南極大磷蝦油脂的提取及其脂肪酸組成分析

趙傳凱，姜國良，趙 靜，田 丹

（中國海洋大學(xué)海洋生命學(xué)院，山東青島266003）

南極大磷蝦油脂的提取及其脂肪酸組成分析

趙傳凱，姜國良*，趙 靜，田 丹

（中國海洋大學(xué)海洋生命學(xué)院，山東青島266003）

通過單因素實驗和正交實驗對有機(jī)溶劑萃取南極大磷蝦油脂的工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，并利用氣相色譜分析了所提油脂的脂肪酸組成。研究結(jié)果表明無水乙醇為南極大磷蝦油脂的最佳提取試劑，當(dāng)提取溫度為65℃，時間為3h，料液比為1∶9（w∶v）時，可獲得最高提取率為19.60g/100g（干基）。氣相分析發(fā)現(xiàn)南極大磷蝦油脂中含有14種脂肪酸，其中不飽和脂肪酸占34.73%，飽和脂肪酸占65.26%；主要脂肪酸種類包括棕櫚酸（29.3%）、二十二酸（20.1%）、油酸（13.7%）、十四酸（11.7%）、二十二碳六烯酸（10.2%）、十六烯酸（7.39%）、亞油酸（2.04%）。

南極大磷蝦，蝦油，脂肪酸，氣相色譜

南極磷蝦屬于節(jié)肢動物門，甲殼綱，磷蝦目。生活在南極水域，多達(dá)11種。其中數(shù)量最多，個體最大的一種稱之為南極大磷蝦，即平常所稱的南極磷蝦（Euphausia superba）[1]。南極磷蝦是地球上數(shù)量最大、繁衍最成功的單種生物資源之一。根據(jù)最新估計，南極磷蝦的生物量為6.5～10.0億t[2]。研究表明，南極磷蝦營養(yǎng)豐富而全面[3]，F(xiàn)ricke等人[4]研究發(fā)現(xiàn)南極磷蝦中的脂肪含量占濕重的1～6g/100g，主要的油脂類型包括卵磷脂（PC）、磷脂酰乙醇胺（PE）、甘油三酯（TG）、游離脂肪酸（FFA）和甾醇；使用GLC/MS可確定超過50種脂肪酸。目前，對于南極磷蝦中油脂提取工藝的研究還比較少，為此，本文對有機(jī)溶劑提取工藝進(jìn)行了探討，并對提取物的脂肪酸組成進(jìn)行分析。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

南極大磷蝦 2010年2月于南極海域捕獲，冰凍保存，實驗前將冰鮮蝦取出后，解凍，75℃熱風(fēng)烘干，水分降至5%以下時，機(jī)械粉碎；石油醚、環(huán)己烷、正己烷、乙酸乙酯、丙酮、無水乙醇、異丙醇 分析純，天津市廣成化學(xué)試劑有限公司。

JYL-B050九陽料理機(jī) 九陽股份有限公司；Rotavapor R-3旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 BUCHI；SHZ-D循環(huán)水式真空泵 鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司；電熱恒溫水浴鍋 龍口市先科儀器公司；101-1型干燥箱 上海市實驗儀器廠；YP2002N電子天平。

1.2 實驗方法

1.2.1 提取工藝流程

1.2.2 提取設(shè)計方案 采用溶劑提取法提取南極大磷蝦中的蝦油。以提取劑、提取溫度、料液比、提取時間作為影響提取效果的主要因素，以蝦油提取率作為衡量提取效果的評價指標(biāo)。先通過單因素實驗選擇較優(yōu)的有機(jī)溶劑提取劑，再對其余3個因素分別進(jìn)行5水平單因素實驗，最后進(jìn)行正交實驗，得到蝦油提取的最佳工藝條件。

1.2.3 提取率計算 提取率（g/100g）=蝦油質(zhì)量（g）/ [蝦粉質(zhì)量（g）×100]。

1.2.4 脂肪酸成分分析 委托山東省分析測試中心，依據(jù)GB/T17376-2008、GB/T17377-2008對提取物中的脂肪酸組成進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 提取試劑對提取效果的影響

在溫度為45℃，料液比為1∶5，浸泡時間為3h的條件下，依據(jù)文獻(xiàn)[5-8]，選擇石油醚（20℃下實驗）、環(huán)己烷、正己烷、乙酸乙酯、丙酮、無水乙醇、異丙醇7種試劑進(jìn)行提取，每組實驗重復(fù)3次，求平均值，結(jié)果見圖1。

圖1 提取試劑對提取效果的影響Fig.1 Effect of extraction solvent on extraction yield

從圖1可知，無水乙醇的提取率最高（15.40± 0.10）g/100g。而且乙醇的價格相對便宜，安全性更高，殘溶對人身體健康影響較小，因此選擇無水乙醇作為提取試劑。

2.2 提取溫度對提取效果的影響

在料液比為1∶7.5，浸泡時間為3h的條件下，選取溫度為35、45、55、65、75℃進(jìn)行單因素實驗，重復(fù)3次，求平均值，結(jié)果如圖2所示。

由圖2可知，在一定范圍內(nèi)提取率與萃取溫度成正相關(guān)，但是當(dāng)溫度高于65℃以后，提取率增加并不明顯，甚至略有下降。原因是隨著萃取溫度的升高，分子熱運(yùn)動加劇，有利于油脂分子向萃取劑中的擴(kuò)散；但是當(dāng)溫度過高時（接近沸點），試劑汽化加劇，在蝦粉顆粒表面會形成一個汽化層，阻礙了油脂分子的擴(kuò)散，同時會使有機(jī)溶劑的回收率降低，提取成本增加。此外，高溫也會對南極大磷蝦油質(zhì)產(chǎn)生負(fù)面影響，故選擇65℃為最適溫度。

