殼聚糖微膠囊對(duì)魚(yú)油品質(zhì)的影響

彭 茜 戴志遠(yuǎn)，2* 宋恭帥 張蒙娜 鄭振霄 沈 清，2

（1 浙江工商大學(xué)海洋食品研究院 杭州310012 2 浙江省水產(chǎn)品加工技術(shù)研究聯(lián)合重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 杭州310012）

金槍魚(yú)作為一種深海魚(yú)類(lèi)，富含對(duì)人體有益的ω-3 不飽和脂肪酸，以二十二碳六烯酸（DHA）和二十碳五烯酸（EPA）為典型代表，具有預(yù)防心血管疾病，增強(qiáng)免疫力，健腦益智，保護(hù)視網(wǎng)膜等一系列功效[1-2]。魚(yú)油作為魚(yú)粉加工的副產(chǎn)物，九成被用于工業(yè)用途，僅10%被用于生產(chǎn)保健品和藥品，我國(guó)保健品業(yè)用量更是不到5%[3]。營(yíng)養(yǎng)價(jià)值極高的金槍魚(yú)油這類(lèi)深海魚(yú)油的利用率更低，提高粗魚(yú)油的附加價(jià)值迫在眉睫。

不飽和脂肪酸成分的存在導(dǎo)致魚(yú)油極易氧化，限制了其應(yīng)用。魚(yú)油微膠囊可實(shí)現(xiàn)包覆魚(yú)油，延緩其氧化，掩蓋魚(yú)腥味，提高消化吸收率和利用效率。殼聚糖作為一種來(lái)源于蝦蟹殼的天然大分子，具有良好的生物相容性、可降解性和成膜性[4]，已經(jīng)成為微膠囊的新型壁材，然而在魚(yú)油領(lǐng)域，尤其是深海魚(yú)油方面報(bào)道較少。目前微膠囊制備方法中噴霧干燥法最為簡(jiǎn)單、工藝成熟，產(chǎn)品純度高、分散性好、成本低[5]。本文以殼聚糖為壁材，金槍魚(yú)油為芯材，采用噴霧干燥法制備魚(yú)油微膠囊，通過(guò)各項(xiàng)理化指標(biāo)、脂肪酸成分和揮發(fā)性成分評(píng)價(jià)制備過(guò)程中微膠囊對(duì)魚(yú)油品質(zhì)的影響，并以過(guò)氧化值、DHA 和EPA 保留率、揮發(fā)性成分為指標(biāo)考察微膠囊對(duì)魚(yú)油貯藏過(guò)程品質(zhì)的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

乙酯化金槍魚(yú)油，自制；37 種脂肪酸甲酯混標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)品（純品），上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司；殼聚糖、吐溫80 等均為分析純級(jí)，國(guó)藥試劑公司；其它試劑，西隴化工股份有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

50/30 μm 二乙烯基苯/碳分子篩/聚二甲基硅氧烷（DVB/CAR/PDMS）涂層萃取頭，美國(guó)Supelco公司；7890A 氣相色譜儀，美國(guó)Agilent 公司；Trace GC Ultra 氣相色譜與DSQ Ⅱ質(zhì)譜聯(lián)用儀，美國(guó)Thermo Fisher Scientific 公司；落地式高速冷凍離心機(jī)，美國(guó)Thermo 公司；超純水系統(tǒng)，法國(guó)Milli-Q 公司；YC-015 實(shí)驗(yàn)型噴霧干燥機(jī)；LRH-150-S恒溫恒濕培養(yǎng)箱，廣東省醫(yī)療器械廠。其它為實(shí)驗(yàn)室常用儀器和設(shè)備。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 魚(yú)油理化指標(biāo)測(cè)定 分別測(cè)定魚(yú)油的酸價(jià)、過(guò)氧化值、碘值及不皂化物。參照GB 5009.229-2016《食品中酸價(jià)的測(cè)定》中的冷溶劑指示劑滴定法測(cè)定酸價(jià)；參照GB 5009.227-2016《食品中過(guò)氧化值的測(cè)定》中的滴定法測(cè)定過(guò)氧化值；參照GB/T5532-2008《動(dòng)植物油脂碘值的測(cè)定》中的方法測(cè)定碘值；參照GB/T 5535.2-2008《動(dòng)植物油脂不皂化物測(cè)定》中的方法測(cè)定不皂化物。

