提取條件對草魚魚油特性的影響及其脂肪酸組成分析

孫炳新，蘇 陽，郝婷婷，祈 巖，馮敘橋，，*

(1.渤海大學(xué)食品科學(xué)研究院，渤海大學(xué)化學(xué)化工與食品安全學(xué)院，遼寧省食品安全重點實驗室，“食品貯藏加工及質(zhì)量安全控制工程技術(shù)研究中心”遼寧省高校重大科技平臺，遼寧錦州121013; 2.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，遼寧沈陽110866)

魚油的提取工藝主要有蒸煮法、稀堿水解法、低溫提油法、酶解法和超臨界流體萃取法等。其中蒸煮法提取時間長、溫度高，魚油容易氧化變質(zhì)，出油率低［1］;低溫提油法需要制冷裝置，分離效率低，魚油酸價高［2］;酶解法雖然條件溫和，不過酶一般不容易保存，易失活;超臨界流體萃取法雖然具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、臨界溫度不是很高等優(yōu)點，但是超臨界流體萃取是高壓技術(shù)，對設(shè)備要求較高，故投資大，消耗資金較多［3］。而魚油的稀堿水解提取法利用稀堿液水解脂肪組織中的蛋白質(zhì)，破壞蛋白質(zhì)與油脂的結(jié)合，更好地促進(jìn)魚油的釋放。該法具有出油率高、產(chǎn)品色澤淺、游離脂肪酸含量少等優(yōu)點［4-6］。草魚(Ctenopharyngodon idellus)作為我國特有的溫水性淡水養(yǎng)殖種類，是全國產(chǎn)量最大的養(yǎng)殖對象之一［7］。草魚脂肪中含有大量的魚油，魚油的特征脂肪酸是富含ω-3系的多不飽和脂肪酸(Polyunsaturated fatty acids，PUFA)，如二十碳五烯酸(Eicosapentenoic acid，EPA)和二十二碳六烯酸(Docosahexenoic acid，DHA)［8］。草魚的魚油一般存在于腹部和內(nèi)臟中，這些部分一般被作為下腳料，如果將它們排放到自然界中不僅會污染環(huán)境，還會造成資源浪費，而如果能充分利用這些物質(zhì)，不僅可以提高魚類生產(chǎn)加工的附加值，還能夠有效減少環(huán)境污染，帶來更大的經(jīng)濟效益。本實驗以草魚的肝臟和脂肪為原料，研究提取魚油的條件對魚油品質(zhì)的影響及其脂肪酸的組成，為開發(fā)高價值魚油產(chǎn)品奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

春季草魚 市售，個體約1500g，每次鮮魚購回后，24h內(nèi)處理完畢;氫氧化鈉、氫氧化鉀、氯化鈉、無水乙醇、硫酸、無水乙醚、石油醚、甲醇、苯、濃磷酸均為分析純，沈陽化工實驗廠;37種脂肪酸甲酯混標(biāo)Sigma公司。

電子分析天平 FA224型，上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司;絞肉機 KDR-183-1型，天津市達(dá)康電器公司;實驗精密酸度計 PHS-3C型，上海精密儀器儀表有限公司;DK-S24型恒溫水浴鍋、DHG型電熱鼓風(fēng)干燥箱 上海精宏實驗設(shè)備有限公司;臺式高速離心機 TDL-5-A型，上海安亭科學(xué)儀器廠;氣相色譜儀 CP-3800/3900型，瓦里安。

1.2 原料的預(yù)處理

將購回的新鮮草魚用重物敲擊其頭部，取其肝臟和脂肪，用水清洗幾次，除去血漬雜物等，將表面水瀝干后，用絞肉機將其絞碎，置于冰箱內(nèi)冷藏。每個單因素實驗采用同一批次樣品，分別稱取同質(zhì)量的肝臟和脂肪，不同因素可采用不同批次的樣品，置于冰箱內(nèi)冷藏的樣品應(yīng)在2d內(nèi)用完，否則應(yīng)棄之。

1.3 原料的基本理化指標(biāo)

1.3.1 水分含量的測定 采用常壓干燥法，在恒重的稱量皿中精確稱取試樣5g，放入105℃烘箱中烘干1h，取出稱量皿，立即放入干燥器內(nèi)冷卻至常溫，稱量烘干后重量。重復(fù)以上步驟進(jìn)行復(fù)烘，復(fù)烘時間為30m in，直到前后兩次質(zhì)量差值小于0.002g為止。

