不同提取方式對(duì)醬油糟油脂品質(zhì)的影響

鄭仲沐 ，曹 庸 ，黃早成 ，戴偉杰 ，馮孔龍

（1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，廣東 廣州 510642；2.廣東惠爾泰生物科技有限公司，廣東 廣州 510642；3.廣東省天然活性物工程技術(shù)研究中心，廣東 廣州 510642）

【研究意義】醬油是我國傳統(tǒng)的發(fā)酵調(diào)味品，2016年我國醬油產(chǎn)量高達(dá)926萬t，且市場規(guī)模仍以較快速度逐年增長，而每生產(chǎn)1 kg醬油將會(huì)產(chǎn)生0.67 kg的醬油糟（水分為75%）［1］。高水分的醬油糟易繁殖微生物，貯藏困難，不及時(shí)處理將會(huì)造成環(huán)境污染［2］。據(jù)相關(guān)研究，醬油糟可直接用于生產(chǎn)黃豆醬或調(diào)味醬［3-4］，用于制備包裝材料［5］等，但畢竟添加量有限，無法消耗龐大的醬油糟廢料。因此如何有效利用醬油糟中的組分，開發(fā)出具有高價(jià)值的產(chǎn)品成為目前研究的熱點(diǎn)。醬油在發(fā)酵過程中，以大豆為原料的醬油，除了蛋白質(zhì)被大量用于發(fā)酵，油脂、纖維、磷脂等被保留在醬油糟中，特別是油脂（30.9%～36.5%，以干基計(jì)）［6］。利用這個(gè)特性，可以提取其中的油脂，提取油脂后的原料可用于提取膳食纖維［7］以及黃酮［8-10］等物質(zhì)，這些分離成分可廣泛利用于其他領(lǐng)域，在解決釀造造成的環(huán)境污染的同時(shí)可產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益［11］。

【前人研究進(jìn)展】對(duì)于醬油糟油脂提取的研究，劉志偉等［9］用異丙醇溶劑浸提醬油糟，在料液比1：13、超聲溫度50 ℃、超聲時(shí)間30 min時(shí)，獲得34.76%的油脂提取率；鐘振聲等［12］分別用壓榨法和浸出法提取醬油糟油脂，發(fā)現(xiàn)壓榨法無法獲得油脂，壓榨浸出法獲得33.4%的油脂，直接浸出法獲得26.1%的油脂；李脈等［13］以丁烷為介質(zhì)利用亞臨界流體提取醬油糟油脂，提取率高達(dá)96.1%；楊瑩瑩等［14］用石油醚和乙醇浸提醬油糟油脂，提取率為6.3%。經(jīng)GC-MS技術(shù)檢測，發(fā)現(xiàn)醬油糟油脂含有軟脂酸、硬脂酸、油酸和亞油酸4種脂肪酸。李學(xué)偉等［15］用正己烷浸提醬油糟油脂，在料液比1∶2.5、提取時(shí)間90 min、提取溫度60 ℃時(shí)，油脂提取率為44.1%；閻杰等［16］在超聲條件下用丙酮浸提醬油糟，在料液比1∶3、萃取時(shí)間15 min、萃取8次后，萃取率達(dá)到98.6%?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前的醬油糟提油方式尚未完全完善，對(duì)不同方式提取的醬油糟油脂各種理化指標(biāo)以及脂肪酸組成是否存在差異沒有相關(guān)的研究。而這正關(guān)乎醬油糟油脂的后續(xù)綜合利用，針對(duì)其有效成分進(jìn)一步開發(fā)高價(jià)值的產(chǎn)品，也是產(chǎn)業(yè)化的前提?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本研究將對(duì)比4種提取方式對(duì)醬油糟油脂品質(zhì)的影響，并通過檢測一些相關(guān)的理化指標(biāo)以及通過GC-MS技術(shù)檢測其脂肪酸組成，為醬油糟油脂的進(jìn)一步綜合利用提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