1.3.2 魚(yú)油微膠囊制備方法 將適量殼聚糖溶于1%乙酸溶液，配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的壁材溶液，加入一定量魚(yú)油作為芯材，壁芯比3∶2，以添加量0.35%向混合溶液中加入吐溫80，13 000 r/min 磁力攪拌10 min 充分乳化后，35 MPa 均質(zhì)10 min，噴霧干燥。進(jìn)風(fēng)溫度180 ℃，調(diào)節(jié)通風(fēng)量和進(jìn)料速度，使出風(fēng)溫度保持80～85 ℃，得微膠囊化的魚(yú)油粉末。

1.3.3 魚(yú)油微膠囊理化指標(biāo)測(cè)定 參照SC/T 3505-2006《魚(yú)油微膠囊》方法分別測(cè)定魚(yú)油微膠囊的水分含量、表面油脂含量、油脂過(guò)氧化值。魚(yú)油微膠囊的總油含量、包埋率、堆積密度和體積密度參考王藝穎[6]的測(cè)量方法。

1.3.4 脂肪酸組成分析 取0.05 g 魚(yú)油溶于2 mL 正己烷，加入適量無(wú)水Na2SO4除去痕量水，過(guò)有機(jī)濾膜，用氣相色譜儀測(cè)定脂肪酸相對(duì)含量。微膠囊化魚(yú)油脂肪酸含量參考GB 5009.168-2016《食品中脂肪酸的測(cè)定》的乙酰氯-甲醇法測(cè)定。

氣相色譜條件：色譜柱：HP-88 氰丙基色譜柱（30 m×0.25 mm，0.2 μm）；載氣：高純H2；不分流進(jìn)樣；進(jìn)樣量：1 μL；檢測(cè)溫度：220 ℃；程序升溫：起始柱溫設(shè)定為70 ℃，以15 ℃/min 升至120 ℃，保持1 min，再以5 ℃/min 升至175 ℃，保持10 min；最后以5 ℃/min 升至220 ℃，保持5 min。

1.3.5 揮發(fā)性成分的測(cè)定 固相微萃取條件：取適量樣品置于15 mL 頂空進(jìn)樣瓶中，60 ℃平衡10 min，用老化好的50/30 μm 二乙烯基苯/碳分子篩/聚二甲基硅氧烷（DVB/CAR/PDMS）涂層萃取頭，于進(jìn)樣瓶頂空部分60 ℃下吸附30 min，而后GC進(jìn)樣，250 ℃條件下解吸3 min。

GC-MS 檢測(cè)條件：GC 條件：色譜柱為T(mén)R-35 MS（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；載氣：高純He；進(jìn)樣口溫度250 ℃，不分流進(jìn)樣；升溫程序：初始溫度40 ℃，保持3 min，以5 ℃/min 升至90 ℃，再以10 ℃/min 升至230 ℃，保持7 min。MS 條件：離子源溫度200 ℃，電子離子源（EI），電子能量70 eV，傳輸線(xiàn)溫度250 ℃，檢測(cè)器溫度280 ℃，質(zhì)量掃描范圍m/z 30～500。

1.3.6 魚(yú)油及魚(yú)油微膠囊的貯藏穩(wěn)定性 將魚(yú)油和微膠囊樣品置于（60±0.5）℃恒溫箱中保存，每隔24 h 取樣測(cè)定各項(xiàng)理化指標(biāo)，連續(xù)測(cè)定7 d。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)均用Origin 軟件分析及作圖。氣-質(zhì)譜聯(lián)用儀數(shù)據(jù)定性分析時(shí)，通過(guò)NIST 2.0 譜庫(kù)自動(dòng)檢索，正反匹配度（SI/RSI）均大于800 的鑒定結(jié)果予以保留。采用峰面積歸一化法得各揮發(fā)性成分在樣品中的相對(duì)含量，定量分析用。

