水煮加工對南極磷蝦粉脂質品質的影響

高翠竹，豈玉麗，張泳成，王際輝,2，王 晗，詹宏磊，劉冰南，劉玉佳,

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

南極磷蝦（Euphausia superba）是生活在南大洋海域的一種甲殼類浮游動物，生物學年捕撈量達1 億噸，營養豐富。根據國內外學者的研究報道，南極磷蝦富含優質蛋白質及必需氨基酸，同時含有Omega-3 多不飽和脂肪酸磷脂、蝦青素等海洋活性成分[1?3]，是一種非常重要的海洋生物資源。國務院發布的《國務院關于促進海洋漁業持續健康發展的若干意見》（國發〔2013〕11 號）也明確指出：積極參與開發南極海洋生物資源。南極磷蝦高產量、低污染、高價值的特點使其具有打造我國第二個遠洋漁業和海洋生物戰略性新興產業的巨大潛力[4]。

目前我國自主開發的南極磷蝦產品主要有冷凍南極磷蝦肉、南極磷蝦干、南極磷蝦油及南極磷蝦粉等產品。南極磷蝦粉因富含蛋白質、營養價值極高的脂類物質及礦物質備受大眾關注[5]，其可以通過加工新鮮南極磷蝦與冷凍南極磷蝦獲得，但生產加工等一系列參數都會對其品質產生影響，所以優化南極磷蝦粉的加工工藝尤為重要。我國南極磷蝦粉的生產工藝主要參考魚粉的生產工藝而來[6]。“深藍號”南極磷蝦捕撈加工船已經建立了凍蝦、蝦肉和蝦粉的智能加工體系，其中南極磷蝦粉的加工主要包括蒸煮、分離、干燥、冷卻和粉碎等步驟[7]。高溫蒸煮可以使南極磷蝦中的蛋白酶和多酚氧化酶等失活，使用紅外線將磷蝦加熱至70～75 ℃也可以達到滅酶及殺滅微生物的效果[8]，這可以減慢氧化速度，延長貯存時間，但高溫加工也會對南極磷蝦粉的脂質、蛋白等產生影響。脂質在食品加工期間受溫度或其它因素的影響會發生氧化反應，產生脂質氫過氧化物（Lipid peroxidation，LOOH），而過氧化物作為脂類氧化的主要初期產物是不穩定的，它經過分裂和許多復雜的相互作用，產生二級產物，最終形成小分子揮發性物質[9]，如丙二醛（Malondialdehyde，MDA）、4-羥基-2-己烯醛（4-hydroxy-2-trans-hexenal，4-HHE）和4-羥基-2-壬烯醛（4-hydroxy-2-trans-nonenal，4-HNE）等有害氧化產物[10?12]。Liu等[13]發現熱處理會加速南極磷蝦粉脂質氧化、促進非酶褐變的發生，從而導致產品的營養價值、質地和外觀發生不良變化。為解決這一問題，馬田田等[14]對南極磷蝦粉制備過程中蒸煮條件進行了優化，結果表明南極磷蝦粉脂肪提取最佳蒸煮條件是：蒸煮溫度為80 ℃，保溫時間為5.0 min，升溫時間為2.5 min，此條件下南極磷蝦粉脂肪含量為23.4%。

本實驗以南極磷蝦肉為原料，選取不同的水煮溫度及時間對磷蝦肉進行加工得到南極磷蝦粉，考察兩大條件對南極磷蝦粉中脂質的過氧化值、酸值、TBARS及脂肪酸組成的影響，以此來評價水煮溫度和時間對南極磷蝦粉品質的影響，為南極磷蝦的熱加工工藝提供實驗依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

南極磷蝦肉 遼寧省大連海洋漁業集團公司提供，置于?20 ℃儲存備用；堿藍6B、酚酞、氯仿、甲醇、硫代巴比妥酸、無水乙醇、正己烷 購于大連博諾生物化學試劑廠，試劑均為分析純。

