的步驟。熱處理的溫度和時間都是影響最終蝦粉或其他產品品質的關鍵因素。魏榮男等[10]研究發現熱處理溫度對南極磷蝦脂肪含量、蛋白質組分含量、蝦青素等品質指標有較大影響。馬田田[11]對南極磷蝦粉制備過程中的蒸煮條件進行優化，以蒸煮溫度和時間條件進行優化，以獲得高脂肪含量的南極磷蝦粉。徐正等[12]研究不同加工方式對南極磷蝦各組分的影響，結果顯示油炸加工對南極磷蝦營養成分的破壞程度最大，其次是水煮、水洗加工，烘烤加工對南極磷蝦營養成分的破壞程度最小。

試驗以南極磷蝦肉為原料，選取熱風干燥法對其進行處理，考察溫度和時間兩大條件對南極磷蝦肉中脂質的過氧化值、酸值、硫代巴比妥酸值和脂肪酸組成的影響，為優化南極磷蝦粉加工工藝提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

南極磷蝦肉（遼漁集團有限公司，于-20 ℃冷凍保存）。

1.2 儀器與試劑

GFL-230型鼓風干燥箱（天津市萊玻特瑞儀器公司）；FD-1C-50冷凍干燥機（北京博醫康實驗儀器公司）；BSA223S型電子天平（賽多利斯科學儀器（北京）公司）；HYC-390醫用冷藏箱，DW-25W388、DW-86L338J醫用低溫保存箱（青島海爾特種電器公司）；V-1000型可見分光光度計（翱藝儀器（上海）公司）；DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器（鞏義市予華儀器公司）；DK-S24型電熱恒溫水浴鍋（上海森信實驗儀器公司）；RE-52A旋轉蒸發器（上海亞榮生化儀器廠）；SB-5200DT超聲波清洗機（寧波新芝生物科技公司）；堿藍6B、酚酞、甲醇、硫代巴比妥酸、無水乙醇、正己烷等（均為分析純，大連博諾生物化學試劑廠）。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品處理

將南極磷蝦肉置于4 ℃冰箱中解凍12 h。待解凍完成后，用濾紙吸干南極磷蝦肉表層多余水分，將其搗碎并平鋪于不銹鋼盤中，分別放入45，65，85和105 ℃鼓風干燥箱中加熱2 h，冷凍干燥36 h獲得南極磷蝦粉。或在65 ℃下分別加熱1，2，3和4 h后冷凍干燥獲得南極磷蝦粉。

1.3.2 南極磷蝦肉脂質的提取

根據田創[13]的方法，用正己烷和無水乙醇以2∶1配比提取南極磷蝦肉油脂，按料液比1∶15（g/mL）向南極磷蝦粉中加入正己烷和無水乙醇溶液，置于40 ℃恒溫磁力攪拌器中攪拌浸提90 min，靜置過夜。取上清液進行抽濾，在40 ℃下旋轉蒸發得到南極磷蝦脂質。

1.3.3 過氧化值的檢測

參照GB/T 5009.37—2003《食用植物油衛生標準的分析方法》中第二法[14]。以Fe質量為橫坐標，以500 nm下的吸光度為縱坐標，得到過氧化值測定所需標準曲線，標準曲線的回歸方程為y=0.051 7x-0.021 5，R2=0.994 1。

1.3.4 酸值的檢測

參照GB 5009.229—2016《食品安全國家標準 食品中酸價的測定》中第三法[15]。

1.3.5 硫代巴比妥酸值的檢測

參照GB/T 35252—2017《動植物油脂 2-硫代巴比妥酸值的測定直接法》[16]。

1.3.6 脂肪酸的檢測

1.3.6.1 脂肪酸甲酯化

稱取400 mg南極磷蝦脂質于厭氧管中，加入1 mL 2 mol/L KOH-CH3OH溶液，密封后于85 ℃加熱2 h（每15 min輕輕搖動1次），待皂化至澄清透明油滴消失為止；趁熱加入1.5 mL BF3-CH3OH，85 ℃水浴30 min；冷卻后加入1 mL色譜級正庚烷，超聲振蕩5 min，再加入1 mL飽和NaCl溶液洗滌，振蕩30 s，置于4 ℃冰箱靜置分層。