2 結(jié)果與討論

2.1 魚(yú)油和魚(yú)油微膠囊的理化性質(zhì)

魚(yú)油和魚(yú)油微膠囊的各項(xiàng)基本理化指標(biāo)分別見(jiàn)表1、表2。自制乙酯化金槍魚(yú)油澄清透明，呈橘紅色，魚(yú)油微膠囊呈淡黃色粉末，顆粒均勻，略有魚(yú)腥味。根據(jù)魚(yú)油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SC/T3503-2016，魚(yú)油符合二級(jí)精制魚(yú)油的各項(xiàng)指標(biāo)，而根據(jù)水產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SC/T 3505-2006，制得微膠囊基本符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，僅過(guò)氧化值這一項(xiàng)略高于標(biāo)準(zhǔn)，可能因?yàn)閲婌F干燥過(guò)程中高溫使魚(yú)油發(fā)生氧化，品質(zhì)下降。有研究發(fā)現(xiàn)堿性乙醚法造成粉末油脂的過(guò)氧化值的升高[7]，說(shuō)明粉末油脂過(guò)氧化值的評(píng)價(jià)方法也可能會(huì)對(duì)測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生影響。

表1 魚(yú)油基本指標(biāo)Table1 Basic indicators of fish oil

表2 魚(yú)油微膠囊基本指標(biāo)Table2 Basic indicators of fish oil microcapsules

2.2 魚(yú)油及微膠囊化魚(yú)油樣品中脂肪酸化學(xué)成分分析

利用GC-MS 技術(shù)從魚(yú)油及微膠囊化魚(yú)油中分別鑒定出多種脂肪酸成分，與標(biāo)準(zhǔn)品氣相色譜圖比對(duì)后，用面積歸一化法分別定量各類(lèi)脂肪酸相對(duì)含量。從魚(yú)油中共檢出13 種脂肪酸，不飽和脂肪酸（Unsaturated fatty acid，UFA）占92.460%，其中單不飽和脂肪酸（Monounsaturated fatty acid，MUFA）含量為28.010%，多不飽和脂肪酸（Polyunsaturated fatty acid，PUFA）占64.450%。從微膠囊化魚(yú)油樣品中共檢出14 種脂肪酸，飽和脂肪酸（Saturated fatty acid，SFA）相對(duì)含量與魚(yú)油（7.540%）近似，為7.527%，MUFA 含量為39.765%，占總脂肪酸比例較魚(yú)油高，導(dǎo)致PUFA 的相對(duì)含量降低，為52.707%。崔晨茜等[3]研究表明180 ℃加熱溫度下，PUFA 的含量隨時(shí)間的延長(zhǎng)呈遞減趨勢(shì)，且不飽和鍵越多脂肪酸越不穩(wěn)定，越易被氧化。噴霧干燥過(guò)程中溫度高且進(jìn)料緩慢，說(shuō)明微膠囊化過(guò)程中魚(yú)油很可能發(fā)生了氧化反應(yīng)，導(dǎo)致品質(zhì)下降。

2.3 魚(yú)油及微膠囊化魚(yú)油樣品中揮發(fā)性成分分析

利用頂空固相微萃取及氣-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對(duì)魚(yú)油和魚(yú)油微膠囊中揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行分析，結(jié)果分別見(jiàn)表4和表5，兩種樣品中總共鑒定出78 種揮發(fā)性物質(zhì)，其中魚(yú)油52 種，魚(yú)油微膠囊43 種。魚(yú)油揮發(fā)性成分包括醇類(lèi)3 種、酮類(lèi)5 種、醛類(lèi)3 種、烷烴類(lèi)4 種、烯烴類(lèi)3 種、酯類(lèi)27 種及其它類(lèi)3 種，其中酯類(lèi)種類(lèi)數(shù)最多，所占比例也最高，為79.72%，該結(jié)果與張紅燕等[8]所得結(jié)果相似。魚(yú)油微膠囊揮發(fā)性成分包括醇類(lèi)3 種、酮類(lèi)7 種、醛類(lèi)13 種、烷烴類(lèi)2 種、烯烴類(lèi)1 種、酯類(lèi)8 種及其它類(lèi)9 種。酮類(lèi)物質(zhì)相對(duì)含量最高，酯類(lèi)和其它類(lèi)次之，分別占33.01%，25.74%和22.82%。有研究認(rèn)為，脂肪酸分子在高溫作用下斷鏈，發(fā)生氧化、聚合等化學(xué)反應(yīng)[9]，大部分PUFA 大部分會(huì)轉(zhuǎn)化成SFA 和MUFA，還有部分可能轉(zhuǎn)化成烴類(lèi)、醛類(lèi)等小分子物質(zhì)[3]，這可能是魚(yú)油微膠囊中烴類(lèi)和醛類(lèi)等小分子物質(zhì)更多的原因之一。

