鱖魚內臟副產物中魚油的精煉及其品質分析

吳永祥 雍 張 王 茵 吳麗萍 胡長玉

(黃山學院生命與環境科學學院，安徽 黃山 245041)

鱖魚(Sinipercachuatsi)是鮨科(Serranidae)鱖屬(SinipercaGill)的魚類，具有較高的經濟價值[1-2]。據統計[3]，2018年鱖魚年產量達到31.59萬t，其市場需求量和養殖規模逐年遞增。目前，鱖魚主要以鮮食或加工成臭鱖魚等方式進行銷售[4-5]，由此產生約占魚體40%～55%的副產物，其中以內臟為主[6]。鱖魚內臟含有蛋白質、氨基酸、微量元素以及不飽和脂肪酸等營養物質[7-8]，有較高的潛在開發價值。但目前除部分加工成寵物飼料，大多被直接丟棄或掩埋，造成了嚴重的資源浪費和環境污染[9-10]。

魚內臟中以油脂居多，能提取出豐富的魚油，魚油富含的n-3系多不飽和脂肪酸，具有預防心血管疾病、抗炎、抗腫瘤、維護血脂平衡以及免疫增加等作用[11-14]。內臟粗提油往往酸價偏高，存在磷脂、蛋白質及色素沉淀等雜質，并伴有較重的魚腥味，嚴重影響其品質及應用價值[15-16]。

目前，國內外學者對鱖魚的研究主要集中在鱖魚發酵工藝及其質構特性、揮發性成分的動態變化[17-20]，對鱖魚內臟副產物中魚油的精煉及品質研究仍然缺乏。基于此，研究擬采用蒸煮法提取鱖魚內臟副產物中粗魚油，在單因素試驗的基礎上，利用響應面設計試驗對脫膠、脫酸、脫色等關鍵精煉步驟進行工藝優化，確定最佳的精煉條件，并對精煉前后鱖魚魚油的理化指標及脂肪酸組成進行分析，以期為鱖魚內臟副產物的有效開發與利用提供一定的數據參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮鱖魚內臟：由黃山市胡興堂桃花流水食品有限公司提供，保存于-18 ℃備用；

碘化鉀：天津博迪化工股份有限公司；

三氯甲烷、硫代硫酸鈉：分析純，國藥集團化學試劑有限公司；

硫酸、氫氧化鈉、磷酸、重鉻酸鉀：分析純，西隴科學股份有限公司；

無水乙醇：分析純，上海玻爾化學試劑有限公司。

1.2 主要儀器與設備

高速冷凍離心機：Allegra 64R型，貝克曼庫爾特商貿(中國)有限公司；

電熱恒溫水浴鍋：HWS-28型，上海一恒科學儀器有限公司；

電子天平：AR124CN型，奧豪斯儀器(常州)有限公司；

濁度計：WGZ-800型，上海昕瑞儀器儀表有限公司；

鼓風干燥箱：DKL410C型，北京安捷來勒科技有限公司；

氣相色譜—質譜聯用儀：Agilent HP7890-5975C型，美國Agilent公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 鱖魚內臟中粗魚油的提取 將鱖魚內臟除雜清洗干凈，置于組織搗碎機中搗成糜狀。取一定量內臟以料液比1∶5 (g/mL)加入蒸餾水，采用蒸煮法在85 ℃下恒溫提取90 min，靜置冷卻后，取上清液，在以4 000 r/min 離心10 min，加入等體積的熱水攪拌3 min，4 000 r/min 離心10 min得粗魚油[21-22]，置于4 ℃密封保存待用。