醬油糟：由佛山市海天味業(yè)食品股份有限公司提供；丁烷，廣州深巖燃?xì)庥邢薰?；石油醚、無水乙醇、氫氧化鈉、冰乙酸、三氯甲烷、鹽酸等分析純。

主要儀器設(shè)備：液壓壓榨機(jī)，6YZ-180型，鄭州八方機(jī)器制造有限公司；螺旋壓榨機(jī)，6YL-60型，河南源通機(jī)械設(shè)備有限公司；低溫連續(xù)相變萃取裝置，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)天然活性物研究中心自主研發(fā)；鼓風(fēng)干燥箱，DHG-9070，上海齊欣科學(xué)儀器有限公司；粉碎機(jī)，9FZ系列，河南省滎陽市高村新星機(jī)器廠；氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）聯(lián)用儀，6890N-5973N，安捷倫科技（中國）有限公司；恒溫水浴鍋，HH-4，金壇市華城海龍實(shí)驗(yàn)儀器廠；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，上海亞榮生化儀器廠；電子天平（精密度0.001 g），JA2003，上海精密科學(xué)儀器廠；電子天平（精密度0.0001 g），ME204，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；馬弗爐，SXL-1608，上海精宏實(shí)驗(yàn)有限公司；凱氏定氮儀，KDN-103F，上海纖檢儀器有限公司；真空泵，SHZ-D（Ⅲ），鞏義市予華儀器有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 醬油糟原料預(yù)處理 將醬油糟原料粉碎，平鋪于物料盤，于65 ℃烘箱干燥，將水分降至20%左右，放置于4 ℃冷庫備用。

1.2.2 不同方法提取醬油糟油脂 （1）液壓壓榨法：將處理過的醬油糟裝入濾袋中，放置于液壓設(shè)備中，用液壓壓榨機(jī)進(jìn)行加壓壓榨，收集油脂。

（2）螺旋壓榨法：將處理過的醬油糟加入到螺旋壓榨設(shè)備中，進(jìn)行壓榨，收集油脂。

（3）低溫連續(xù)相變萃取法：將處理過的醬油糟裝入萃取釜，用丁烷進(jìn)行萃取，萃取溫度為50 ℃、萃取壓力為0.6 MPa，萃取45 min后，回收溶劑，收集油脂。

（4）溶劑浸提萃取法：稱取處理過的醬油糟，加入6倍體積的正己烷，浸提8 h后，減壓抽濾，旋蒸除去溶劑，收集油脂，檢測油脂品質(zhì)。

油脂得率（%）=醬油糟油脂的質(zhì)量/原料干基的質(zhì)量×100

萃取率（%）=醬油糟油脂質(zhì)量/(原料干基的質(zhì)量×醬油糟干基的油脂含量)×100

1.2.3 醬油糟原料主要成分檢測 水分檢測參照GB 5009.3-2016 直接干燥法，粗蛋白檢測參照GB/T 6432-2018，粗脂肪檢測參照GB/T 6433-2006，粗纖維檢測參考GB/T 6434-2006，鹽分檢測參考GB/T 6439-2007，粗灰分檢測參照GB/T 6438-2007。

1.2.4 醬油糟油脂品質(zhì)指標(biāo)檢測 色澤氣味采用感官評(píng)定，參照GB1535-2017，以三級(jí)大豆油為參照進(jìn)行比對(duì)；水分及其揮發(fā)物檢測參照GB/T 5009.236-2016 電熱干燥箱法；酸價(jià)檢測參照GB 5009.229-2016；過氧化值檢測參照GB 5009.227-2016；皂化值檢測參照GB/T 5534-2008。

1.2.5 醬油糟油脂甘油酯組成分析［17］采用薄層色譜法，將不同方法提取的醬油糟油脂以及大豆油用無水乙醇溶解后點(diǎn)樣在硅膠板上，于層析缸中層析分離，展開劑為正己烷：乙醚：冰乙酸=45∶25∶1，分離后放置于碘缸顯色。

1.2.6 醬油糟油脂脂肪酸組成分析 提取的醬油糟油脂參照GB 5009.168-2016進(jìn)行甲酯化后，分別利用GC-MS技術(shù)進(jìn)行分析其脂肪酸組成。GC條件：色譜柱為Agilent 19091T-433（30.0 m×250 μm×0.25 μm）。起始柱溫50 ℃，升溫速度20.0 ℃/min，升至175 ℃；再以3 ℃/min上升到230 ℃，保持30 min；前進(jìn)樣口溫度270 ℃；載氣流速：4.6 mL/min（高純氦氣）；分流比為25∶1；MS端參數(shù)：輔助通道溫度280 ℃，四級(jí)桿溫度150 ℃，離子源溫度230 ℃；采集方式：全掃描；掃描質(zhì)量范圍：40～450 aum；進(jìn)樣量：1 μL，溶劑延遲5 min。利用出峰時(shí)間進(jìn)行定性，峰面積進(jìn)行定量。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用Excel 2016和SPSS Statistics 19.0進(jìn)行處理和差異顯著性測驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 醬油糟原料的成分分析

