魚粉加工副產(chǎn)物中魚油的精煉及其脂肪酸組成分析

李沖沖，李子豪，柳余莉，戚向陽*

（浙江萬里學(xué)院生物與環(huán)境學(xué)院，浙江 寧波 315100）

魚粉加工副產(chǎn)物中魚油的精煉及其脂肪酸組成分析

李沖沖，李子豪，柳余莉，戚向陽*

（浙江萬里學(xué)院生物與環(huán)境學(xué)院，浙江 寧波 315100）

對魚粉加工副產(chǎn)物中魚油的精制進(jìn)行研究，得到魚粉加工副產(chǎn)物中魚油精煉的最佳工藝：添加1%磷酸（體積分?jǐn)?shù)60%）脫膠，3% NaOH（質(zhì)量分?jǐn)?shù)12%）溶液脫酸以及15%活性炭脫色，在85 ℃條件下減壓蒸餾脫臭10 min。在精煉過程中，魚油中飽和脂肪酸含量下降，其他脂肪酸含量變化較小。所制備魚油的理化指標(biāo)均達(dá)到精制魚油一級要求，其中多不飽和脂肪酸總含量達(dá)到0.69 g/mL，二十二碳六烯酸和二十碳五烯酸含量分別為0.229 g/mL和0.121 g/mL。

魚粉加工副產(chǎn)物中魚油；脂肪酸組成；精煉；二十二碳六烯酸；二十碳五烯酸

魚粉加工副產(chǎn)物主要來源于原料被卸下時用來沖洗原料的廢水和魚粉加工過程中產(chǎn)生的廢水。我國沿海地區(qū)有很多魚粉廠，每年排放大量魚粉生產(chǎn)副產(chǎn)物，不僅污染了環(huán)境，而且導(dǎo)致資源浪費(fèi)[1-3]。魚粉加工副產(chǎn)物的成分主要有蛋白質(zhì)、脂肪、鹽分和砂分。生產(chǎn)1 t魚粉，大約產(chǎn)生2～3 t廢棄榨汁，這些榨汁中除了含有懸浮物外，蛋白質(zhì)、魚油的含量較多[4-5]。利用魚粉加工副產(chǎn)物提取蛋白以及氨基酸的研究報道較多。曲敬緒等[6]通過電滲析回收魚粉蛋白，童群義等[7]將魚粉加工副產(chǎn)物濃縮后，生產(chǎn)出具有魚腥味的動物誘食劑，張東升等[8]用魚粉生產(chǎn)中廢水培養(yǎng)蘇云金芽胞桿菌。從20世紀(jì)90年代起至今，國外開展了大量微濾、超濾相結(jié)合的方法處理漁業(yè)廢水的相關(guān)研究[9-13]，Garcia-Sifuentes[14]和Marti[15]等研究了魚粉廢水中回收有用蛋白，Pacheco等[16]研究了溫度對乳酸菌從蝦業(yè)廢棄物中回收幾丁質(zhì)和蝦青素的影響，Coello等[17]以魚粉榨汁為發(fā)酵底物，利用谷氨酸棒狀桿菌生產(chǎn)賴氨酸。而利用魚粉加工副產(chǎn)物提取油脂報道較少。近年來國產(chǎn)魚油的主要原料——鯤魚資源大量衰減，魚油進(jìn)口量明顯上升[18]，而魚油具有很高的營養(yǎng)價值和保健作用，特別是其中的二十碳五烯酸（eicosapentaenoic acid，EPA）和二十二碳六烯酸（docosahexenoic acid，DHA）具有很好的生理活性[19]。因此，本研究以魚粉加工副產(chǎn)物為原料，通過靜置分離的方法獲取魚油，采用脫膠、脫酸、脫色和脫臭等工藝對其進(jìn)行精煉，測定精制魚油的理化指標(biāo)及EPA和DHA等脂肪酸的含量，為利用魚粉加工副產(chǎn)物生產(chǎn)高含量EPA和DHA魚油提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

魚粉加工副產(chǎn)物 浙江省寧波裕天海洋生物科技有限公司；37種混合脂肪酸甲酯標(biāo)品 美國Supelco公司；NaOH、硫代硫酸鈉、冰乙酸（均為分析純） 中國醫(yī)藥（集團(tuán)）上?；瘜W(xué)試劑廠。