1.3.2 酸價的測定 參照GB 5009. 229—2016《食品安全國家標準 食品中酸價的測定》中的熱乙醇指示劑滴定法，略加修改。量取50 mL 95%的乙醇與0.5 mL酚酞指示劑于1號錐形瓶中混勻，稱取油樣于2號錐形瓶中，油樣質量記為m。將1號錐形瓶置于90～100 ℃的水浴中加熱至乙醇微沸，用0.1 mol/L NaOH標準滴定液進行滴定，得到中和后的乙醇。將1號錐形瓶中的中和乙醇趁熱倒進裝有油樣的2號瓶中形成懸濁液，置于90～100 ℃的水浴中加熱至乙醇微沸，對熱乙醇懸濁液進行滴定，至滴定終點停止，記錄所消耗標準滴定液的毫升數，記作V。按式(1)計算酸價。

(1)

式中：

XAV——酸價，mg/g；

V——消耗的標準滴定液體積，mL；

40——NaOH的摩爾質量，g/mol；

c——標準滴定液的濃度，mol/L；

m——油樣的質量，g。

1.3.3 過氧化值的測定 參照GB 5009. 227—2016《食品安全國家標準 食品中過氧化值的測定》中的滴定法，略加修改。取2 g油樣置于碘量瓶中，加入30 mL CH3Cl3—冰乙酸輕搖混勻，加入1 mL KI震蕩0.5 min并置于暗處3 min，后轉移至250 mL錐形瓶，加入100 mL水。用硫代硫酸鈉標準滴定液滴定析出的碘，至淡黃色停止，再加入1 mL淀粉指示劑，繼續滴定至藍色消失。記錄消耗的標準滴定液的毫升數，記作V。按式(2)計算過氧化值。

(2)

式中：

X1——過氧化值，g/100 g；

V——消耗的硫代硫酸鈉標準溶液體積，mL；

V0——空白試驗消耗的標準溶液體積，mL；

c——標準滴定液的濃度，mol/L；

0.126 9——與1.00 mL硫代硫酸鈉標準滴定溶液[c(Na2S2O3)=1.000 mol/L]相當的碘的質量；

m——油樣質量，g；

100——換算系數。

1.3.4 脫色率的測定 取魚油樣品和正己烷溶液，按體積比1∶10混合均勻，以正己烷溶液作為參照，在400～650 nm下進行掃描，發現其最大吸收峰在448 nm處[9]，故測定魚油在448 nm下的吸光度，并按照式(3)計算脫色率。

(3)

式中：

T——脫色率，%；

A0——魚油處理前的吸光度；

A1——魚油處理后的吸光度。

1.3.5 理化指標的測定

(1) 感官評定：按SC/T 3502—2016執行。

(2) 水分及揮發物含量：按GB 5009. 236—2016中電熱干燥箱法執行。

(3) 不溶性雜質含量：按GB/T 15688—2008中坩堝式過濾器法執行。

(4) 不皂化物含量：按GB/T 5535.2—2008中己烷提取法執行。

1.3.6 脂肪酸組成的測定

(1) 魚油甲酯化：稱取10 g精煉前后的鱖魚魚油，加入油重10%的無水硫酸鈉進行干燥。取60 mg干燥后的魚油于試管中，加入4 mL異辛烷溶解試樣，溶解后加入0.2 mL 2 mol/L 氫氧化鉀甲醇溶液，振搖30 s后靜置至澄清。加入1 g硫酸氫鈉，反應至有沉淀析出，吸取上清液進行GC-MS分析[23]。

(2) GC條件：采用HP-5MS毛細管柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm)，以不分流進樣，柱流量1 mL/min，進樣量0.5 μL，進樣溫度270 ℃。升溫程序：初溫100 ℃，保持13 min，以10 ℃/min速率升溫至180 ℃，保持6 min，再以1 ℃/min 速率升溫至200 ℃，保持20 min，然后以4 ℃/min 速率升溫至230 ℃，保持10.5 min[23-24]。

