南極磷蝦油脂肪酸組成及氧化穩(wěn)定性

劉小莉++胡彥新++賈洋洋++夏秀東++劉源++周劍忠

doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2016.10.104

摘要：采用溶劑萃取法提取南極磷蝦中的油脂，以氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（GC-MS）分析磷蝦油中的脂肪酸組成，并采用Schaal烘箱法研究添加抗氧化劑對(duì)磷蝦油氧化穩(wěn)定性及貨架期的影響。結(jié)果表明，采用Folch法提取南極磷蝦冷凍干燥粉末，總脂肪得率為（21.08±0.52）%。通過(guò)GC-MS分析甲酯化磷蝦油中的脂肪酸組成，共鑒定出23個(gè)組分，其中不飽和脂肪酸占總脂肪酸的63.895%，多不飽和脂肪酸占總脂肪酸的25.739%、占不飽和脂肪酸的 40.28%，油酸、二十碳五烯酸（EPA）、二十二碳六烯酸（DHA）是主要的不飽和脂肪酸，十四碳酸、十六碳酸是主要的飽和脂肪酸。在磷蝦油儲(chǔ)藏過(guò)程中添加抗氧化劑，可顯著提高穩(wěn)定性、延長(zhǎng)貨架期，0.015%維生素E與0.005%檸檬酸增效劑協(xié)同作用可延長(zhǎng)貨架期至12.21個(gè)月，抗氧化效果優(yōu)于合成的抗氧化劑。

關(guān)鍵詞：磷蝦油；脂肪酸；抗氧化劑；貨架期

中圖分類號(hào)： TS254.1文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)：1002-1302（2016）10-0357-03

收稿日期：2015-08-26

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金（編號(hào)：31401534）。

作者簡(jiǎn)介：劉小莉（1981—），女，江蘇泰興人，博士，副研究員，主要從事食品科學(xué)研究。Tel：（025）84391571；E-mail：liuxljaas@hotmail.com。南極磷蝦是一種生活在南極洲水域的甲殼類浮游動(dòng)物，蘊(yùn)藏量十分驚人，約50億t，是重要的海洋生物資源。南極磷蝦油含有磷脂質(zhì)結(jié)合型ω-3多不飽和脂肪酸（ω-3PUFAs），與目前市場(chǎng)上銷(xiāo)售的以甘油三酯或乙酯ω-3 PUFAs 形式存在的傳統(tǒng)魚(yú)油相比更易吸收[1-2]。另外，磷蝦油還含有超強(qiáng)抗氧化物磷脂型蝦青素以及動(dòng)物性類黃酮，與多不飽和脂肪酸鍵合，從而形成一種兼具高生物體利用率（95%～98%）與超強(qiáng)抗氧化力的天然活性多效能復(fù)合分子[3-4]，是DHA和EPA的有效來(lái)源。很多臨床試驗(yàn)證實(shí)，磷蝦油具有超強(qiáng)的降血脂、降血糖、降血壓、穿越血腦屏障營(yíng)養(yǎng)、活化腦部細(xì)胞和神經(jīng)的能力，起到預(yù)防和治療腦血管疾病的作用；此外，還可預(yù)防和治療冠狀動(dòng)脈粥樣硬化、冠心病，預(yù)防心梗等心血管疾??；并具有抗菌消炎、預(yù)防癌癥發(fā)生和發(fā)展、延緩衰老、調(diào)節(jié)內(nèi)分泌等多重功效[5-6]。由于磷蝦油富含多不飽和脂肪酸，使磷蝦油極易受光、熱、氧、自由基等的影響而發(fā)生氧化，產(chǎn)生醛、酮等有害化合物，不僅顏色和口感劣變，且失去原有的營(yíng)養(yǎng)和保健價(jià)值[7-8]。