式中:m1-烘干前稱皿和試樣重量(g);m2-烘干后稱樣皿和試樣重量(g);m-稱樣皿重量(g)。

1.3.2 粗脂肪含量的測定 采用索氏抽提法，將處理好的樣品裝入濾紙筒放入索氏提取器內(nèi)，連接已干燥至恒重的脂肪接收瓶，由冷凝管上端加入無水石油醚，加量為接受瓶體積的2/3，于水浴上加熱使石油醚不斷的回流提取，提取6h左右，并按式2計算脂肪含量。

式中:m1-接受瓶的質(zhì)量(g);m2-接受瓶和脂肪的質(zhì)量(g);m-樣品的質(zhì)量(g)。

1.4 魚油的提取工藝

均勻稱取20g肝臟和脂肪(1∶1)的混合樣品→加入20g蒸餾水，攪拌均勻→水浴升溫→NaOH(1∶1，W/V)調(diào)pH→繼續(xù)升溫→加入魚糜質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%濃度4%NaCl溶液保溫鹽析→3500r/min趁熱離心10min→用移液槍收集上層油脂即為粗魚油。

1.5 魚油的精制

脫膠:30℃以下加入一定體積(油重的1%～1.5%)的濃磷酸(濃度90%～94%)，再加入油重約2%～4%的熱水，反應(yīng) 2～10m in，2000r/min離心10m in去除膠質(zhì)，得到脫膠魚油。

脫酸:測定魚油的酸價，計算用堿量，配制成15%的NaOH溶液，攪拌后加入，升溫至60℃，停止攪拌，靜置沉降，放出油腳。取油重20%的淡鹽水(8%)洗滌1～2遍，加熱至65℃真空脫水。

1.6 魚油提取率及品質(zhì)測定

1.6.1 魚油提取率的計算方法

1.6.2 魚油品質(zhì)測定 碘價:采用硫代硫酸鈉滴定法，參照GB/T5532-1995;酸價:采用氫氧化鈉滴定法，參照GB/T5530-1998;過氧化值:采用硫代硫酸鈉回滴法，參照GB/T538-1995;含皂量:采用鹽酸回滴法，參照GB/T5533-1985。以上各指標(biāo)均重復(fù)測定三次。

1.7 草魚提取條件對提取率及魚油品質(zhì)的影響

1.7.1 水解溫度對草魚魚油提取率及特性的影響 為了研究水解溫度對草魚魚油提取率及特性的影響，按照1.4中所述的實驗工藝，將水解溫度設(shè)置為35、45、55、65℃，其他工藝參數(shù)分別為NaOH(1∶1，W/V)調(diào) pH9，鹽析溫度為 60℃，NaCl保溫鹽析5min。

1.7.2 pH對草魚魚油提取率及性質(zhì)的影響 為了研究pH對草魚魚油提取率及性質(zhì)的影響，按照1.4中所述的實驗工藝，將pH設(shè)為7、8、9和10，其他工藝參數(shù)為水解溫度分別為45℃，NaOH(1∶1，W/V)調(diào)pH后，鹽析溫度為60℃，NaCl保溫鹽析5m in。

1.7.3 鹽析溫度對草魚魚油提取率及性質(zhì)的影響 為了研究鹽析溫度對草魚魚油提取率及性質(zhì)的影響，按照1.4中所述的實驗工藝，將鹽析溫度設(shè)置為50、60、70、80℃，其他工藝參數(shù)分別為水解溫度45℃，NaOH(1∶1，W/V)調(diào)pH9，NaCl保溫鹽析5min。

1.7.4 鹽析時間對草魚魚油提取率及性質(zhì)的影響 為了研究鹽析時間對草魚魚油提取率及性質(zhì)的影響，按照1.4中所述的實驗工藝，將鹽析時間設(shè)置為2、5、9、13m in，其他工藝參數(shù)分別為水解溫度45℃，NaOH(1∶1，W/V)調(diào)pH9，鹽析的溫度為60℃。

1.8 脂肪酸組成

采用氣相色譜法［9］(gas chromatography，GC)對樣品進(jìn)行脂肪酸組成分析。首先將樣品進(jìn)行甲酯化前處理，本實驗按照寇秀穎等［10］的方法進(jìn)行甲酯化，目的是為了通過改善樣品的揮發(fā)性、熱穩(wěn)定性、分離度以及靈敏度來使樣品更適于氣相色譜的分析。其次將甲酯化后的魚油用微量注射器移入氣相分析儀中進(jìn)行分析。具體的甲酯化方法和氣相色譜的分析條件如下。

KOH-甲醇甲酯化:稱取油脂或脂肪酸50mg置于10m L容量瓶內(nèi)，加入2m L石油醚和苯的混合溶劑(1∶1)，輕輕搖動使之溶解。再加入2m L 0.4mol/L氫氧化鉀-甲醇溶液，混勻。在室溫靜置不同時間，加蒸餾水使全部有機相甲酯溶液升至瓶頸上部，澄清后吸取上清液。