(3) MS條件：電子轟擊離子源，電子能量70 eV，掃描范圍m/z為35～450 amu全離子掃描。

1.3.7 魚油精煉工藝單因素試驗

(1) 磷酸體積分數對魚油品質的影響：稱取一定量的粗魚油，水浴加熱至70 ℃，加入粗魚油質量1%的不同體積分數(50%，55%，60%，65%，70%)的磷酸，攪拌均勻后70 ℃水浴1 min，再以10 000 r/min離心10 min，吸出上層油樣，即得脫膠魚油[25]。測定不同體積分數磷酸下魚油的酸價和過氧化值，考察脫膠過程中磷酸體積分數對魚油品質的影響。

(2) NaOH添加量對魚油品質的影響：稱取一定量的粗魚油，加入粗魚油質量0.5%，1.0%，1.5%，2.0%，2.5%的4 mol/L NaOH溶液，均勻攪拌，加熱至70 ℃，保溫30 min后冷卻至室溫，以10 000 r/min離心10 min，除去沉淀。加入魚油體積10%的95 ℃熱水，再以10 000 r/min離心5 min，吸出上層油樣，即為脫酸魚油[26]。測定NaOH溶液不同添加量下魚油的酸價和過氧化值，考察脫酸過程中NaOH溶液添加量對魚油品質的影響。

(3) 活性白土添加量對魚油品質的影響：稱取一定量的粗魚油，水浴加熱至60 ℃，加入魚油質量5%，10%，15%，20%，25%的活性白土，攪拌30 min后，以10 000 r/min 離心10 min，吸出上層油樣，即為脫色魚油[23,27]。測定活性白土不同添加量下魚油的酸價和過氧化值，考察脫色過程中活性白土添加量對魚油品質的影響。

1.3.8 響應面試驗 在單因素試驗的基礎上，選擇磷酸體積分數、NaOH添加量、活性白土添加量為影響因素，采用Box-Behnken設計原理，以魚油酸價和過氧化值為評價指標，設計三因素三水平的響應面試驗，依次進行脫膠、脫酸、脫色，以優化魚油精煉工藝條件。

1.3.9 濁度的測定 采用臺式濁度儀測定魚油精煉前后的濁度。將蒸餾水通過針筒過濾器進行二次過濾得到零濁度水，加入試樣瓶內至十字刻度橫線，并對準試樣座上的白色定位線，調節調零旋鈕，使顯示為零。采用同樣方法用100 UTU福爾馬肼標準溶液進行校準，重復調零校準步驟。換用精煉前后的魚油樣品進行測定，讀數穩定后記錄數值。

1.3.10 黏度的測定 采用毛細管黏度計測定魚油精煉前后的黏度。將毛細管黏度計倒置插入魚油中，用食指堵住另一端的粗管口，用洗耳球連接支管口抽氣吸取魚油，將魚油吸至毛細管最上方圈線，使魚油在兩圈線內充分填充，迅速將黏度計豎直放置，靜置等待魚油流下，待魚油液面下降至與第1個圈線相切時，開始計時；待魚油流出第2個圈線后，停止計時。按式(4)計算黏度。

KV=0.009 594×t，

(4)

式中：

KV——運動黏度，mm/s2；

0.009 594——黏度計常數，mm2/s2；

t——試樣流動時間，s。

1.4 數據統計與分析

所得數據以均值±標準差表示。采用Design-Expert 8.0.6軟件進行響應面設計及方差分析。運用SPSS 18.0統計軟件中單因素方差分析的Duncan’s多重比較法分析數據間的顯著差異，P<0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 磷酸體積分數對魚油酸價和過氧化值的影響

由圖1可知，魚油酸價隨著磷酸體積分數的增加呈先減小后增大的趨勢，當磷酸體積分數達到55%時，魚油酸價最低，為(6.255±0.163) mg/g，與未添加磷酸的對照組相比，魚油酸價降低了8.35%。相比于對照組，添加磷酸后魚油的過氧化值顯著降低(P<0.05)；當磷酸體積分數為55%，魚油過氧化值達到最低，為(0.325±0.004) g/100 g，過氧化值降低了58.09%。然而，當磷酸體積分數過高時，酸性增強，魚油的氧化程度增大，酸價和過氧化值也隨之增大。綜上，脫膠工藝處理可以有效去除魚油中磷脂類膠體物質，使魚油酸價和過氧化值顯著降低，與陳轉霞等[28]和李沖沖等[9]對魚油脫膠的研究結果基本一致。