目前，我國(guó)已有企業(yè)進(jìn)行磷蝦油的生產(chǎn)和銷(xiāo)售，但產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和質(zhì)量控制方面與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有較大差距。美國(guó)、加拿大、日本、澳大利亞等發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)建立了南極磷蝦油產(chǎn)品的相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，而我國(guó)在此方面還不夠完善。本研究采用溶劑法提取南極磷蝦油，分析磷蝦油脂肪酸組成，并采用加速試驗(yàn)法考察抗氧化劑對(duì)南極磷蝦油的抗氧化效果，為南極磷蝦油的工業(yè)化提取、延緩儲(chǔ)藏過(guò)程中的氧化酸敗提供技術(shù)支撐。

1材料與方法

1.1材料與試劑

供試南極磷蝦由中國(guó)水產(chǎn)總公司提供，于-20 ℃下保存?zhèn)溆谩?/p>

甲醇、氯仿、氫氧化鉀、三氟化硼乙醚、氯化鈉、正己烷均為分析純（上海化學(xué)試劑有限公司），檸檬酸、特丁基對(duì)苯二酚（TBHQ）、二丁基羥基甲苯（BHT）、天然生育酚（維生素E）等均為食品級(jí)添加劑（鄭州思源食品添加劑有限公司）。

1.2儀器與設(shè)備

氣質(zhì)聯(lián)用儀（Thermo Fisher公司）配有Trace 1300型氣相色譜儀和TSQ 800 EVo型三重四極桿質(zhì)譜，手提式高速中藥粉碎機(jī)（廣州市一搏機(jī)電設(shè)備有限公司），電子天平（普利賽斯國(guó)際貿(mào)易有限公司），真空冷凍干燥機(jī)（南京載智自動(dòng)化設(shè)備有限公司）。

1.3方法

1.3.1南極磷蝦油的提取將南極磷蝦整蝦冷凍干燥后，采用高速粉碎機(jī)粉碎1 min，過(guò)40目篩備用。稱取磷蝦粉，采用Folch法[9]進(jìn)行磷蝦油的提取。

1.3.2油脂的甲酯化參照Liu等的方法[10]對(duì)磷蝦油進(jìn)行甲酯化處理。將0.2 mL南極磷蝦油加入2 mL體積分?jǐn)?shù)為5%的氫氧化鉀-甲醇溶液，于75 ℃水浴15 min；冷卻后加入2 mL體積分?jǐn)?shù)為14%的三氟化硼乙醚-甲醇溶液，于75 ℃水浴2 min；加入2 mL飽和氯化鈉溶液和1 mL正己烷，混勻后靜置，取上清備用。

1.3.3色譜條件采用SLB-5MS型毛細(xì)管色譜柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）。升溫程序：120 ℃保持6 min，以 3 ℃/min 升溫至250 ℃，保持25 min；載氣（He）流速為 1.2 mL/min，壓力為2.4 kPa，進(jìn)樣量為1.0 μL；分流比為 30 ∶1。

1.3.4質(zhì)譜條件電子轟擊（EI）離子源，電子能量為 70 eV，燈絲發(fā)射電流為200 μA，離子源溫度為200 ℃，接口溫度為250 ℃，檢測(cè)器電壓為350 V，掃描范圍m/z為 33～800。

1.3.5磷蝦油氧化穩(wěn)定性采用Schaal烘箱加速法[11-12]，在避光條件下，將裝有100 g南極磷蝦油的碘量瓶置于（62±1） ℃恒溫干燥箱中，每隔2 d取樣測(cè)定其過(guò)氧化值（POV），探討添加不同抗氧化劑對(duì)南極磷蝦油的影響。POV值的測(cè)定參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T5538—2005規(guī)定進(jìn)行。以POV值達(dá)到12 meq/g所需時(shí)間為誘導(dǎo)時(shí)間，計(jì)算誘導(dǎo)期（天數(shù)）和抗氧化劑的抗氧化因子PF[13]，公式為：

