羊腰部脂肪中共軛亞油酸提取及熱穩(wěn)定性

侯建軍, 陳存社, 張?zhí)鹛? 任雅琳, 周 正

(北京工商大學食品學院,北京 100048)

食用動物油脂包括豬油、牛油和羊油等，是利用動物脂肪組織中提煉出固態(tài)或半固態(tài)脂類經(jīng)過加工制得的脂類產(chǎn)品.我國動物油脂原料豐富，其產(chǎn)量占油脂總量的30%，是僅次于大豆油的第二大重要油脂資源[1].動物油脂資源豐富，但是產(chǎn)品單一，油脂利用率較低.

共軛亞油酸(conjugated linoleic acid，CLA)是由必需脂肪酸亞油酸衍生的共軛雙烯酸的多種位置和幾何異構(gòu)體的總稱[2].理論上共軛亞油酸的異構(gòu)體有56種，目前大約有17種CLA的異構(gòu)體已得到證實，其中 c-9，t-11CLA異構(gòu)體是主要的存在形態(tài)[3].共軛亞油酸的生理功能包括促進脂肪分解與改善體脂組成，提高機體免疫功能和改善骨組織代謝，降低膽固醇和抗血栓作用，抗癌作用[4].

CLA主要存在于動物體內(nèi)，植物含有量較少，反芻動物體內(nèi)的CLA又明顯高于非反芻動物中的CLA質(zhì)量分數(shù)，其中羔羊的CLA質(zhì)量分數(shù)最高，達到4.3～19 mg/g脂肪[5].羊脂肪作為羊肉的附帶物，含有飽和脂肪酸常遭到人們厭棄.羊脂肪較其他動物油脂含有較多CLA，國內(nèi)外較少有以羊脂肪為原料提取富集CLA的報道.從動物體內(nèi)提取功能性油脂提取成份主要為魚油EPA、DHA的報道.

本文對蒸煮法、堿水解法、溶劑浸提法提取羊油效果進行了系統(tǒng)的比較分析，同時又對不同有機溶劑提取油脂效果進行了研究.為從動物油脂中分離富集高純度共軛亞油酸提供了有利條件.

1 材料和儀器

1.1 材 料

羊腰脂肪，市售;CLA標準品，質(zhì)量分數(shù)≥99%，NU-CHEK-PREP公司;正己烷、環(huán)己烷、無水乙醇、石油醚均為分析純，購于北京化工廠.

1.2 儀 器

YG-2型索氏抽提器;HH-2型數(shù)顯恒溫水浴鍋，金壇市杰瑞爾電器有限公司;電子天平，上海精密科學儀器有限公司天平儀器廠;RV10型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，德國 IKA公司;Agilent-Gerstel 6890N-5975C型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，美國安捷倫公司.

2 實驗方法

2.1 脂肪提取率的測定

脂肪提取率的測定參照文獻[6]，如式(1).

式(1)中ρ為脂肪提取率，M1為旋蒸后油脂質(zhì)量，M2為羊腰脂肪質(zhì)量.

2.2 不同溶劑提取

取一份經(jīng)過預處理的均勻一致的羊腰部脂肪(以下方法中脂肪均來自同一塊羊腰部脂肪).準確稱取5 g脂肪，置于100 mL錐形瓶中，分別加入石油醚、正己烷、環(huán)己烷和無水乙醇，浸泡24 h后，加入無水硫酸鈉，震蕩除去溶劑中水，然后進行過濾，濾液置于圓底燒瓶中，進行旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，將有機溶劑蒸發(fā)完全后，稱取脂肪質(zhì)量，并測量不同提取條件下，共軛亞油酸的質(zhì)量分數(shù).

2.3 不同提取方法

蒸煮法準確稱取脂肪5 g，置于100 mL燒杯中，加入20 mL水，煮沸30 min后，冷卻至室溫，過濾掉殘渣.堿水解法[7]準確稱取脂肪5 g，置于100 mL燒杯中，加入20 mL水，pH值調(diào)到9，45℃下水解5 min，然后升溫至80℃水解80 min，過濾掉濾渣.正己烷提取法為以正己烷為溶劑，考慮提取溫度，時間，正己烷用量為因素，設(shè)計3水平3因素正交試驗確定較佳提取工藝.

2.4 共軛亞油酸質(zhì)量分數(shù)測定

氣相色譜條件為HP-5型色譜柱(60.0 m×250.00 μm × 0.25 μm);進樣溫度 250 ℃;檢測器250℃;以氦氣為載氣;升溫程序為初始溫度40℃，以15℃/min升溫至 220℃保持 5 min，然后3℃/min升溫至250保持5 min，共運行32 min，進樣量1 μL，分流比2:1，氫火焰離子化檢測器FID，載氣為高純氦氣，燃氣為氫氣，助燃氣為空氣.