圖2 提取溫度對提取效果的影響Fig.2 Effect of extraction temperature on extraction yield

2.3 提取時間對提取效果的影響

在料液比為1∶7.5，溫度為65℃條件下，選取提取時間為1、2、3、4、5h為單因素實驗，重復(fù)3次，求平均值，結(jié)果如圖3所示。

圖3 提取時間對提取效果的影響Fig.3 Effect of extraction time on extraction yield

從圖3可知，浸泡時間在3h以內(nèi)時，蝦油提取率隨著時間的延長而增高；當(dāng)浸泡時間超過3h，提取率隨時間的延長并沒有明顯變化，而趨于平穩(wěn)。原因是在浸泡初期，料液內(nèi)外濃度差比較大，擴(kuò)散迅速，隨著時間的推移，內(nèi)外濃度差逐步縮小，擴(kuò)散速度變慢，提取率也因此趨于平緩。為提高生產(chǎn)效率，將提取時間定為3h較為合適。

2.4 料液比對提取效果的影響

提取溫度45℃，浸泡時間為3h條件下，選取料液比（w∶v）為1∶2.5、1∶5.0、1∶7.5、1∶10、1∶12.5進(jìn)行單因素實驗，每組重復(fù)3次，求平均值，結(jié)果如圖4所示。

圖4 料液比對提取效果的影響Fig.4 Effect of ratio of materials and organic solvent on extraction yield

從圖4可知，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(nèi)外的濃度差值就越大，油脂的提取越充分；但是，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(fèi)，因此，綜合考慮各種因素，選擇料液比為1∶10為宜。

2.5 正交實驗

為提高提取效率，節(jié)省資源，降低成本，選取提取時間、提取溫度、料液比3因素各3個水平，采用L9（34）正交表進(jìn)行正交實驗，實驗設(shè)計及結(jié)果見表1所示。

從表1分析可知，各因素對提取率的影響順序為：B（提取時間）＞A（提取溫度）＞C（料液比）。從極差分析得出最佳組合為A3B3C3，但從提取率的直接效果來看，最佳組合為第9組A3B3C2，因此對A3B3C2和A3B3C3進(jìn)行對比驗證實驗，得到A3B3C2和A3B3C3提取效率分別是19.60g/100g和19.45g/100g，即最佳組合為提取時間為3h，提取溫度為65℃，料液比為1∶9。

表1 正交實驗設(shè)計及實驗結(jié)果Table 1 Design and results of orthogonal experiment

2.6 脂肪酸組分分析[9-10]

表2 無水乙醇提取物中脂肪酸組成分析結(jié)果Table 2 Analysis of fatty acids component of absolute alcohol extract

通過氣相色譜對無水乙醇提取物脂肪酸組成進(jìn)行分析，共鑒定出14種脂肪酸，其中飽和脂肪酸成分共7種，總含量為65.26%，不飽和脂肪酸成分7種，總含量為34.73%。無水乙醇提取物中含有比較豐富的多不飽和脂肪酸，其中營養(yǎng)價值比較高的DHA含量為10.2%，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），具有一定的營養(yǎng)價值。

有研究報道[11-12]，南極大磷蝦油脂中的脂肪酸種類、含量與季節(jié)、食物及其生活環(huán)境密切相關(guān)，在不同海域、不同季節(jié)捕獲的南極磷蝦其脂肪酸會出現(xiàn)種類和含量的巨大差異。因此，此分析結(jié)果只適于本批實驗樣品。此外，由于實驗條件限制，某些含量較低（＜0.05%）的脂肪酸種類可能未檢出。

3 結(jié)論

采用溶劑浸泡法提取南極大磷蝦脂溶性成分，通過單因素實驗和正交實驗，獲得的最佳提取工藝為：無水乙醇作為提取劑，提取溫度為65℃，提取時間為3h，料液比為1∶9，在最佳提取條件下，提取率為19.60g/100g（干基）。

通過分析無水乙醇提取物中脂肪酸成分，共鑒定出14種脂肪酸組分，飽和脂肪酸與不飽和脂肪酸各7種，分別占總含量的65.26%、34.73%；主要脂肪酸種類包括棕櫚酸（29.3%）、二十二酸（20.1%）、油酸（13.7%）、十四酸（11.7%）、二十二碳六烯酸（10.2%）、十六烯酸（7.39%）、亞油酸（2.04%），具有一定的營養(yǎng)價值。

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Extraction of oil and analysis of its fatty acids component of Antarctic krill

ZHAO Chuan-kai，JIANG Guo-liang*，ZHAO Jing，TIAN Dan
（College of Marine Life Sciences，Ocean University of China，Qingdao 266003，China）

The extraction of oil in Antarctic krill by organic solvent was investigated.Extraction process was studied through single factor’s test and orthogonal experiment，and the optimization conditions of it were listed as follows：the absolute alcohol was suitable as extraction solvent.And the yield was 19.60g/100g（dry basis），when it was extracted at 65℃ for 3h，powder of krill∶complex of organic solvent ratio 1∶9（w∶v）.Fatty acid constituents in krill oil were analyzed and determined by gas chromatography.The main result showed that the major fatty acid constituents were C16∶0（29.3%），C22∶0（20.1%），C14∶0（11.7%）of SFA，C18∶1（13.7%）and C16∶1（7.39%）of MUFA，DHA（10.2%）and C18∶2（2.04%）of PUFA.

Antarctic krill；krill oil；fatty acids；gas chromatography

TS254.1

B

1002-0306（2012）03-0207-03

2011－03－07 *通訊聯(lián)系人

趙傳凱（1986-），男，碩士研究生，研究方向：生物化學(xué)。