PF=T1T2。

式中：T1為加抗氧化劑的樣品POV值升至12 meq/kg所需時(shí)間，T2為對(duì)照樣品POV值升至12 meq/kg所需時(shí)間。

1.3.6磷蝦油貨架預(yù)測(cè)期的計(jì)算根據(jù)Arrhenius經(jīng)驗(yàn)公式，對(duì)于正常化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)溫度每升高10 ℃則反應(yīng)速度升高1倍，即K（T+10 ℃）/K（T）=2（式中：K為反應(yīng)速度常數(shù)）；而反應(yīng)速度常數(shù)與食品貨架壽命成反比，即反應(yīng)速度常數(shù)越大則食品貨架壽命越小，因此有N（T）/N（T+10 ℃）=2（式中：N為食品貨架壽命）。在（62±1） ℃條件下，Schaal烘箱法試驗(yàn)的 1 d 相當(dāng)于20 ℃下16 d的貨架壽命[14]。

2結(jié)果與分析

2.1磷蝦油的提取

采用Folch法提取總脂，可將磷脂等極性脂提取完全。本研究在南極磷蝦干粉中測(cè)得的總脂肪平均含量為（21.08±0.52）%。李恩霞等采用乙醇提取法對(duì)南極磷蝦中的油脂進(jìn)行提取，提取產(chǎn)率僅為6.14%[15]。郭休玉等比較了乙醇1步提取法、丙酮-乙醇1步提取法、乙醇2步提取法3種工藝條件下的磷蝦油得率，發(fā)現(xiàn)乙醇2步提取法的蝦油得率較高，達(dá)到15.72%[16]。磷蝦油含量差別的原因可能與樣品的取樣地點(diǎn)、季節(jié)、蝦齡、樣品貯存與處理方式、總脂的提取方法等有關(guān)[17]。

2.2磷蝦油脂肪酸組成分析

南極磷蝦油中脂肪酸成分的GC-MS總離子流色譜圖見(jiàn)圖1。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)檢索，同時(shí)結(jié)合特征離子、出峰時(shí)間及順序進(jìn)行定性分析，按峰面積歸一法進(jìn)行定量，磷蝦油中脂肪酸分析結(jié)果見(jiàn)表1。共鑒定出磷蝦油中的脂肪酸及其酯類成分23個(gè)，其中含量較高的脂肪酸為十四碳酸（肉豆蔻酸）及其酯（12.223%）、9-十六碳烯酸（4.266%）、十六碳酸及其酯（20.865%）、十八碳四烯酸（5.271%）、十八碳烯酸（油酸）及其酯（33.464%）、二十碳五烯酸及其酯（EPA，13.215%）、二十二碳六烯酸（DHA，5.532%）。不飽和脂肪酸、多不飽和脂肪酸分別占總脂肪酸的63.895%、25.739%，多不飽和脂肪酸占不飽和脂肪酸的40.28%，飽和脂肪酸主要是十四碳酸和十六碳酸。

2.3抗氧化劑對(duì)磷蝦油氧化穩(wěn)定性的影響

采用Schaal烘箱加速法考察不同抗氧化劑對(duì)南極磷蝦油氧化穩(wěn)定性的影響，結(jié)果見(jiàn)圖2。原料磷蝦油的過(guò)氧化值為1.78 meq/kg。在烘箱加速氧化試驗(yàn)中，磷蝦油的POV值均隨時(shí)間的延長(zhǎng)而增加。根據(jù)預(yù)試驗(yàn)結(jié)果，分別選擇 0.015% TBHQ、0.015% BHT、0.015%維生素E、0.008%維生素E+0.005% 檸檬酸、0.015%維生素E+0.005%檸檬酸作為抗氧化劑。

與對(duì)照組相比，添加抗氧化劑明顯提高了磷蝦油的穩(wěn)定性，起到了有效的抗氧化效果。在0.015%濃度條件下，單一抗氧化劑的作用效果依次為T(mén)BHQ>BHT>維生素E。TBHQ、BHT是食品工業(yè)中常用的抗氧化劑，然而近年來(lái)很多研究表明，如果人類長(zhǎng)期大量食用該類抗氧化劑，有導(dǎo)致畸形、癌癥的風(fēng)險(xiǎn)，因此維生素E（天然生育酚）作為天然新型抗氧化劑備受關(guān)注。