2.5 加工溫度對食品中CLA質(zhì)量分數(shù)的影響

將8 份 5 g脂肪分別置于室溫，70，80，90，100，110，120，130 ℃下 20 min，冷卻至室溫待測.

2.6 數(shù)據(jù)處理

用SPSS軟件處理并分析實驗數(shù)據(jù).

3 結(jié)果與討論

3.1 羊腰脂肪中總脂肪質(zhì)量分數(shù)測定

索氏抽提利用溶劑回流及虹吸原理，使固體物質(zhì)連續(xù)不斷地被純?nèi)軇┹腿?，重復回流提取，增加了油脂與純?nèi)軇┑慕佑|機會，大大減少了油脂的提取時間，5 g羊腰脂肪索氏抽提結(jié)果見表1，計算油脂中總脂肪質(zhì)量分數(shù)為63.58%.

表1 總脂肪質(zhì)量分數(shù)測定Tab.1 Determination of total fat mass percentage

3.2 不同有機溶劑提取脂肪比較

4種溶劑提取脂肪效果結(jié)果見圖1，其中石油醚與正己烷提取率較高分別為68.13%和66.27%，環(huán)己烷較低提取率為63.00%，無水乙醇提取率最低為10.13%.無水乙醇提取脂肪效果不理想，原因是脂肪在無水乙醇中溶解性較低，石油醚脂肪提取率略高于正己烷.正己烷提取脂肪中CLA質(zhì)量分數(shù)為4.98 mg/g，石油醚提取脂肪中CLA質(zhì)量分數(shù)4.66 mg/g，略低于正己烷提取脂肪中CLA質(zhì)量分數(shù).正己烷作為溶劑廣泛應用于植物油的提取，本實驗研究發(fā)現(xiàn)其對動物油脂也有較好的提取效果.

圖1 不同提取溶媒的脂肪提取率和CLA質(zhì)量分數(shù)Fig.1 Fat extraction yield and content of CLA by different solvent systems

3.3 正己烷提取脂肪工藝研究

通過不同溶劑對比確定正己烷對于動物脂肪提取效果好，提取的脂肪中CLA較高.以正己烷為溶劑選擇提取溫度、提取時間、V(溶劑):m(油脂)作為實驗因素，確定不同的水平，以脂肪提取率ρ和CLA質(zhì)量分數(shù)y為實驗指標，采用3因素3水平L9(33)正交表.試驗因素水平，見表2;正交試驗設(shè)計及結(jié)果，見表3;方差分析，見表4.

表2 L9(33)正交試驗的因素水平表Tab.2 Factors and levels of L9(33)orthogonal experiment

對于生產(chǎn)而言，提高生產(chǎn)效率，降低能耗，節(jié)約生產(chǎn)成本，要求動物油脂提取時油脂提取率較高及油脂中CLA濃度盡可能高的前提下，加熱溫度盡可能降低，提取時間盡可能縮短.表3和表4的結(jié)果表明，溫度油脂的提取率有顯著性影響(p＜0.05)對CLA的質(zhì)量分數(shù)影響不顯著(p＞0.05)，溫度越高，油脂的提取率越高，而相應的CLA質(zhì)量分數(shù)先升高后降低，這可能是由于溫度升高使CLA的熱穩(wěn)定性降低，部分CLA被氧化或者異構(gòu)化為其他物質(zhì)，在確保油脂提取率最大同時CLA質(zhì)量分數(shù)高的條件下，提取溫度確定為60℃較好.溫度對油脂的提取率及CLA質(zhì)量分數(shù)均有顯著性影響(p＜0.05)，提取時間越長油脂的提取率越高，相應的CLA質(zhì)量分數(shù)也越多，主要是因為脂肪的提取是緩慢過程，時間充足下油脂緩慢釋放，CLA質(zhì)量分數(shù)相應增加，從節(jié)能考慮，4 h油脂提取率及CLA質(zhì)量分數(shù)均較高，效果較好.V(溶劑):m(油脂)對提取率及CLA質(zhì)量分數(shù)影響均顯著(p＜0.05)，V(溶劑):m(油脂)越大及CLA質(zhì)量分數(shù)越多，是因為溶劑增加是CLA與氧接觸的面積減少，對CLA起保護作用，V(溶劑):m(油脂)選擇為8較為合適.因此，較佳組合為A3B2C2.