表3 魚(yú)油及微膠囊化魚(yú)油的脂肪酸組成和相對(duì)含量（%）Table3 Fatty acid composition and relative content of fish oil and microencapsulated fish oil（%）

普遍認(rèn)為，揮發(fā)性組分對(duì)風(fēng)味貢獻(xiàn)是由其在風(fēng)味體系中的濃度和嗅覺(jué)閾值共同決定的[10]。酯類(lèi)化合物是一類(lèi)呈水果香、花香等香味的具有芳香味的物質(zhì)，研究表明直鏈酯類(lèi)的嗅覺(jué)閾值與碳鏈數(shù)目有關(guān)，而相同碳數(shù)的支鏈酯比直鏈酯有更小的嗅覺(jué)閾值[11]。從魚(yú)油中檢出多種具有典型香味的酯類(lèi)，如丁酸乙酯（蘋(píng)果香、菠蘿香）、戊酸乙酯（水蜜桃香）、庚酸乙酯（花香）、辛酸乙酯（梨子香、荔枝香）、壬酸乙酯（酯香）、癸酸乙酯（菠蘿香），其中丁酸乙酯、戊酸乙酯和辛酸乙酯是酯類(lèi)中嗅覺(jué)閾值相對(duì)較小的幾種，可以推斷為魚(yú)油的主要風(fēng)味物質(zhì)。而魚(yú)油微膠囊中酯類(lèi)的種類(lèi)和含量都很少，即魚(yú)油微膠囊中芳香味道較少。

醛類(lèi)化合物閾值極低，對(duì)整體風(fēng)味貢獻(xiàn)極大，是魚(yú)腥味的重要來(lái)源之一[12]。在魚(yú)油和魚(yú)油微膠囊中均檢出（E，E）-2，4-庚二烯醛和正己醛兩種典型腥味物質(zhì)，均是魚(yú)油微膠囊中含量高，還檢出較多的醛類(lèi)物質(zhì)，因此魚(yú)油微膠囊較魚(yú)油腥味更重。

酮類(lèi)物質(zhì)嗅覺(jué)閾值較醛類(lèi)高，由多不飽和脂肪酸的氧化或熱降解、氨基酸降解或微生物氧化產(chǎn)生[13]，有獨(dú)特的清香和果香[14]，且不同種類(lèi)之間閾值相差較大。魚(yú)油中2-壬酮和3，5-辛二烯-2-酮的含量更高。

烴類(lèi)物質(zhì)閾值較高，大多認(rèn)為烷烴對(duì)風(fēng)味貢獻(xiàn)可以忽略，烯烴可能是影響腥味產(chǎn)生的潛在因素[15]。在魚(yú)油和微膠囊中均檢測(cè)到甲苯這個(gè)芳香烴物質(zhì)，具有苯類(lèi)氣味，被認(rèn)為會(huì)使魚(yú)肉產(chǎn)生不愉快的風(fēng)味[16]，需要注意。