檸檬酸、蘋(píng)果酸、酒石酸、琥珀酸等多元羧酸與抗氧化劑共同作用可增強(qiáng)抗氧化效果，是常用的抗氧化增效劑[18-19]。其中以檸檬酸及其衍生物的螯合作用最強(qiáng)，它可絡(luò)合金屬離子，從而使金屬離子催化油脂氧化的功能減弱。另外，檸檬酸可使抗氧化劑自由基還原成分子，且生成的自由基活性降低，很難參與油脂氧化的自由基鏈反應(yīng)網(wǎng)，最終延緩油脂的氧化[20]。

采用添加量為0.005%的檸檬酸作為增效劑，考察與濃度為0.008%、0.015%維生素E的協(xié)同增效作用。結(jié)果表明，檸檬酸增效劑的使用顯著提高了維生素E的抗氧化效果，使維生素E在濃度為0.008%時(shí)的抗氧化作用與0.015% TBHQ相當(dāng)；當(dāng)提高維生素E濃度至0.015%時(shí)，抗氧化效果顯著優(yōu)于0.015% TBHQ。

2.4磷蝦油貨架壽命預(yù)測(cè)

采用0.015%維生素E和0.005%檸檬酸增效劑作為抗氧化劑進(jìn)行磷蝦油的耐熱保藏，根據(jù)Arrhenius經(jīng)典公式，Schaal烘箱耐熱法的1 d相當(dāng)于20 ℃下貯藏16 d，外推得出20 ℃下油脂的預(yù)期儲(chǔ)存時(shí)間，即為油脂的預(yù)期貨架壽命。按國(guó)標(biāo)規(guī)定，油脂的POV值上限為12 meq/kg，不添加抗氧化劑的對(duì)照樣品達(dá)到12 meq/kg所需的誘導(dǎo)時(shí)間為3.92 d，預(yù)測(cè)貨架期為2.09個(gè)月；添加抗氧化劑的磷蝦油達(dá)到12 meq/kg所需的誘導(dǎo)時(shí)間延長(zhǎng)至22.9 d，預(yù)測(cè)貨架期為12.21個(gè)月?？梢?jiàn)，抗氧化劑的使用顯著延緩了油脂的氧化反應(yīng)，抗氧化因子PF為 5.84。

3結(jié)論

本研究采用Folch法提取南極磷蝦干粉中的油脂，油脂得率達(dá)到（21.08±0.52）%。磷蝦油含有豐富的不飽和脂肪酸，占總脂肪酸的63.895%；多不飽和脂肪酸占不飽和脂肪酸的40.28%，占總脂肪酸的25.739%。磷蝦油中含量最高的脂肪酸為十八碳烯酸（油酸）及其酯，含量高達(dá)33.464%，同時(shí)含有豐富的二十碳五烯酸及其酯（EPA，13.215%）、二十二碳六烯酸（DHA，5.532%）。可見(jiàn)，磷蝦油具有較高的營(yíng)養(yǎng)和保健價(jià)值，可作為人類膳食中補(bǔ)充不飽和脂肪酸的重要來(lái)源。

添加抗氧化劑可顯著延緩磷蝦油的氧化，常用抗氧化劑TBHQ的作用顯著優(yōu)于BHT、維生素E。維生素E與增效劑檸檬酸復(fù)合使用時(shí)，協(xié)同增效效果顯著提高。當(dāng)采用0015%維生素E和 0.005%檸檬酸作為抗氧化劑時(shí)，抗氧化效果顯著優(yōu)于相同濃度的TBHQ，預(yù)測(cè)貨架期由2.09個(gè)月延長(zhǎng)至12.21個(gè)月，顯著提高了磷蝦油儲(chǔ)藏銷(xiāo)售過(guò)程中的品質(zhì)。

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