1.2 儀器與設(shè)備

R-3型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 瑞士Büchi有限公司；5702R型低溫離心機(jī) 德國Eppendorf公司；Trace1300型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS）儀 美國熱電公司。

1.3 方法

1.3.1 魚粉加工副產(chǎn)物的精煉工藝

采用靜置分離的方法提取魚油，在密封儲罐內(nèi)靜置4 h后用蠕動泵吸去上層的魚油；采用磷酸脫膠法，研究磷酸添加量為1%時，不同磷酸體積分?jǐn)?shù)對脫膠效果的影響；采用堿煉脫酸法，研究NaOH溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%時，不同添加量對脫酸效果的影響；以活性炭作為脫色劑，研究活性炭不同添加量對脫色效果的影響；采用減壓蒸餾脫臭法，研究脫臭溫度和時間對脫臭效果的影響；以回收率、酸值、過氧化值、脫色率以及魚油的色澤等作為分析指標(biāo)，進(jìn)而確定最佳精煉工藝參數(shù)。

1.3.2 魚油理化指標(biāo)及脫色率測定

1.3.2.1 理化指標(biāo)測定

不皂化物測定參考GB/T 5535.2—2008《動植物油脂：不皂化物測定：第2部分：己烷提取法》；過氧化值測定參考GB/T 5538—2005《動植物油脂：過氧化值測定》；酸值測定參考GB/T 5530—2005《動植物油脂：酸值和酸度的測定》；碘值測定參考GB/T 5532—2008《動植物油脂：碘值的測定》；水分及揮發(fā)物含量測定參考GB 5009. 3—2010《食品中水分的測定》。

1.3.2.2 脫色檢測

取脫色魚油1 mL，加入l0 mL正己烷，混合均勻，以正己烷作參比，在400～650 nm進(jìn)行波長掃描，發(fā)現(xiàn)其在448 nm波長處有最大吸收峰，故而通過測定448 nm波長處脫色前后吸光度，按下式計算脫色率：

式中：A0為脫酸魚油的吸光度；A1為脫色魚油的吸光度。

1.3.3 精煉過程中魚油回收率的計算

魚油的回收率是指每道精煉工藝回收魚油與原料魚油質(zhì)量之比的百分?jǐn)?shù)，它反映了精煉過程中每道工藝魚油的損失程度以及每道工藝的效果。

1.3.4 魚油中各脂肪酸的檢測

樣品甲酯化參考GB/T 17376—2008《動植物油脂：脂肪酸甲酯的制備》中酯交換法，酯化完成后，進(jìn)行GC-MS分析，通過標(biāo)準(zhǔn)品對照對樣品中的各脂肪酸進(jìn)行定性，通過歸一化法對其含量進(jìn)行定量。GC條件：進(jìn)樣口溫度250 ℃；載氣為高純氦；升溫程序：70 ℃保持5 min，以5 ℃/min升溫至280 ℃，保持5 min；色譜柱采用TG-5MS氣相毛細(xì)柱（30.0 m×0.25 mm，0.25 μm）；采用不分流模式；進(jìn)樣量為1 μL。MS條件：離子源溫度210 ℃；接口溫度250 ℃；選取全掃描模式，質(zhì)量掃描范圍為m/z 45～450；溶劑延遲5 min。

1.4 數(shù)據(jù)分析

2 結(jié)果與分析

2.1 精煉工藝參數(shù)的確定

2.1.1 脫膠工藝

表1 磷酸體積分?jǐn)?shù)對脫膠效果的影響 （n =5）Table1 Effect of phosphoric acid concentration on degumming (n = 5)

由表1可知，隨著磷酸的添加，魚油的過氧化值、酸值和回收率都發(fā)生了極其顯著的變化。磷酸體積分?jǐn)?shù)60%

與磷酸體積分?jǐn)?shù)0相比酸值以及過氧化值顯著下降，與磷酸體積分?jǐn)?shù)80%相比回收率又顯著提高，綜上所述，磷酸體積分?jǐn)?shù)為60%時，脫膠效果最好。吳光紅等[20]在脫膠時加入油量1%的80%磷酸效果較好，這可能是由于魚油原料不同及脫膠時溫度和時間不同引起的差異。