字母不同表示差異顯著(P<0.05)

2.2 NaOH添加量對魚油酸價和過氧化值的影響

由圖2可知，鱖魚內臟粗魚油的酸價和過氧化值均隨著NaOH添加量的增加呈顯著下降的趨勢(P<0.05)。當NaOH添加量為2%時，魚油酸價最低，為(3.586±0.338) mg/g，與未添加NaOH的對照組相比(6.504±0.323) mg/g，魚油酸價降低了44.86%；當NaOH添加量為1.5%時，魚油過氧化值最低，為(0.572±0.001) g/100 g，與對照組相比，過氧化值降低了28.90%；這可能是由于NaOH添加量增大，堿液與游離脂肪酸能更好地中和，降低了魚油酸價和過氧化值[29]。綜上，NaOH的添加能有效去除魚油中的游離脂肪酸，對鱖魚內臟粗魚油脫酸效果顯著。

字母不同表示差異顯著(P<0.05)

2.3 活性白土添加量對魚油酸價、過氧化值和脫色效果的影響

如圖3所示，鱖魚內臟粗魚油酸價隨著活性白土添加量的增加呈先下降后上升的趨勢，當活性白土添加量達到10%時，魚油酸價達到最低值，為(5.556±0.320) mg/g，與未添加活性白土的對照組相比魚油酸價降低了15.93%。相比于對照組，添加活性白土后魚油的過氧化值顯著降低(P<0.05)；當活性白土添加量為15%，魚油過氧化值為(0.537±0.007) g/100 g，過氧化值降低了26.94%。如表1所示，活性白土可以很好地吸附鱖魚內臟魚油中的色素類物質，隨著活性炭添加量的增多，魚油脫色效果顯著提高，但繼續增大活性炭的添加量，脫色率反而降低；這可能是活性炭添加過多時，活性炭會快速沉降，降低了吸附表面積，導致脫色率降低[9]。

字母不同表示差異顯著(P<0.05)

2.4 回歸模型的建立

在單因素試驗基礎上，進一步選擇磷酸體積分數、NaOH添加量、活性白土添加量為考察因素，以魚油酸價(Y1)、過氧化值(Y2)為響應值，設計三因素三水平Box-Behnken試驗，試驗因素與水平設計見表2，試驗結果見表3。利用 Design-Expert Ⅴ 8.0.6 軟件進行多元回歸擬合分析，得到回歸方程為：

Y1=1.93+0.15A-0.40B-0.13C+0.27AB+0.95AC+0.021BC+0.60A2+0.044B2+0.21C2，

(5)

Y2=0.16-0.02A-0.014B-0.027C-0.021AB+0.035AC-0.017BC+0.0095A2-0.0055B2+0.01C2。

(6)

表1 活性白土添加量對魚油脫色效果的影響?

表2 Box-Behnken試驗設計試驗因素與水平表

表3 酸價和過氧化值的響應面試驗設計方案及結果

2.5 響應面試驗的方差分析

表4 酸價的回歸模型方差分析?

過氧化值的回歸模型方差分析結果見表5。回歸模型P<0.05，表明模型具有顯著性；失擬項P值為0.232 3>0.05，失擬項不顯著，說明未知因素對試驗的結果影響較小。因此，該模型在試驗范圍內，能夠適用于鱖魚內臟魚油精煉最佳工藝的分析預測。經統計學分析可知，在此試驗設計中，一次項A對魚油過氧化值的影響達到了顯著水平(P<0.05)，C對魚油過氧化值的影響達到了極顯著水平(P<0.01)，交互項AC對魚油過氧化值的影響也達到了顯著水平(P<0.05)，其他因素的影響不顯著。

表5 過氧化值的回歸模型方差分析?