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；V-1000 型可見分光光度計 翱藝儀器（上海）公司；FD-1C-50 冷凍干燥機 北京博醫康實驗儀器公司；RE-52A旋轉蒸發器 上海亞榮生化儀器廠；6890N GC-5973 MSD氣質聯用儀 安捷倫；BSA223S型電子天平 賽多利斯科學儀器（北京）公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 單因素實驗 將冷凍南極磷蝦肉置于4 ℃冰箱中完全解凍，用紗布瀝水，將蝦肉搗碎后進行水煮處理。將南極磷蝦肉分別在40、60、80、100 ℃水煮15 min，冷凍干燥得到南極磷蝦粉，提取蝦粉脂質成分后考察不同水煮溫度對南極磷蝦粉脂質品質的影響；將南極磷蝦肉在60 ℃分別水煮15、30、45、60 min，冷凍干燥得到南極磷蝦粉，提取蝦粉脂質成分后考察不同水煮時間對南極磷蝦粉脂質品質的影響。

1.2.2 南極磷蝦粉脂質的提取 將處理后的南極磷蝦肉放至?80 ℃冰箱預凍12 h，冷凍干燥36 h后得到南極磷蝦粉。參考田創[15]的方法，用正己烷和無水乙醇（2:1 v/v）提取南極磷蝦粉脂質，料液比為1:15（w/v），提取溫度為40 ℃，提取時間為90 min。浸提完成后靜置過夜，取上清液抽濾，在40 ℃下旋轉蒸發并用氮氣吹干得到南極磷蝦粉脂質。

1.2.3 氧化指標的檢測

1.2.3.1 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[16]—比色法測定試樣中的過氧化物，通過在500 nm下測定硫氰酸鐵的吸光度來計算樣品的過氧化值，實驗所需標準曲線的回歸方程為y=0.0493x?0.0138，R2=0.997。

1.2.3.2 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[17]，用熱乙醇指示劑滴定法測定南極磷蝦粉脂質的酸值。

1.2.3.3 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》[18]，測定南極磷蝦粉脂質的硫代巴比妥酸值。

1.2.3.4 脂肪酸組成分析 稱取200 mg南極磷蝦粉脂質于厭氧管中，加入1 mL 2 mol/L的KOH-CH3OH溶液，密封后于85 ℃加熱2 h，待皂化至澄清透明油滴消失為止；趁熱加入1.5 mL BF3-CH3OH溶液，85 ℃水浴30 min；冷卻后加入1 mL色譜級正庚烷和1 mL飽和NaCl溶液萃取洗滌，分層后取上層液體進行氣相色譜-質譜（GC-MS）分析。

檢測方法參考陰法文[19]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250 ℃，保持5 min。進樣體積為5 μL，分流比50:1。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NIST08 庫檢索鑒定，通過歸一法計算各脂肪酸的百分比。

1.3 數據處理

實驗數據均以平均值±標準差表示，并采用SPSS 22.0 統計學軟件對實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 水煮溫度對南極磷蝦粉脂質品質的影響

2.1.1 水煮溫度對南極磷蝦粉脂質過氧化值的影響 經過40、60、80 和100 ℃水煮15 min得到的南極磷蝦粉，其脂質的過氧化值檢測結果如圖1 所示。數據顯示，40、60、80 和100 ℃的水煮加熱顯著提高南極磷蝦粉中脂質的過氧化值（P<0.05），說明水煮熱加工促進了磷蝦脂質的初級氧化程度。隨著水煮溫度的升高，過氧化值總體呈上升趨勢，相比較其他溫度，60 ℃時脂質的氧化程度相對較低。

圖1 水煮溫度對南極磷蝦粉脂質過氧化值的影響Fig.1 Effect of boiling temperature on lipid peroxidation value of Antarctic krill meal

2.1.2 水煮溫度對南極磷蝦粉脂質酸值的影響 經過不同溫度水煮15 min得到的南極磷蝦粉，其脂質的酸值變化結果如圖2 所示。數據顯示，不同溫度的水煮熱加工均使南極磷蝦粉中脂質的酸值顯著升高（P<0.01）。酸值是反映油脂酸敗的重要指標之一。此實驗結果說明水煮熱加工導致脂質加速水解，游離脂肪酸含量升高，南極磷蝦粉的品質降低[20?21]。其中，水煮溫度為60 ℃處理組脂質的酸值較小，為45.474 mg/g。

圖2 水煮溫度對南極磷蝦粉脂質酸值的影響Fig.2 Effects of boiling temperature on lipid acid value of Antarctic krill meal