表3 正交試驗設(shè)計及結(jié)果Tab.3 Arrangement and result of orthogonal experiment

3.4 不同方法提取油脂理化性質(zhì)比較

通過對于不同提取方法所得油脂理化性質(zhì)如表5，蒸煮法及堿水解法提取的油脂過氧化值超出了食用動物油脂衛(wèi)生標準的要求，同時感官品質(zhì)較差，油脂渾濁，含有少量雜質(zhì).堿水解法主要應用于魚油的提取，它能破壞脂肪與蛋白的連接，使組織間的脂肪游離出來，在羊油提取上效果差.溶劑浸提下油脂油脂的酸價過氧化值符合食用動物油脂衛(wèi)生標準，可以作為食用油，同時為進一步富集CLA提供了原料.

表4 方差分析Tab.4 Analysis of variance

表5 不同方法提取油脂理化性質(zhì)Tab.5 Physical and chemical properties of fat by different methods of extraction

3.5 不同溫度梯度下樣品中CLA質(zhì)量分數(shù)

不同的加工溫度對食品中CLA質(zhì)量分數(shù)有一定影響，如圖2.在從20～110℃，CLA質(zhì)量分數(shù)逐漸降低，但是損失量不超過原來的20%，影響較小;在110～120℃，CLA質(zhì)量分數(shù)下降較快，損失較嚴重;在130℃處理過后樣品中CLA質(zhì)量分數(shù)反而比120℃處理過后樣品CLA質(zhì)量分數(shù)高.劉仕軍等[8]在做加工溫度及存放時間對富共軛亞油酸牛乳脂肪酸的影響實驗中發(fā)現(xiàn)牛乳經(jīng)過了75℃和120℃處理后，降低了乳脂中 c-9，t-11CLA，而 t-10，c-12CLA無變化，當處理溫度上升至135℃時，乳脂脂肪幾乎全呈現(xiàn)降低的趨勢，但乳脂中的t-11，C18:1在此溫度下也同時向c-9，t-11CLA轉(zhuǎn)變，從而使135℃處理后c-9，t-11CLA維持原有量.主要原因是在130攝氏度處理過后，原來樣品中的CLA損失了，但是可能在此同時，會有其他的脂肪酸向CLA進行的轉(zhuǎn)化，從而導致了在130℃處理過后，CLA質(zhì)量分數(shù)比120℃處理后樣品CLA質(zhì)量分數(shù)高的結(jié)果.

圖2 溫度對CLA質(zhì)量分數(shù)的影響Fig.2 Effects of temperature on content of CLA

4 結(jié) 論

通過對比正己烷、石油醚、環(huán)己烷、無水酒精對于油脂的提取效果，正己烷在油脂提取率相近的條件下，CLA質(zhì)量分數(shù)最高，表明正己烷作為溶劑提取效果最好.通過正交試驗優(yōu)化提取條件，確定提取溫度在60℃，提取時間4 h，V(溶劑):m(油脂)為8的條件下提取效果較佳.對比蒸煮法、堿水解法、溶劑浸提法在羊油提取上的應用，溶劑浸提油脂具有較好的理化指標及感官指標，符合食用動物油脂衛(wèi)生標準的要求.溫度對共軛亞油酸具有一定影響，在20～110℃內(nèi)CLA質(zhì)量分數(shù)變化不大;在110～120℃，溫度影響顯著CLA質(zhì)量分數(shù)下降較快，損失較嚴重;在130℃處理過后樣品的CLA質(zhì)量分數(shù)有增加，部分脂肪酸在130℃下轉(zhuǎn)化為共軛亞油酸.

[1] 張金廷.油脂深加工手冊[M].北京:化學工業(yè)出版社，2003:78.

[2] Kramer J G，Parodi P W，Robert G T，et al.Rume acid:a proposed common name for the major conjugated linoleic acid isomer food in nature products[J].Lipids， 1998，33(8):835.

[3] Taran V，Bhaggan K，Monster J.Process for producing isomer enriched conjuagted linoleic acid compostions:US，8155767[P].20070302.

[4] 李春，劉麗波，張?zhí)m威.共軛亞油酸生理功能及其應用[J].糧食與油脂，2004(7):15 -17.

[5] Bessa R J， Santos-Silva J， Ribeiro J M R，et al.Reticulo-rumen biohydrogenation and the enrichment of ruminant edible products with linoleic acid conjugated isomers[J].Livestock Production Science，2000，63:201211.

[6] 寧正祥.食品成分分析手冊[M].北京:中國輕工業(yè)出版社，1997:147.

[7] 王芳.淡水魚魚油的制備及微膠囊化研究[D].武漢:華中農(nóng)業(yè)大學，2009:156.

[8] 劉仕軍，卜登攀，王加啟.加工溫度及存放時間對富共軛亞油酸牛乳脂肪酸的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2007，23(8):265269.