GC分析條件:色譜柱:cp-sil8CB毛細(xì)管柱(30m ×0.25mm×0.25μm);升溫程序:40℃保持2m in，以3℃/m in升至 260℃，保持 1m in;載氣(He)流速1.2m L/m in，壓力2.4kPa，進(jìn)樣量1μL;分流比1∶35。

1.9 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

顯著性方差分析方法。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同批次草魚的基本理化指標(biāo)

由表1可知，草魚的肝臟和脂肪(1∶1)混合物含水率在45%左右，粗脂肪含量在25%左右，其他的物質(zhì)可能是蛋白質(zhì)等成分。

表1 草魚不同批次的基本理化指標(biāo)Table1 Basic physicochemical property of different batches of Ctenopharyngodon idellus

2.2 萃取條件對稀堿水法提取魚油及品質(zhì)的影響

2.2.1 水解溫度對草魚魚油提取率及性質(zhì)的影響 由表2可知，水解溫度對魚油的提取率有顯著的影響(p＜0.05)。魚油的提取率隨溫度的升高而升高，魚油在45℃時的提取率明顯高于35℃時的提取率，而當(dāng)溫度高于45℃時，魚油提取率隨溫度的升高呈現(xiàn)下降的趨勢。分析原因是水解溫度過高時，由于脂肪組織中的蛋白質(zhì)凝固變性，將油脂包裹其中，阻礙了油脂的析出，因此魚油的提取率隨溫度的升高而下降。同時由表2可以看出，隨著水解溫度的升高，過氧化值和含皂量也逐漸升高，其中過氧化值可反映氧化程度，皂化價可反映穩(wěn)定程度，而表2中顯示過氧化值和含皂量都升高，這是因為在高溫下魚油與堿液接觸，加快了魚油的氧化速度，產(chǎn)生了大量的皂化物，降低了魚油的品質(zhì)。綜上分析，為保證魚油的品質(zhì)，水解溫度不宜過高，魚油適宜的水解溫度為45℃。

2.2.2 pH對草魚魚油提取率及性質(zhì)的影響 由表3可知，魚油的提取率隨著pH的升高而增大，當(dāng)pH由7.0增加到8.0時，提取率明顯增高，表明提高pH可促進(jìn)脂肪組織的水解，將更多的魚油釋放出來。pH過高也會影響油脂的不飽和程度，當(dāng)pH為9.0時，油脂的碘價最高，說明不飽和程度最高。而酸價是檢驗脂肪中游離脂肪酸含量的標(biāo)志，植物油中的游離脂肪酸用氫氧化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，每克油消耗氫氧化鉀的毫克數(shù)，稱為酸價。酸價越小，說明油脂質(zhì)量越高，油脂越穩(wěn)定，新鮮度和精煉程度越好［11］。所以當(dāng)pH為10.0時油脂最穩(wěn)定。當(dāng)pH為10.0時，過氧化值最低，表明氧化程度最小。綜合考慮，草魚魚油提取過程中最宜采用的pH為10.0。

2.2.3 鹽析時間對草魚魚油提取率及性質(zhì)的影響 隨著鹽析時間的延長，草魚魚油的提取率逐漸增大，但是過氧化值逐漸升高，說明隨著鹽析時間的延長，魚油逐漸氧化，過氧化值逐漸升高(表4)，并且鹽析的溫度也會導(dǎo)致魚油脂肪酸的分解，所以綜合考慮，草魚魚油提取過程中最宜采用的鹽析時間為5min。

表2 水解溫度對草魚魚油提取率及性質(zhì)的影響Table2 Effect of hydrolysis temperature on extraction ratio and property of Ctenopharyngodon idellus oil

表3 pH對草魚魚油提取率及性質(zhì)的影響Table3 Effect of pH on extraction ratio and properties of Ctenopharyngodon idellus oil

2.2.4 鹽析溫度對草魚魚油提取率及性質(zhì)的影響由表5可知，當(dāng)鹽析溫度為60℃時，提取率最高，與50℃相比增高較明顯，之后隨著溫度的升高，提取率逐漸下降，同時隨著溫度的升高，過氧化值逐漸增加，碘價逐漸降低，分析原因是由于隨著鹽析溫度的增加，魚油脂肪酸鏈的不穩(wěn)定，被氧化程度較高，從而使油脂的不飽和度降低，而碘價的分析主要反映了油脂的不飽和程度［12］，油脂的碘價越高則說明不飽和程度越高，所以綜上分析，草魚魚油提取過程中最適宜的鹽析溫度為60℃。

