魚粉中魚油浸提的工藝優(yōu)化研究

劉淑君，婁永江

（寧波大學海洋學院食品工程，浙江寧波315211）

魚粉作為優(yōu)質(zhì)的動物性蛋白原料，在我國的需求逐年攀升。我國近十年魚粉的平均進口量約100×104t，是世界最大的魚粉消費國[1]。魚粉作為一種重要的動物性飼料，其中蛋白含量的多少很大程度決定了該魚粉的質(zhì)量[2-3]。國內(nèi)魚粉蛋白質(zhì)含量與進口魚粉相比而言普遍偏低[4]，這不僅影響了魚粉的價格，更影響了它的品質(zhì)。本文從提高國內(nèi)魚粉的競爭力角度出發(fā)，將生產(chǎn)工藝為魚經(jīng)過蒸煮機熟化后魚肉和水一起直接進入烘干機烘干[5]得到全脂魚粉，用有機溶劑浸提法[6]脫除其中的油脂，間接提高了魚粉中蛋白質(zhì)的含量，使得魚粉品質(zhì)達到了特級品的要求[7]，同時對得到的魚油可以進一步精煉利用。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

魚粉 取自浙江寧波石浦某公司；正己烷、石油醚（沸點60℃）、二氯甲烷、乙酸乙酯、甲基叔丁基醚及其他試劑 均為分析純。

SZF-06C脂肪測定儀 上海洪紀儀器有限公司；RE-52旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器 上海亞榮生化儀器廠；DHG-907AS電熱恒溫鼓風干燥箱 寧波江南儀器廠。

1.2 實驗方法

1.2.1 魚粉粗蛋白質(zhì)測定 按GB/T 24318-2009[8]中規(guī)定的方法執(zhí)行。

1.2.2 魚粉粗脂肪測定 按GB/T 6433-2006[9]中規(guī)定的方法執(zhí)行。有機溶劑采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)的方式來回收[10-11]，實現(xiàn)循環(huán)利用。

魚油得率（%）=提取魚油質(zhì)量（g）/原料質(zhì)量（g）×100。

魚油提取率（%）=魚粉中提取的魚油質(zhì)量（g）/魚粉中粗脂肪的總質(zhì)量（g）×100。

1.2.3 魚粉水分測定 按GB/T 6435-2006[12]中規(guī)定的方法執(zhí)行。

1.2.4 魚粉粗灰分測定 按GB/T 6438-2007[13]中規(guī)定的方法執(zhí)行。

1.2.5 魚粉的干燥 浸提后的魚粉放入鼓風干燥箱脫溶烘干。測定其中粗蛋白質(zhì)的含量。

1.2.6 單因素實驗 按照1.2.2中的方法，分別以浸提時間、浸提溫度和浸提溶劑3個因素作單因素實驗。

1.2.7 響應(yīng)面實驗設(shè)計[14]根據(jù)單因素實驗結(jié)果，設(shè)計3因素3水平的響應(yīng)曲面實驗，其因素水平編碼見表1。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Design-Expert 7.0 Trial軟件對數(shù)據(jù)進行處理分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 魚粉中主要成分的含量測定

經(jīng)分析魚粉的主要成分含量結(jié)果如表2所示。參考GB/T 19164-2003，可知該魚粉未達到一級品的標準[7]，而且粗脂肪含量明顯偏高。魚粉中的粗脂肪含量偏高，會造成不良后果。粗脂肪中的不飽和脂肪酸易被空氣氧化或水解，使得魚粉酸敗或產(chǎn)生異味，降低魚粉品質(zhì)[15]，因而脂肪是一種高附加值的成分[16-17]。所以，將魚粉中的脂肪浸提出來，不僅可以提高魚粉中蛋白質(zhì)的含量，還可以進一步對浸提出的脂肪加以利用。

2.2 魚油提取的單因素實驗研究

2.2.1 浸提溶劑對魚油得率的影響 分別選用甲基叔丁基醚、正己烷、石油醚、二氯甲烷以及乙酸乙酯為浸提溶劑，以有機溶劑各自的沸點+5℃為浸提溫度，浸提完全的情況下比較不同有機溶劑對魚油得率的影響，結(jié)果見表3。在不同溶劑的浸提下魚油得率的排序為：石油醚＞正己烷＞乙酸乙酯＞甲基叔丁基醚＞二氯甲烷。

2.2.2 浸提時間對魚油得率的影響 以石油醚為浸提溶劑，65℃下浸提，得到不同時間下的魚油得率，結(jié)果見表4。對數(shù)據(jù)進行兩兩之間的單因素方差分析得出，延長時間有利于魚粉中魚油的浸出。但在浸提溶劑和溫度一定的情況下，過長的浸提時間不利于能源的節(jié)約，魚油的浸出量增加較緩慢。2.5h的魚油得率和3.5h的差異不顯著，所以最佳浸提時間選擇2.5h。

2.2.3 浸提溫度對魚油得率的影響 以石油醚為浸提溶劑，浸提2.5h，由表5可看出，65℃時魚油得率較高，此時，溶劑的回流達到一個較好的狀態(tài)。繼續(xù)升高溫度，魚油的得率減少。