根據(jù)國標(biāo)檢測得到醬油糟原料各組分含量（以干基計(jì)）：水分20.5（±0.3）%，粗蛋白16.5（±0.1）%，粗脂肪32.2（±0.4）%，粗纖維22.7（±0.4）%，鹽分11.4（±0.2）%，粗灰分16.5（±0.5）%。由此可見，醬油糟原料含有較高的營養(yǎng)物質(zhì)，特別是脂肪、粗纖維和粗蛋白，具備很高的利用價(jià)值。

2.2 醬油糟油脂的提取率分析

由表1可知，螺旋壓榨法的油脂得率稍高于液壓壓榨，但都存在殘油率較高的情況，這與壓榨法出油率低的特性有關(guān)［18］。相比其他3種提油方法，低溫連續(xù)相變萃取法的油脂得率和萃取率最高，是較為理想的高效的醬油糟提油方式。

表1 醬油糟油脂的得率與提取率Table 1 Yield and extraction rate of soy sauce residue oil

2.3 醬油糟油脂的質(zhì)量指標(biāo)分析

根據(jù)國標(biāo)對(duì)不同方式獲得的醬油糟油脂進(jìn)行質(zhì)量指標(biāo)檢測，結(jié)果見表2。由表2可知，采用液壓壓榨法和螺旋壓榨法獲得的油脂都存在顏色較深的情況，可能是壓榨過程中醬油糟發(fā)生擠壓導(dǎo)致細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)破壞，色素隨著壓榨進(jìn)入到油脂中造成，后續(xù)需要進(jìn)行脫色才能做一步加工利用。萃取法獲得的油脂顏色較豆油顏色深，可能是發(fā)酵導(dǎo)致的。不同方式獲取的油脂水分含量較為接近，沒有顯著性差異。醬油糟油脂酸價(jià)、過氧化值和皂化值隨提取方式不同而異，但都有一定的共性，各指標(biāo)從大到小都表現(xiàn)為溶劑浸提萃取法＞螺旋壓榨法＞液壓壓榨法＞低溫連續(xù)相變萃取法。參照國標(biāo)GB/T 1535-2017，對(duì)比三級(jí)豆油的相關(guān)指標(biāo)，不同的提取方式，醬油糟油脂都存在酸價(jià)過高的情況，原因是醬油發(fā)酵后，大豆油脂轉(zhuǎn)化為甘油和脂肪酸，甘油溶于醬油中，脂肪酸保留在醬油渣中［19］。皂化值也存在偏高的情況，可能是酸價(jià)過高導(dǎo)致檢測過程中氫氧化鉀消耗量增加，這說明提取的醬油糟油脂不符合國標(biāo)大豆油的規(guī)定，不適合用于食用或直接用于飼用。

表2 不同提取方法提取的醬油糟油脂質(zhì)量指標(biāo)Table 2 Quality indicators of soy sauce residue oil extracted by different methods

2.4 醬油糟油脂的甘油酯分析

將大豆油、油酸以及4種提油方式獲得的醬油糟油脂利用薄層層析進(jìn)行展開，結(jié)果見圖1。根據(jù)文獻(xiàn)［20］描述，薄層層析板上從上往下依次為甘油三酯、游離脂肪酸、1,3-甘油二酯和1,2-甘油二酯。從圖1可以看出，大豆油主要成分為甘油三酯，以及少量的1,3-甘油二酯和1,2-甘油二酯3種組分，未檢出游離脂肪酸。相比大豆油，醬油糟油脂含有較多的游離脂肪酸，其次為甘油三酯，并且含有少量的1,3-甘油二酯和1,2-甘油二酯。不同方式提取的醬油渣油脂在甘油酯的組成上未見明顯差異。

