南極磷蝦油的濃縮工藝對蝦青素含量的影響

胥亞夫　李萌　韓雨哲　趙月

摘要：以磷蝦油中的蝦青素含量為評價指標(biāo)對濃縮工藝中加熱溫度、加熱時間、真空度等濃縮條件進行考察找到影響蝦油中蝦青素含量的關(guān)鍵因素明確各因素對蝦青素含量的影響大小并結(jié)合生產(chǎn)實際最終確定最佳濃縮工藝為真空度-0.1 MPa加熱溫度為50 ℃加熱時間為3 h。

關(guān)鍵詞：南極磷蝦油;蝦青素;類胡蘿卜素;濃縮條件

中圖分類號：S937.3

南極磷蝦油中富含高濃度的蝦青素而由于蝦青素自身具有很強的抗氧化活性是天然的抗氧化劑在蝦油的生產(chǎn)過程中它極易受光、氧、熱以及自由基的影響而發(fā)生氧化[1-2]被氧化的蝦青素不僅顏色變黑而且會使得磷蝦油失去原有的營養(yǎng)與保健價值。為了防止蝦青素在蝦油的加工過程中發(fā)生氧化最直接有效的方法便是研究濃縮工藝條件減少過程中氧化反應(yīng)的發(fā)生。

本研究以南極磷蝦為原料探索了蝦油濃縮工藝中可能對蝦青素含量產(chǎn)生影響的主要條件：加熱溫度、加熱時間和真空度以蝦油中蝦青素含量為評價指標(biāo)通過調(diào)節(jié)不同的加熱溫度、加熱時間和真空度對南極磷蝦油中的蝦青素含量進行考察以期找到影響蝦青素含量的關(guān)鍵因素明確各因素對蝦青素含量的影響大小和確定最佳濃縮條件為蝦油的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供重要的技術(shù)支撐和技術(shù)保障從而降低生產(chǎn)過程中蝦青素的損失提升蝦油的品質(zhì)。

1材料與方法

1.1材料與試劑

南極磷蝦由遼漁集團遠(yuǎn)洋捕撈公司提供;三氯甲烷（分析純）采購于濟南沃爾德化工有限公司;無水乙醇（分析純）采購于淄博鑫榮化工科技有限公司。

1.2儀器與設(shè)備

SHZ-D（Ⅲ）循環(huán)水式真空泵;旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器RE-2000EYP20002;AL204電子分析天平;UV759 CRT紫外可見分光光度計;旋渦混合器。

1.3蝦油提取工藝流程

南極磷蝦→加熱→鼓風(fēng)干燥→粉碎→浸提→固液分離→濃縮→南極磷蝦油提取過程均在避光條件下進行。

1.4實驗方法

1.4.1加熱溫度的考察取同一批次的蝦粉100 g采用乙醇進行提取萃取液在真空狀態(tài)下（真空度-0.1 MPa）加熱4 h考察加熱溫度40、50、60、70 ℃和80 ℃蝦青素含量的變化。考慮到生產(chǎn)過程中實際效率的問題最低考察溫度設(shè)為40 ℃。

1.4.2加熱時間的考察取同一批次的蝦粉100 g采用乙醇進行提取萃取液在真空狀態(tài)下（真空度-0.1 MPa）60 ℃加熱考察加熱時間2、3、4、5 h和6 h蝦青素含量的變化?？紤]到加熱時間太短容易導(dǎo)致水分及揮發(fā)物的殘留及水分含量高引起分層現(xiàn)象最低考察時間設(shè)為2 h。

1.4.3真空度的考察取同一批次的蝦粉100 g采用乙醇進行提取萃取液在40、50 ℃和60 ℃加熱4 h考察無真空條件和真空條件下（真空度-0.1 MPa）蝦青素含量的變化。

1.4.4濃縮工藝條件優(yōu)化取同一批次的蝦粉100 g與乙醇按照一定比例混合后進行固液分離取萃取液開展優(yōu)化試驗。在單因素試驗的基礎(chǔ)上選取三個條件的加熱溫度和加熱時間進行組合試驗和條件優(yōu)化考察不同濃縮條件對蝦青素含量和水分及乙醇揮發(fā)物的影響。

1.5蝦青素測定方法

蝦青素含量測定參照美國藥典 USP 37-NF32，利用有機溶劑氯仿對磷蝦油良好的溶解性進行磷蝦油溶液的配制然后用分光光度計測量磷蝦油溶液在波長486 nm吸光值計算磷蝦油中蝦青素含量[3]每組樣品結(jié)果為取平行三個樣品平均值所得結(jié)果。

2結(jié)果和分析

2.1加熱溫度的考察

在真空條件（真空度-0.1 MPa）加熱時間為4 h的條件下考察不同的加熱溫度對蝦青素含量的影響。實驗結(jié)果如表1所示在加熱溫度40～80 ℃的范圍內(nèi)蝦青素隨著溫度的升高而呈下降趨勢當(dāng)加熱溫度為40 ℃時蝦青素含量為413.74 mg/kg;當(dāng)加熱溫度升高至80 ℃時蝦青素含量降為245.48 mg/kg比40 ℃時降低了40.67%。隨著加熱溫度的升高蝦青素下降的趨勢不斷增加當(dāng)加熱溫度在40～50 ℃變化時蝦青素下降幅度較小僅為13.86 mg/kg當(dāng)溫度超過50 ℃時蝦青素下降趨勢明顯增加。結(jié)果表明加熱溫度的提高會降低蝦油中的蝦青素含量使蝦油的顏色變深蝦青素被破壞影響蝦油質(zhì)量主要是由于蝦青素的結(jié)構(gòu)所致蝦青素分子結(jié)構(gòu)中含有很多長共軛不飽和雙鍵所以它的性質(zhì)極不穩(wěn)定對熱比較敏感[4]。