醇類(lèi)的風(fēng)味閾值較醛、酮類(lèi)高，直鏈飽和醇的風(fēng)味貢獻(xiàn)非常小，然而，隨著碳鏈的增長(zhǎng)，可產(chǎn)生清香、木香和脂肪香[17]等香味。部分不飽和醇閾值較低，可能會(huì)對(duì)魚(yú)油風(fēng)味有較大貢獻(xiàn)[7]。大量學(xué)者均在魚(yú)類(lèi)揮發(fā)性物質(zhì)中檢測(cè)到1-辛烯-3-醇[18]，是亞油酸氫過(guò)氧化物降解產(chǎn)物，1-辛烯-3-醇被認(rèn)為與魚(yú)肉新鮮程度[19]和魚(yú)肉土腥氣[20]有關(guān)。

綜上所述，魚(yú)油中酯類(lèi)的芳香味更濃，微膠囊則腥味更重，原因是經(jīng)過(guò)噴霧干燥后，乳液中游離的多不飽和脂肪酸在高溫作用下氧化降解生成了各種腥味物質(zhì)，這與上文中過(guò)氧化值和脂肪酸成分的檢測(cè)結(jié)果相符，表明噴霧干燥過(guò)程導(dǎo)致魚(yú)油品質(zhì)有所下降。

表4 魚(yú)油和魚(yú)油微膠囊的揮發(fā)性成分的相對(duì)含量（%）Table4 Relative contents of volatile components of fish oil and fish oil microcapsules（%）

（續(xù)表4）

表5 魚(yú)油和魚(yú)油微膠囊的揮發(fā)性成分的相對(duì)含量（%）Table5 Relative contents of volatile components of fish oil and fish oil microcapsules（%）

2.4 魚(yú)油及魚(yú)油微膠囊貯藏過(guò)程中理化性質(zhì)的變化

2.4.1 魚(yú)油及魚(yú)油微膠囊過(guò)氧化值的變化 由圖1可知，貯藏初始魚(yú)油微膠囊過(guò)氧化值高。高溫使游離在乳液中的未被殼聚糖包覆的部分魚(yú)油發(fā)生了氧化[6]，微膠囊比表面積極大，還有可能是附著在表面的游離魚(yú)油在貯藏初期發(fā)生劇烈氧化變質(zhì)[21]。隨時(shí)間的延長(zhǎng)，魚(yú)油過(guò)氧化值顯著升高，且二者差距逐漸拉大。這是因?yàn)槲⒛z囊化后，壁材的包覆有效減少了外界條件，如氧氣、微生物等對(duì)魚(yú)油的影響，減緩了魚(yú)油的氧化過(guò)程[22-23]。如圖1所示，魚(yú)油品質(zhì)快速下降。

2.4.2 魚(yú)油及魚(yú)油微膠囊脂肪酸的變化 貯藏期間DHA 和EPA 的保留率的變化如圖2所示。氧化過(guò)程中UFA 中的雙鍵會(huì)受到自由基連鎖攻擊變?yōu)轱柡玩I[24-25]，故魚(yú)油中PUFA 總量會(huì)隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而下降，這在結(jié)果中得到證實(shí)。魚(yú)油和微膠囊的DHA 和EPA 保留率變化相似，即微膠囊化對(duì)魚(yú)油脂肪酸成分的影響較小。微膠囊保留率較預(yù)期低，有研究證實(shí)殼聚糖微膠囊隨溫度的升高而釋放加快，50 ℃下儲(chǔ)存120 min 芯材釋放百分率約為16%[26]，即微膠囊隨著時(shí)間的延長(zhǎng)會(huì)發(fā)生破乳、魚(yú)油泄露等情況，對(duì)魚(yú)油的保護(hù)作用有所降低。

圖1 貯藏期間魚(yú)油及魚(yú)油微膠囊過(guò)氧化值的變化Fig.1 Changes in peroxide value of fish oil and fish oil microcapsules during storage

圖2 貯藏期間魚(yú)油及魚(yú)油微膠囊DHA 和EPA 保留率的變化Fig.2 Changes in retention of DHA and EPA of fish oil and fish oil microcapsules during storage