2.1.2 脫酸工藝

表2 NaOH溶液添加量對脫酸效果的影響（n =5）Table2 Effect of addition amount of NaOH solution on deacidififi cation (n = 5)

研究[21]表明堿量過多會使中性油皂化，進(jìn)而使得消耗油量增加，而堿量太少，又不能將游離脂肪酸完全中和掉。由表2可知，隨著NaOH溶液添加量的增加，魚油酸值和回收率均發(fā)生了極顯著的變化，當(dāng)NaOH溶液添加量為3.0%時，酸值達(dá)到最低，表現(xiàn)出良好的分離效果，因此為最適宜的NaOH溶液添加量。王喬隆[22]選擇3.5%的20oBé NaOH溶液對脫膠后的魚油進(jìn)行脫酸處理，與本研究結(jié)果基本一致。

2.1.3 脫色工藝

圖1 活性炭添加量對魚油脫色效果的影響Fig.1 Effect of activated carbon dosage on decolorization

圖1表明，隨著活性炭添加量的增多，魚油脫色效果顯著提高，但魚油的回收率大幅降低，此外繼續(xù)增大活性炭的添加量，還會加速沉降速率，降低吸附表面積，進(jìn)而使脫色率降低[23]。謝超等[24]選擇20%的活性炭添加量脫色，回收率為47.4%。本研究活性炭添加量為15%時，魚油脫色率為34%，回收率為53.7%，此時效果較好。

2.1.4 脫臭除腥工藝

表3 時間和溫度對魚油脫臭效果的影響（n =5）Table3 Effect of treatment time and temperature on deodorization (n = 5)

由表3可知，與脫臭溫度和時間85 ℃、10 min以及85 ℃、30 min相比，其他條件下的酸值、回收率酸值以及過氧化值都有顯著性變化，而過氧化值的變化是由于魚粉加工副產(chǎn)物中含有較高不飽和脂肪酸，其對加熱的溫度和時間比較敏感，因此隨著脫臭溫度的升高和脫臭時間的延長，魚油過氧化值升高，王喬隆[22]在80 ℃真空旋轉(zhuǎn)20 min處理條件下脫臭，魚油腥味變淡，本研究選擇脫臭溫度和時間分別為85 ℃和10 min。

2.2 魚油精煉的回收率

表4 精煉處理過程中的回收率Table4 Recovery rates of fi sh oil during the refi ning process

由表4可知，在整個魚油精制過程中，脫色過程中魚油的損失率最高，其次是脫酸、脫膠過程，而脫臭過程損失率最低。在脫色過程中，由于活性炭吸附色素時也會黏附部分魚油，因此損失率最高。而粗魚油中膠體等雜質(zhì)及游離脂肪酸含量較高是引起的魚油脫酸過程中損失的原因。不過魚油經(jīng)精煉之后，色澤由淡黃色變?yōu)榱咙S色，外觀由渾濁狀態(tài)變?yōu)槌吻逋该?，氣味由魚腥味變成很淡魚腥味。

2.3 脂肪酸組成變化分析

圖2 魚粉加工副產(chǎn)物的GC-MS圖譜Fig.2 GC-MS pattern of fish meal processing byproducts

圖2 為魚粉加工副產(chǎn)物脂肪酸GC-MS圖，對照37 種混合脂肪酸標(biāo)品確定各脂肪酸的出峰時間，知EPA的出峰時間為34.40 min左右，DHA的出峰時間為37.25 min左右，EPA甲酯標(biāo)準(zhǔn)曲線y=52 260x＋2.2×105，相關(guān)系數(shù)0.995，DHA甲酯標(biāo)準(zhǔn)曲線y=28 681x＋2.1×105，相關(guān)系數(shù)為0.998。

由表5可知，在精煉過程中飽和脂肪酸含量降低，以C16∶0飽和脂肪酸下降明顯，這與鮑丹等[25]在寶石魚油脂肪酸組成的分析結(jié)果一致，其他各脂肪酸組成沒有明顯變化。表明魚油的各項精煉過程對其脂肪酸組成的影響較小，因此在實(shí)際生產(chǎn)中可簡化魚油精煉步驟，降低生產(chǎn)成本。