1.3.6.2 GC-MS分析脂肪酸組成

參考陰法文[17]的方法并作修改。使用安捷倫6890N GC-5973 MSD氣質聯用儀對樣品進行分析，選用HP-5-MS毛細管柱（30 m×0.25 m×0.25 μm）作為色譜柱。初始溫度50 ℃，保持1 min，以50 ℃/min升高至170 ℃，以4 ℃/min升高至290 ℃，保持10 min。進樣體積為5 μL，分流比50∶1，使用氦氣為載氣。質譜分析采用EI源（70 eV），選取Scan模式，掃描范圍50～550 m/z，溶劑延遲4 min。根據GC-MS中各組分保留時間及質譜圖，在NIST02庫檢索鑒定，通過峰面積歸一法計算各脂肪酸的百分比。

1.4 數據處理

試驗數據均以平均值表示，并采用SPSS 22.0統計學軟件對試驗所得各組數據進行單因素方差分析，在p＜0.05時認為有統計學差異。

2 結果與分析

2.1 熱加工溫度對南極磷蝦肉脂質品質的影響

試驗采用單因素試驗的方法探究南極磷蝦肉熱加工的最適溫度，將南極磷蝦肉分別在45，65，85和105 ℃下加熱2 h，冷凍干燥后提取南極磷蝦肉中的油脂，通過測定南極磷蝦肉油脂的氧化程度和脂肪酸組成反映加工溫度對南極磷蝦肉品質的影響。

2.1.1 熱加工溫度對南極磷蝦肉脂質過氧化值的影響

油脂在初級氧化后的產物為氫過氧化物，通常用過氧化值評價油脂的初級氧化程度[18]。

由圖1所示，分別在45，65，85和105 ℃溫度下，加熱南極磷蝦肉2 h，對南極磷蝦肉脂質過氧化值進行檢測。發現45，85和105 ℃均能顯著提高南極磷蝦肉中脂質的過氧化值（p＜0.05），而65 ℃條件下與空白組相比過氧化值無明顯變化。隨著加工溫度升高，過氧化值總體呈上升趨勢。

2.1.2 熱加工溫度對南極磷蝦肉脂質酸值的影響

酸值是油脂中游離脂肪酸含量的標志，游離脂肪酸增多導致酸值升高[19]，因此，一般常用酸值作為衡量油脂品質的氧化程度的標準。將南極磷蝦肉在不同溫度下熱加工2 h，測定南極磷蝦肉中所含油脂的酸值變化，結果如圖2所示。

結果表明，在45，85和105 ℃條件下加熱南極磷蝦肉，油脂的酸值有顯著性升高（p＜0.05），而在65 ℃條件下加熱的酸值與空白對照組相比無顯著變化。相同加熱條件下南極磷蝦肉脂質的酸值變化趨勢與過氧化值趨勢相同。

圖1 熱加工溫度對南極磷蝦肉脂質過氧化值的影響

圖2 熱加工溫度對南極磷蝦肉脂質酸值的影響

2.1.3 熱加工溫度對南極磷蝦肉脂質TBA值的影響

油脂初級氧化生成氫過氧化物后，氫過氧化物會繼續分解生成醛、酮等類物質。TBA值能夠反映油脂中的丙二醛含量，所以通常用TBA值評價油脂的次級氧化程度[20]。

由圖3結果所示，南極磷蝦肉經過熱加工后，TBA值均有所上升，且在45，85和105 ℃條件下顯著升高。這說明熱加工促使氫過氧化物不斷分解產生丙二醛等氧化產物，而65 ℃時南極磷蝦肉脂質中丙二醛含量較低，為0.146，適宜加工南極磷蝦肉。