2.1.3 水煮溫度對南極磷蝦粉脂質TBARS的影響 經過不同溫度水煮15 min得到的南極磷蝦粉，其脂質的TBARS變化結果如圖3 所示。結果顯示，南極磷蝦肉經水煮加工等處理后，提取的南極磷蝦粉脂質的TBARS顯著升高（P<0.05），其趨勢與過氧化值升高趨勢一致。這說明高溫促使過氧化物不斷分解產生丙二醛等小分子物質，影響產品質量，而60 ℃時南極磷蝦粉脂質中的丙二醛含量較低，為0.17。

圖3 水煮溫度對南極磷蝦粉脂質TBARS的影響Fig.3 Effects of boiling temperature on TBARS Antarctic krill meal lipid

2.1.4 水煮溫度對南極磷蝦粉脂質脂肪酸組成的影響 經過不同溫度水煮15 min得到的南極磷蝦粉，其脂質的脂肪酸組成如表1 所示。南極磷蝦粉脂質中飽和脂肪酸、單不飽和脂肪酸及多不飽和脂肪酸分別占比28.745%±1.852%、24.069%±2.587%、47.186%±2.125%。多不飽和脂肪酸中EPA和DHA占比非常多，分別占總脂的24.757%±0.688%和22.286%±1.565%，營養價值極高。水煮處理后南極磷蝦粉脂質的EPA和DHA基本持平，飽和、單不飽和及多不飽和脂肪酸均無顯著性變化（P>0.05），說明水煮溫度對磷蝦粉中的脂肪酸組成影響不大。

表1 水煮溫度對南極磷蝦粉脂質脂肪酸組成的影響Table 1 Effects of boiling temperature on lipid fatty acid composition of Antarctic krill meal

綜合比較不同水煮溫度對南極磷蝦粉脂質的過氧化值、酸值、TBARS及脂肪酸組成的影響，可以看出溫度會明顯加速脂質氧化，導致南極磷蝦粉的品質降低，60 ℃時各指標與空白組相差較小，因此，在加工磷蝦肉時，水煮溫度在60 ℃左右較好。在后續探究水煮時間對南極磷蝦粉品質影響的實驗中，水煮溫度設定為60 ℃。

2.2 水煮時間對南極磷蝦粉脂質品質的影響

2.2.1 水煮時間對南極磷蝦粉脂質過氧化值的影響

在60 ℃下將南極磷蝦肉分別水煮15、30、45 和60 min、經凍干后得到的南極磷蝦粉，其過氧化值變化情況如下圖所示。分析圖4 可知，不同水煮時間對南極磷蝦粉中脂質的過氧化值均有顯著性影響（P<0.05），各樣品的過氧化值均顯著升高，且總體呈上升趨勢。其中，15 和30 min時過氧化值相對較低，分別為0.935 和0.858 meq/kg。

圖4 水煮時間對南極磷蝦粉脂質過氧化值的影響Fig.4 Effects of boiling time on lipid peroxidation value of Antarctic krill meal

2.2.2 水煮時間對南極磷蝦粉脂質酸值的影響 在60 ℃下分別水煮不同時間得到的南極磷蝦粉，其酸值變化情況如圖5 所示。分析結果可知，水煮15 和30 min對南極磷蝦粉脂質的酸值無顯著性影響（P>0.05），水煮45 和60 min時，脂質的酸值顯著性升高（P<0.05）。隨著水煮時間延長，酸值逐漸升高。說明水煮時間的延長會加劇游離脂肪酸的生成，影響磷蝦粉的脂質品質。

圖5 水煮時間對南極磷蝦粉脂質酸值的影響Fig.5 Effects of boiling time on lipid acid value of Antarctic krill meal

2.2.3 水煮時間對南極磷蝦粉脂質TBARS的影響 在60 ℃下分別水煮不同時間得到的南極磷蝦粉，其TBARS變化情況如圖6 所示。分析數據可知，隨著水煮時間的延長，脂質的TBARS值有波動，但是沒有顯著性變化（P>0.05）。說明隨著水煮時間的延長對脂質中次級氧化產物丙二醛含量并無太大影響。

圖6 水煮時間對南極磷蝦粉脂質酸值的影響Fig.6 Effects of boiling time on TBARS of Antarctic krill meal lipid