2.5 醬油糟油脂的脂肪酸組成分析

利用GC-MS對(duì)不同提取方式的醬油糟油脂進(jìn)行脂肪酸組成檢測，得到圖譜見圖2。根據(jù)質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫分析，醬油糟油脂的脂肪酸組成如表3所示。從表3可以看出，采用液壓壓榨法、螺旋壓榨法、低溫連續(xù)相變萃取法和溶劑浸提萃取法獲得的醬油糟油脂主要的脂肪酸種類一樣，均為棕櫚酸、棕櫚酸乙酯、硬脂酸、油酸、油酸、油酸乙酯、亞油酸、亞油酸乙酯、亞麻酸。相比大豆油，萃取的醬油糟油脂多了棕櫚酸乙酯、油酸乙酯和亞油酸乙酯，這可能是由于醬油在發(fā)酵過程中油脂發(fā)生了酯化，成為了醬油的風(fēng)味物質(zhì)。不同提取方法獲得的醬油糟油脂，脂肪酸組成還是稍微存在差異，參照GB/T 1535-2017《大豆油》，醬油糟油脂的脂肪酸組成基本符合大豆油的脂肪酸組成。

圖1 薄層層析分析結(jié)果Fig.1 Result of TLC analysis

油酸、亞油酸和亞麻酸為不飽和脂肪酸，其中亞油酸和亞麻酸為多不飽和脂肪酸，都是人體必需的不飽和脂肪酸。亞油酸具有抗癌和抗粥樣動(dòng)脈硬化等功能［21］，亞麻酸具有降血脂和促進(jìn)大腦發(fā)育等功能［22］，由表3可見，醬油糟油脂含有豐富的亞油酸，最高含量達(dá)52.82%，亞麻酸也有最高達(dá)9.30%的含量，可見，醬油糟油脂是一個(gè)較為理想的亞油酸和亞麻酸的提取原料。

3 討論

醬油渣是一種高營養(yǎng)的醬油生產(chǎn)殘?jiān)?，醬油產(chǎn)量的提升伴隨著需要處理的醬油糟數(shù)量的提升，直接用于飼料對(duì)動(dòng)物有一定的毒害作用［23］，提取其中的高價(jià)值成分是一個(gè)不錯(cuò)的思路。

本研究采用4種提取方法提取醬油糟油脂，結(jié)果表明，利用低溫連續(xù)相變萃取法獲得的得率和萃取率最高，而酸價(jià)、過氧化值和皂化值最低。4種提取方法得到的醬油糟油脂酸價(jià)遠(yuǎn)高于大豆油，已發(fā)生酸敗，這與前人的研究結(jié)果相同［7］。因此不能用于食用，可用于其他用途，如制備生物柴油［24］，制備農(nóng)作物肥料［25］，用于聚酯等的合成原料［26］，處理后飼用［27］，改性后用于制備氮肥［28］等。

圖2 醬油糟油脂GC-MS分析結(jié)果Fig.2 GC-MS analysis result of soy sauce residue oil

表3 醬油糟油脂的脂肪酸組成和含量Table 3 Fatty acid composition and content of soy sauce residue oil（%）

根據(jù)薄層色譜分析，不同方式提取的醬油糟油脂各甘油酯組分相似，都含有較多的游離脂肪酸，其次為甘油三酯，以及含有少量的1,3-甘油二酯和1,2-甘油二酯，這與劉放等［29］的研究結(jié)果相似。

通過GC-MS技術(shù)檢測發(fā)現(xiàn)，醬油糟油脂的脂肪酸組成含有棕櫚酸、棕櫚酸乙酯、硬脂酸、油酸、油酸、油酸乙酯、亞油酸、亞油酸乙酯、亞麻酸等。楊瑩瑩等［14］利用GC-MS技術(shù)檢測發(fā)現(xiàn)醬油糟油脂含有軟脂酸、硬脂酸、油酸和亞油酸4種脂肪酸，其含量分別為軟脂酸46.90%、亞油酸33.26%、油酸14.87%、亞油酸33.26%；徐春濤等［30］利用GC-MS分析發(fā)現(xiàn)醬油渣油脂中含有亞油酸、亞麻酸、硬脂酸和油酸4種脂肪酸，其含量分別為亞油酸49.46%、亞麻酸8.76%、硬脂酸4.75%、油酸20.68%。這與本研究結(jié)果有差異，不同原料使得獲得的醬油糟油脂脂肪酸組成不同，其脂肪酸含量也存在差異。

4 結(jié)論

通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，低溫連續(xù)相變萃取法是一種高效的提取醬油糟油脂的方法。除了壓榨法導(dǎo)致醬油糟油脂顏色較深外，不同提取方式獲得的醬油糟油脂沒有明顯差別，由于油脂在醬油發(fā)酵過程中已經(jīng)發(fā)生酸敗，含有大量游離脂肪酸，直接食用或飼用有一定的毒害作用，可經(jīng)過加工用于其他用途。