圖3 熱加工溫度對南極磷蝦肉脂質TBA值的影響

2.1.4 熱加工溫度對南極磷蝦肉脂質脂肪酸組成的影響

對南極磷蝦肉進行熱加工，分析其脂肪酸組成的變化，由表1結果所示，南極磷蝦肉的脂質中飽和脂肪脂肪酸占比28.745%±1.852%，單不飽和脂肪酸占比24.069%±2.587%，多不飽和脂肪酸含量占比47.186%±2.125%。南極磷蝦肉脂質所含的脂肪酸中棕櫚酸（C16∶0）、油酸（C18∶1）、EPA（C20∶5）和DHA（C22∶6）含量較高，其中棕櫚酸占比24.739%± 2.372%，油酸占比20.408%±1.898%，DHA和EPA分別占比22.286%±1.565%和24.757%±0.688%。經加熱處理后南極磷蝦肉中油脂的飽和脂肪酸、單不飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸組成均無顯著變化（p＞0.05），說明溫度對南極磷蝦肉中的脂肪酸組成影響不大。

綜合不同溫度對南極磷蝦肉脂質的過氧化值、酸值、TBA值及脂肪酸組成指標的影響，確定南極磷蝦肉的最適加工溫度65 ℃，并在后續時間優化試驗均設定加工溫度65 ℃。

表1 熱加工溫度對南極磷蝦肉脂質脂肪酸組成的影響

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接表1

脂肪酸組成 百分比/%空白 45 ℃ 65 ℃ 85 ℃ 105 ℃C18∶2 0.052±0.029 0.040±0.002 0.045±0.009 0.054±0.023 0.052±0.014 C20∶1 0.514±0.161 0.570±0.027 0.649±0.045 0.509±0.109 0.533±0.038 C20∶2 0.091±0.069 0.074±0.005 0.148±0.039 0.070±0.033 0.077±0.003 C23∶0 0.099±0.041 0.144±0.061 0.173±0.021 0.126±0.07 0.134±0.010 C20∶5 24.757±0.688 24.307±0.529 24.335±0.525 23.613±3.056 23.554±1.062 C22∶1 0.410±0.091 0.503±0.066 0.566±0.079 0.427±0.079 0.457±0.021 C20∶0 0.133±0.026 0.165±0.016 0.195±0.018 0.159±0.056 0.145±0.017 C24∶1 0.145±0.043 0.207±0.008 0.190±0.009 0.164±0.053 0.198±0.015 C22∶6 22.286±1.565 22.044±0.585 21.922±0.164 20.796±1.546 20.966±0.561 SFA 28.745±1.852 30.102±1.346 29.232±0.068 31.900±2.343 30.764±1.233 MUFA 24.069±2.587 23.432±0.337 24.318±0.640 23.568±2.348 24.588±0.722 PUFA 47.186±2.125 46.466±1.025 46.451±0.611 44.532±4.573 44.648±1.606

2.2 熱加工時間對南極磷蝦肉品質的影響

將南極磷蝦肉在最適加熱條件65 ℃下分別加熱1，2，3和4 h，冷凍干燥后提取南極磷蝦肉中的油脂，測定其氧化程度和脂肪酸組成的變化情況，探究南極磷蝦肉最合適的加工時間。

2.2.1 熱加工時間對南極磷蝦肉脂質過氧化值的影響

圖4為不同加工時間對南極磷蝦肉脂質過氧化值的影響。分析數據結果可知，65 ℃下處理南極磷蝦肉不同時長，與空白組相比，加工時間在1～3 h時油脂的過氧化值無顯著變化，4 h時過氧化值顯著降低，為0.896 meq/kg。