表4 鹽析時間對草魚魚油提取率及性質(zhì)的影響Table4 Effect of salting-out time on extraction ratio and property of Ctenopharyngodon idellus oil

表5 鹽析溫度對草魚魚油提取率及性質(zhì)的影響Table5 Effect of salting-out temperature on extraction ratio and property of Ctenopharyngodon idellus oil

表6 精制草魚魚油脂肪酸含量Table6 Fatty acids in refined Ctenopharyngodon idellus oil

2.2.5 驗證實驗 由上述實驗得到的最適提取參數(shù)，根據(jù)魚油的提取工藝及精制工藝重新從魚糜中提取魚油，最終得到魚油的提取率為 84.81% ± 0.56%，碘價(100.35±0.45)gI2/100g，酸價(0.68± 0.17)mg KOH/g，過氧化值(0.79±0.04)meq/kg，含皂量0.30%±0.03%。驗證實驗與原實驗數(shù)據(jù)沒有顯著差異，說明所選實驗條件較好，是最優(yōu)實驗結(jié)果。適用于工業(yè)生產(chǎn)。

2.3 草魚魚油脂肪酸組成分析

精制后的草魚魚油脂肪酸的氣相色譜圖見圖1。分析結(jié)果表明，草魚魚油的脂肪酸中飽和脂肪酸占30%左右，其中以硬脂酸和花生酸為主，還含有少量的月桂酸、十五烷酸、棕櫚酸和十七烷酸;不飽和脂肪酸占60%左右，其中單不飽和脂肪酸主要是由棕櫚油酸、十七碳一烯酸、反式油酸、二十碳一烯酸、油酸及芥酸構(gòu)成，占脂肪酸含量的37%左右，油酸和十七碳一烯酸占絕大多數(shù);多不飽和脂肪酸主要是由n3及n6系列構(gòu)成，含量在23%左右，主要由γ-亞麻酸、α-亞麻酸、二十碳二烯酸、二十碳三烯酸、EPA及DHA構(gòu)成(表6)。

圖1 精制草魚魚油脂肪酸組成氣相色譜圖Fig.1 GC chromatogram of fatty acids in refined Ctenopharyngodon idellus oil

3 討論與結(jié)論

本實驗與譚汝成等［13］的實驗有相似性，但是最后的實驗結(jié)果在pH對提取率的影響的趨勢上和經(jīng)過氣相色譜分析后的脂肪酸的組成和含量都有所不同。本實驗的脂肪酸組成要比譚汝成所做的鰱魚的脂肪酸組成多一些硬脂酸，如月桂酸和十七烷酸，分析原因是:雖然都是提取，但是提取的材料不同;同時所處的實驗環(huán)境及實驗條件也不盡相同，采用的脂肪酸的混標(biāo)也不一樣。

以草魚腹內(nèi)脂肪和肝臟為原料，采用稀堿水解提取法制備草魚魚油時，水解液pH、水解溫度、鹽析時間與鹽析溫度等提取條件對魚油的提取率、碘價、酸價、過氧化值和含皂量具有重要影響。通過實驗得到的影響草魚魚油提取工藝的最佳條件為脂肪和肝臟(1∶1)的混合樣品，加入與魚糜同比例的蒸餾水，攪拌均勻于45℃ pH10.0氫氧化鈉溶液(1∶1，W/V)中水解5m in，加入魚糜質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的4% NaCl溶液后在60℃下鹽析5min。在該條件下提取的魚油的提取率為84.81%±0.56%，碘價為(100.35 ±0.45)g I2/100g，酸價為(0.68±0.17)mg KOH/g，過氧化值為(0.79±0.04)meq/kg，含皂量為0.30% ± 0.03%，表明在這種條件下提取出來的魚油的品質(zhì)是最好的。同時經(jīng)過脂肪酸成分分析得到:魚油中含有16∶0、18∶1n-9、C18∶2n6c等22種脂肪酸，飽和脂肪酸占30%左右，不飽和脂肪酸含量較多，占60%左右，其中單不飽和脂肪酸占脂肪酸含量的37%左右，多不飽和脂肪酸主要是由n3及n6系列構(gòu)成，含量在23%左右。本實驗以提取率、酸價、碘值、過氧化值、含皂量為指標(biāo)，研究了提取因素對魚油品質(zhì)的影響，實驗可為進(jìn)一步研究影響魚油的氧化條件提供理論基礎(chǔ)，對如何保持魚油的品質(zhì)、更全面的了解魚油的營養(yǎng)價值及藥用價值，提供一定的參考作用。

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