2.4.3 魚(yú)油及魚(yú)油微膠揮發(fā)性成分的變化 不飽和脂肪酸氧化生成一級(jí)產(chǎn)物氫過(guò)氧化物，再快速分解為醛類(lèi)、酮類(lèi)、醇類(lèi)、烴類(lèi)等二級(jí)產(chǎn)物[27]，使油脂產(chǎn)生哈喇味[28]。魚(yú)油和魚(yú)油微膠囊中相同揮發(fā)性物質(zhì)共有18 種，與腥味或油脂味有關(guān)的關(guān)鍵揮發(fā)性物質(zhì)有9 種，其香氣特征及閾值如表6所示。

貯藏期間魚(yú)油和微膠囊的關(guān)鍵揮發(fā)性物質(zhì)的變化分別見(jiàn)圖3、圖4?？梢杂^察到魚(yú)油中的2-壬酮、（E，E）-2，4-庚二烯醛、1-戊烯-3-醇、正己醛的含量隨時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，1-戊烯-3-醇更是從無(wú)到有，說(shuō)明魚(yú)油在貯藏過(guò)程中產(chǎn)生大量氧化產(chǎn)物，散發(fā)出魚(yú)腥味等令人不愉快的風(fēng)味，品質(zhì)降低。油酸乙酯、3，5-辛二烯-2-酮、1-辛烯-3-醇、2-正戊基呋喃和甲苯這5 種揮發(fā)性物質(zhì)的含量在貯藏后期趨向一個(gè)穩(wěn)定的值，它們成為魚(yú)油風(fēng)味的穩(wěn)定來(lái)源。魚(yú)油微膠囊中1-辛烯-3-醇和油酸乙酯的變化規(guī)律與魚(yú)油相似，在貯藏后期趨于穩(wěn)定，其余關(guān)鍵性揮發(fā)性物質(zhì)的含量均呈下降趨勢(shì)，其中呈魚(yú)腥味的（E，E）-2，4-庚二烯醛、正己醛和1-戊烯-3-醇下降到較低水平，顯著低于同時(shí)期魚(yú)油，其原因可能是附著在微膠囊表面的關(guān)鍵揮發(fā)性成分逐漸揮發(fā)殆盡。這表明微膠囊阻止魚(yú)油進(jìn)一步氧化，對(duì)不良風(fēng)味存在掩蔽作用。

3 結(jié)論

以殼聚糖為單一壁材制備金槍魚(yú)油微膠囊包封率可達(dá)77.26%，制備過(guò)程導(dǎo)致部分PUFA 的損失及揮發(fā)性成分的改變，與魚(yú)油相比，微膠囊化魚(yú)油的品質(zhì)略有下降。經(jīng)過(guò)加速儲(chǔ)藏試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：魚(yú)油微膠囊的過(guò)氧化值增長(zhǎng)速率明顯低于魚(yú)油，對(duì)DHA 和EPA 的保留水平與魚(yú)油的保留水平的變化大體一致。魚(yú)油微膠囊化后會(huì)因表面游離魚(yú)油經(jīng)歷了高溫噴霧干燥而產(chǎn)生較大魚(yú)腥味，與魚(yú)油中的令人不愉快的揮發(fā)性成分變化趨勢(shì)相反，這些成分會(huì)隨著時(shí)間的延長(zhǎng)降低到一個(gè)比較低的含量范圍，說(shuō)明魚(yú)油微膠囊化對(duì)延緩魚(yú)油氧化、掩蔽不良風(fēng)味確實(shí)有一定作用。后續(xù)研究可以考慮多種壁材復(fù)配、二次包埋、改進(jìn)制備方法等方法進(jìn)一步提高微膠囊貯藏穩(wěn)定性，保護(hù)魚(yú)油品質(zhì)。

表6 關(guān)鍵揮發(fā)性風(fēng)味成分的香氣特征和閾值Table6 Aroma characteristics and thresholds for key volatile flavor components

圖3 貯藏期間魚(yú)油關(guān)鍵揮發(fā)性物質(zhì)的變化Fig.3 Change of key volatile substances in fish oil during storage

圖4 貯藏期間魚(yú)油微膠囊關(guān)鍵揮發(fā)性物質(zhì)的變化Fig.4 Changes of key volatile substances in fish oil microcapsules during storage