2.6 驗證實驗

利用Design-Expert V 8.0.6軟件對工藝條件進行優化，得到鱖魚內臟魚油最佳精煉條件：磷酸體積分數為50%、NaOH添加量為2%、活性白土添加量為15%。采用上述條件進行驗證實驗，測得酸價為(0.94±0.03) mg/g、過氧化值為(0.12±0.01) g/100 g，與酸價預測值0.951 mg/g、過氧化值預測值0.116 g/100 g的相對誤差分別為1.68%和3.88%，進一步說明此模型對試驗的擬合度較好，得到的回歸方程在試驗中有實際意義。

2.7 魚油精煉前后品質的變化分析

通過測定魚油的感官品質、理化指標及物理特性，對鱖魚內臟粗魚油和精煉魚油的品質進行對比分析，結果如表6所示。經活性白土脫色工藝優化，魚油色澤呈亮黃色，澄清透明，達到一級精制魚油的質量標準(SC/T 3502—2016)。經脫酸工藝優化，酸價降低至(0.94±0.03) mg/g，達到一級精制魚油的質量標準；精煉后魚油的過氧化值降低至(0.12±0.01) g/100 g，達到二級精制魚油的質量標準。經脫膠工藝優化，不溶性雜質和不皂化物的含量顯著降低，達到一級精制魚油的質量標準。精煉后魚油的濁度為(5.15±0.07) NTU，相比于精煉前降低了99.07%；精煉后魚油的黏度為(66.52±0.01) mm2/s，相比于精煉前降低了13.79%。以上結果顯示，鱖魚內臟魚油經脫膠、脫酸及脫色工藝精制后的感官品質、理化指標及物理特性等品質特性均得到有效改善，說明該條件下的精煉工藝可行。

表6 魚油精煉前后品質的比較

2.8 魚油精煉前后脂肪酸含量的變化

按最佳工藝條件對鱖魚內臟魚油進行精煉，并對粗魚油、精煉魚油的脂肪酸組成及含量進行了對比分析，結果如表7所示。鱖魚內臟魚油主要是由C16～C18脂肪酸組成，包括飽和脂肪酸2種、單不飽和脂肪酸3種、多不飽和脂肪酸1種。精煉魚油的不飽和脂肪酸主要為十八碳烯酸(36.73%)和共軛亞油酸(27.02%)，還含有少量的6-十八烯酸、9-十六烯酸，共占總脂肪酸含量的68.25%。鱖魚內臟魚油在精煉過程中，各脂肪酸組成及含量變化不明顯，說明精煉過程沒有引起脂肪酸的氧化分解。陳轉霞等[28]和林煌華等[29]也有相同的發現，脫膠、脫酸及脫色等精煉工藝對粗魚油脂肪酸組成及含量的影響不顯著，這可能與殘留物以及皂類的去除有關。

表7 魚油精煉前后脂肪酸組成的分析

3 結論

試驗采用蒸煮法提取鱖魚內臟副產物中粗魚油，在單因素試驗的基礎上，通過響應面法優化魚油精煉工藝，得到其最優加工參數：磷酸體積分數50%，NaOH添加量2%，活性白土添加量15%。在此條件下，預測值與實際值相符，表明得到的回歸方程在試驗中有實際意義。精制后的鱖魚內臟魚油的感官品質、理化指標及物理特性等品質特性均得到有效改善，達到了水產行業精制魚油的一級、二級標準(SC/T 3502—2016)。精煉前后魚油的各脂肪酸組成及含量無顯著差異，說明精煉過程沒有引起脂肪酸的氧化分解。研究結果揭示了鱖魚內臟魚油的精煉工藝及其品質變化，然而魚油在貯藏過程中具有易氧化的特性，如何增強魚油的抗氧化特性，需要進一步的探索。