圖4 熱加工時間對南極磷蝦肉脂質過氧化值的影響

2.2.2 熱加工時間對南極磷蝦肉脂質酸值的影響

不同加工時間對南極磷蝦肉脂質酸值影響如圖5所示。分析結果可知，熱加工時間對南極磷蝦肉脂質的酸值有顯著性影響（p＜0.05），南極磷蝦肉加熱1 h時，其磷蝦肉脂質的酸值略微降低，為30.950 mg/g。

2.2.3 熱加工時間對南極磷蝦肉脂質TBA值的影響

不同加工時間對南極磷蝦肉脂質TBA值影響如圖6所示。結果表明，延長熱加工時間顯著提高南極磷蝦肉脂質TBA值（p＜0.05）。且隨著熱加工時間延長，南極磷蝦肉脂質的TBA值呈現先上升后下降趨勢。與空白組相比，在65 ℃加熱1 h時磷蝦肉油脂的TBA值無顯著性變化，此時油脂的TBA值為0.440。

圖5 熱加工時間對南極磷蝦肉脂質酸值的影響

圖6 熱加工時間對南極磷蝦肉脂質TBA值的影響

2.2.4 熱加工時間對南極磷蝦肉脂質脂肪酸組成的影響

由表2所示，隨著熱加工時間延長，南極磷蝦肉脂質中飽和脂肪酸、單不飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸組成均無明顯變化（p＞0.05）。

綜合考慮南極磷蝦肉脂質的過氧化值、酸值、TBA值和脂肪酸組成及生產加工成本，最終確定南極磷蝦肉的加工工藝為65 ℃、1 h。南極磷蝦肉熱加工條件為65 ℃、1 h時其過氧化值、酸值、TBA值和脂肪酸組成與空白組相比均未發生顯著變化，此時南極磷蝦肉脂質的過氧化值1.02 meq/kg，酸值30.950 mg/g，TBA值0.440，多不飽和脂肪酸占比47.766%。

表2 熱加工時間對南極磷蝦肉脂質脂肪酸組成的影響

3 討論

采用單因素試驗的方法探究熱風干燥加工對南極磷蝦肉脂質品質的影響，并確定最佳熱風干燥加工工藝為65 ℃熱加工1 h，這與魏榮南等[10]研究熱處理對南極磷蝦品質的結果有一致性。

分析結果可知，熱加工溫度和時間對南極磷蝦肉中的油脂的過氧化值、酸值及TBA值有一定影響。隨著熱加工溫度上升，南極磷蝦肉中脂質的過氧化值、酸值及TBA值整體均呈現上升趨勢，65 ℃時有所下降。推測可能是65 ℃時，南極磷蝦肉表層水分蒸發速度適宜，使脂質的水解反應及氧化速度減緩，導致生成的游離脂肪酸、氫過氧化物及丙二醛等小分子物質減少。

在65 ℃條件下改變加工時間，各理化指標出現不同程度波動，熱加工南極磷蝦肉2 h時，南極磷蝦肉脂質的過氧化值、酸值及TBA值均有不同程度升高，4 h時各理化指標出現下降趨勢，推測過氧化值出現下降可能是氫過氧化物迅速氧化分解成小分子物質導致；TBA值出現下降，可能是因為丙二醛降解，生成脂肪的三級代謝產物如有機酸或醇類，也可能是熱空氣干燥過程中醛的揮發和損失造成[21]。

以南極磷蝦肉脂質品質為評價指標，衡量熱加工過程中2個重要條件溫度和時間對油脂品質的影響。發現6 ℃、1 h加工南極磷蝦肉，其脂質品質不受影響，表明在此條件下獲得的南極磷蝦肉產品具有良好品質和貯藏穩定性，并為豐富南極磷蝦深加工工藝提供數據支撐。

4 結論

南極磷蝦肉最佳熱風干燥加工條件為65 ℃、1 h，在此條件下，南極磷蝦肉所含脂質的過氧化值為1.02 meq/kg，酸值為30.950 mg/g，TBA值為0.440，多不飽和脂肪酸占比47.766%。