同時，從表5還可以看出，魚粉副產(chǎn)物中魚油主要是由C14～C22之間的脂肪酸組成，在精煉魚油中，飽和脂肪酸中C16∶0含量最高，占9.84%，單不飽和脂肪酸中C16∶1含量最高，占6.2%，多不飽和脂肪酸含量較高（總含量達(dá)到0.69 g/mL），主要成分是EPA和DHA，分別含有12.56%和23.47%（含量分別為0.121 g/mL和0.229 g/mL）。它們具有許多生理保健功能，因此，從副產(chǎn)物中分離提取魚油具有廣泛的應(yīng)用前景。

表5 精煉過程中脂肪酸組成和含量Table5 Change in fatty acid composition during the refi ning process %

2.4 精制魚油的理化性質(zhì)

表6 精煉魚油的理化指標(biāo)與精煉魚油標(biāo)準(zhǔn)的比較Table6 Comparison of physicochemical properties of the refi ned oil with the standard values

由表6可知，魚粉加工副產(chǎn)物中魚油的酸值和水分含量等指標(biāo)均沒有達(dá)到國家二級魚油的標(biāo)準(zhǔn)，其外觀渾濁，顏色呈淡黃色，而且具有魚腥味。但精制魚油的各項指標(biāo)均達(dá)到了SC/T 3502—2000《魚油》標(biāo)準(zhǔn)精制魚油的一級要求，而且精煉魚油在顏色、外觀和氣味等方面都得到了改善，表明該精煉工藝可行。

3 結(jié) 論

魚粉加工副產(chǎn)物精煉的工藝參數(shù)為：磷酸體積分?jǐn)?shù)60%，添加量為油體積的1%進(jìn)行脫膠；NaOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)12%，添加量為油體積的3%進(jìn)行脫酸；活性炭添加量為油質(zhì)量的15%進(jìn)行脫色；真空度為5 kPa時，85 ℃減壓蒸餾時間10 min進(jìn)行脫臭。經(jīng)過精煉，魚粉加工副產(chǎn)物呈亮黃色，澄清透明，具有較淡魚腥味，理化指標(biāo)均達(dá)到SC/T 3502—2000的精制魚油一級要求，其中多不飽和脂肪酸總含量達(dá)到0.69 g/mL，DHA和EPA含量分別為0.229 g/mL和0.121 g/mL。魚粉加工副產(chǎn)物中魚油的回收利用不僅避免資源的浪費(fèi)，而且可作為制備高含量EPA和DHA魚油的原料，為深入開展魚粉加工副產(chǎn)物的資源化利用提供技術(shù)支持。

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Refi nement of Fish Oil from Byproducts of Fish Meal Processing and Its Fatty Acid Composition Analysis

LI Chongchong, LI Zihao, LIU Yuli, QI Xiangyang*
(College of Biological and Environmental Sciences, Zhejiang Wanli University, Ningbo 315100, China)

The refi nement of fi sh oil from byproducts of fi sh meal processing was researched in this study. The optimal processing parameters for fish oil refinement were determined as follows: after adding 1% of 60% phosphoric acid for degumming, 3% of 12% NaOH for deacidifi cation, and 15% of active carbon for decolorization, vacuum distillation 85 ℃for 10 min for deodorization. After the refi nement the amount of saturated fatty acids dropped, and other fatty acids were little changed; the total amount of polyunsaturated fatty acids (PUFA) was 0.69 g/mL and the contents of docosahexenoic acid (DHA) and eicosapentaenoic acid (EPA) were 0.229 g/mL and 0.121 g/mL, respectively. Physicochemical indexes of the refi ned oil accorded with quality requirements for fi rst-grade refi ned fi sh oil.

fi sh oil from byproducts of fi sh meal processing; fatty acid composition; refi nement; EPA; DHA

TQ645.3

A

1002-6630（2015）20-0190-04

10.7506/spkx1002-6630-201520036

2015-03-26

李沖沖（1990—），男，碩士研究生，主要從事功能食品的研究與開發(fā)。E-mail：2471031173@qq.com

*通信作者：戚向陽（1968—），女，教授，博士，主要從事天然產(chǎn)物化學(xué)研究。E-mail：qixiangyang85@sina.com