2.3 響應(yīng)面分析實驗結(jié)果

根據(jù)單因素實驗，以浸提時間、浸提溶劑和浸提溫度3個因素為自變量，以魚油得率為因變量，采用響應(yīng)面實驗對浸提工藝進行優(yōu)化，根據(jù)響應(yīng)面中心組合設(shè)計理論，給每個因素選擇了合適的3個水平。

2.3.1 魚粉響應(yīng)面分析方案及結(jié)果 魚粉響應(yīng)面分析實驗設(shè)計及結(jié)果見表6，方差分析見表7。利用Design-Expert軟件中的Box-Benhnken Design選項對上表數(shù)據(jù)進行二次多元回歸擬合，得到魚粉中魚油得率的預測值Y對編碼因素A、B、C的二次多項回歸方程：Y=17.91+1.57A+0.15B-0.18C-1.30B2-1.54C2。

從表7方差分析可以看出，模型顯著性檢驗p=0.0021＜0.01，表明模型整體極顯著。失擬項p=0.2131＞0.05，無失擬因素存在，表明該回歸模型與實際測量值能夠較好的擬合，可用此模型對魚粉中魚油的浸提效果進行分析和預測[17]。一次項A、二次項B2、C2均表現(xiàn)極顯著（p＜0.01），表明各因素對響應(yīng)值的影響不是簡單的線性關(guān)系，二次項B2、C2對響應(yīng)值影響很大，交互項影響較小。

2.3.2 魚粉響應(yīng)面分析 根據(jù)回歸方程，得到圖1響應(yīng)面圖，此圖是響應(yīng)值魚油得率Y對應(yīng)自變量A、B、C構(gòu)成的三維空間圖，其中每個響應(yīng)面代表2個變量間的相互作用，此時第3個變量為恒定值即零水平值。從圖1中可見，浸提溫度與浸提時間、浸提溶劑與浸提時間的交互作用對響應(yīng)值的影響不顯著；在浸提時間一定時，浸提溫度與浸提溶劑的交互作用與得率呈較為平緩的拋物線關(guān)系，顏色變化也不明顯，從等高線接近圓形可看出，兩因素的交互作用對魚油得率影響不顯著[18]。從影響程度來說，浸提時間對魚油得率的影響最大，表現(xiàn)為曲線相對較陡；浸提溶劑對魚油得率的影響相對較小，表現(xiàn)為隨著浸提溶劑的改變，響應(yīng)值變化相對較小。3個因素對魚油得率的影響大小依次為浸提時間＞浸提溫度＞浸提溶劑。當浸提時間或浸提溶劑一定時，魚油得率隨著浸提溫度的升高先增后減，說明溫度太高，不利于魚油的浸提?？赡艿脑蚴?0～65℃時，溫度的升高有利于石油醚的揮發(fā)；當溫度為65～70℃時，反應(yīng)體系中各個指標穩(wěn)定，不會隨著溫度升高產(chǎn)生明顯變化，所以魚油得率不會繼續(xù)增加，而且此時反應(yīng)體系中雜質(zhì)的增多會阻礙魚油的浸出，造成魚油得率增速變緩。魚油得率隨著時間延長有顯著的增加。浸提溶劑為石油醚時，魚油得率較大。

2.3.3 魚粉浸提參數(shù)的優(yōu)化與驗證 為進一步確認浸提工藝的最優(yōu)條件，根據(jù)軟件對擬合的回歸方程進行優(yōu)化，得到魚粉的最優(yōu)浸提條件的參數(shù)分別為：溶劑為石油醚，溫度為64.4℃，時間為3.5h，在此條件下，魚油得率為19.5%±0.028%。用此最優(yōu)提取條件進行驗證，考慮到實際可操作性，選擇溶劑為石油醚，溫度為64℃，浸提時間為3.5h，得到魚粉中魚油得率為19.4%±0.874%，與理論值較為接近，此時魚油的提取率高達95.6%，表明此二次回歸模型對優(yōu)化魚粉魚油的浸提是可行的。而魚粉中蛋白的含量變?yōu)?8.0%±0.251%，達到國標[6]中特級品的要求。

3 結(jié)論

本實驗先運用單因素實驗確定了溫度、時間、溶劑是影響魚粉中魚油得率的主要因素，并且確定了各個因素的合適水平；然后通過響應(yīng)面中的Box-Benhnken Design法建立了二次回歸模型，再利用統(tǒng)計學方法對該模型進行方差檢驗，優(yōu)化了各個因素的水平。根據(jù)該模型得出了魚粉浸提魚油的最優(yōu)條件：溶劑為石油醚，溫度為64℃，時間為3.5h，在此條件下，魚油得率為19.4%±0.874%；此時魚油的提取率達到了95.6%。同時，用該模型得到的預測值和實際值也比較接近，說明回歸方程能夠較真實的反映各個因素的影響。因此用響應(yīng)面對魚粉中魚油浸提條件的優(yōu)化是可行的。

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