2.2.4 水煮時間對南極磷蝦粉脂質脂肪酸組成的影響 在60 ℃下分別水煮不同時間得到的南極磷蝦粉，其脂肪酸組成如表2 所示。分析結果可知，隨著水煮時間的延長，與空白相比，單不飽和脂肪酸組成沒有顯著性變化（P>0.05），在60 min時，多不飽和脂肪酸組成有顯著性下降（P<0.05），由47.186%±2.125%降低至43.342%±0.381%，說明長時間的水煮加快了脂質的不飽和脂肪酸氧化。

表2 水煮時間對南極磷蝦粉脂質脂肪酸組成的影響Table 2 Effects of boiling time on lipid fatty acid composition of Antarctic krill meal

綜合比較不同水煮時間對南極磷蝦粉脂質的過氧化值、酸值、TBARS及脂肪酸組成的影響，發現水煮時間超過30 min過氧化值及酸值顯著上升，單不飽和脂肪酸減少。因此，建議加工南極磷蝦肉時，水煮時間控制在30 min內，以保證南極磷蝦粉的品質。

3 結論與討論

本文以磷蝦粉脂質的氧化程度為評價指標，探究南極磷蝦粉制作工藝中水煮溫度和時間兩個重要條件對產品品質的影響，發現在60 ℃左右、水煮不超過30 min時所制得的南極磷蝦粉品質較好，這表明在此條件下獲得的南極磷蝦粉產品具有良好的品質，同時為南極磷蝦的熱加工工藝提供了有力的數據支撐。

在探究溫度對南極磷蝦粉品質影響的實驗中，與空白組相比，磷蝦脂質的過氧化值、酸值及TBARS均有顯著性變化，隨水煮溫度上升，各指標總體均呈現上升趨勢。未經水煮的磷蝦肉脂質過氧化值為0.728 meq/kg，水煮處理后過氧化值最高升至1.345 meq/kg，在溫度為60 ℃時，相比較其他溫度升高的程度較小，為0.935 meq/kg，過氧化值表示脂肪初級氧化產物氫過氧化物的量[22]，說明高溫促使脂肪酸加速氧化生成了較多的氫過氧化物；60 ℃略有減小可能是加熱后誘導蛋白質變性，肌原纖維與肌原纖維膠原蛋白的交互作用使肉品的保水性得以提高，使氧化速度變慢，氫過氧化物生成的速度小于分解的速度[23]。酸值一般常用來作為衡量油脂品質氧化程度的標準，本實驗空白組的酸值為32.889 mg/g，隨著溫度升高酸值總體呈上升趨勢，40 ℃時升高至44.891 mg/g，在60 ℃時為45.474 mg/g，這也反映高溫加速了脂肪的水解及氧化，降低油脂品質。不同溫度的水煮加工均會使磷蝦粉TBARS顯著升高，這與Fa′tima等[24]的結論有一致性，煮和烘烤的方式導致TBARS升高。此外，不同溫度水煮加工對脂質的脂肪酸組成沒有明顯的影響。綜合來看，水煮溫度在60 ℃較為適宜，且魏榮南等[25]認為在減少產品的營養流失及保證最終產品品質、降低能耗的基礎上，南極磷蝦常壓水煮加熱的終點溫度應盡量控制在55～60 ℃。

在60 ℃條件下將南極磷蝦肉水煮不同時間，所得脂質的各項指標有不同程度的變化。隨水煮時間增長，過氧化值顯著升高，在60 ℃時升高幅度小，從0.728 meq/kg上升至0.858 meq/kg。酸值在水煮15 和30 min時沒有顯著提升（P>0.05），在45 和60 min時顯著升高（P<0.05），在60 min時酸值達到最高值為38.465 mg/g。通過測定不同水煮時間對南極磷蝦粉脂肪酸含量的影響，發現30 min處理組飽和脂肪酸由28.745%升高至32.714%，單不飽和脂肪酸降低了3.658%；水煮時間為60 min時多不飽和脂肪酸含量由47.186%降低至43.342%。綜合以上結果發現，水煮越長，磷蝦粉的氧化程度越高，對磷蝦粉脂質品質影響越大。而在60 ℃水煮15 和30 min，磷蝦粉脂質的各氧化指標大都沒有顯著變化（P>0.05），以此來看，在60 ℃水煮30 min以內獲得的南極磷蝦粉的品質不會受太大影響。