2.2加熱時間的考察

在真空條件（真空度-0.1 MPa））加熱溫度為60 ℃的條件下考察不同的加熱時間對于蝦青素含量的影響。實驗結(jié)果如表2所示在加熱時間為2～4 h的時間內(nèi)蝦青素含量下降比較緩慢當(dāng)加熱時間持續(xù)延長時蝦青素含量下降趨勢逐漸明顯當(dāng)加熱時間為2 h時蝦青素含量為398.76 mg/kg當(dāng)加熱時間為3 h時蝦青素含量僅僅下降了8.31 mg/kg當(dāng)加熱時間增至6 h時蝦青素含量降至311.09 mg/kg降低了21.99%。結(jié)果表明加熱時間的延長會導(dǎo)致蝦油中蝦青素含量的降低因此在提取蝦油時考慮到營養(yǎng)成分的損失應(yīng)盡量減少提取時間。

2.3真空條件的考察

在加熱時間為4 h不同的加熱溫度（40、50、60 ℃）下有無真空條件對蝦青素含量的影響如表3所示。由表3可以看出在加熱時間為4 h加熱溫度分別為40、50 ℃和60 ℃的條件下在真空度-0.1 MPa的條件下蝦油的蝦青素含量均較在無真空條件下的蝦青素含量高40～60 ℃過程中無真空條件下較真空的條件下蝦青素含量分別下降12.1921.2224 mg/kg。結(jié)果表明真空條件有利于蝦青素的穩(wěn)定加熱時無真空條件會導(dǎo)致蝦青素含量的降低。

2.4濃縮工藝條件優(yōu)化結(jié)果

在單因素實驗的基礎(chǔ)上選取三個條件的加熱溫度和加熱時間在真空度-0.1 MPa的情況下進行綜合對比實驗考察加熱溫度和加熱時間對于蝦青素含量的影響。因為水分及乙醇揮發(fā)物的殘留量對蝦油的最終品質(zhì)有很大影響水分及溶劑殘留量過高容易引起蝦油分層現(xiàn)象對于其有一定的標(biāo)準(zhǔn)要求標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定蝦油的水分及揮發(fā)物的殘留量≤5% [6]濃縮工藝與水分有著最直接的關(guān)系所以對水分及揮發(fā)物含量與蝦青素同時進行考察選取最佳的溫度和時間條件既可以滿足生產(chǎn)加工要求又可以盡最大可能對蝦油中的蝦青素進行保護。實驗結(jié)果如表4所示不同的加熱溫度、加熱時間和真空度組合對蝦青素含量和水分及揮發(fā)物含量具有比較顯著的影響。

當(dāng)加熱溫度為40 ℃時雖然對于蝦青素的影響是最小的但是由于溫度過低會導(dǎo)致水分及揮發(fā)物的殘留量過高均大于5%（標(biāo)準(zhǔn)值）同時加工時間和加工效率有所延長。但當(dāng)加熱溫度由40 ℃升至50 ℃時蝦青素含量的損失很小降低幅度僅僅在10 mg/kg以內(nèi)當(dāng)加熱溫度為50 ℃時蝦青素的含量均能保持在400 mg/kg以上當(dāng)加熱溫度超過60 ℃時蝦青素含量的降低比較明顯說明當(dāng)溫度由40～50 ℃上升的過程中溫度對于蝦青素的影響并不大但是溫度升至50 ℃以上時溫度對于蝦青素的影響起主要作用溫度升高蝦青素降低幅度明顯這與單因素實驗的結(jié)果比較一致所以綜合考慮水分及揮發(fā)物殘留量、加工效率和蝦青素?fù)p失程度加熱溫度一般選擇在50 ℃左右為宜。

當(dāng)加熱溫度為50 ℃時隨著加熱時間的延長蝦青素含量逐漸降低加熱時間為2 h時蝦青素為415.78 mg/kg但是由于加熱時間太短水分及揮發(fā)物的殘留量為5.54%>5%（標(biāo)準(zhǔn)值）當(dāng)加熱時間為3 h時蝦青素含量為410.66 mg/kg與加熱2 h相比蝦青素含量僅僅降低了5.12 mg/kg降低幅度很小并且水分及揮發(fā)物的殘留量為2.89%<5%（標(biāo)準(zhǔn)值）滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。隨著加熱時間的延長蝦青素下降幅度有所增加在3 h延長至4 h的時間內(nèi)蝦青素的降低幅度增加至9.98 mg/kg綜合加熱時間對于蝦青素含量的影響和溶劑殘留的影響選取最佳條件為加熱溫度為50 ℃加熱時間為3 h。

通過方差分析（表5）可知溫度對蝦青素有顯著影響（P<0.05）溫度和時間對水分及揮發(fā)物殘留量有顯著影響（P<0.05）。蝦青素含量隨溫度升高呈降低趨勢在溫度為40 ℃時蝦青素最高但此條件下水分及揮發(fā)物的殘留量高于標(biāo)準(zhǔn)值;溫度為50 ℃時水分及揮發(fā)物的殘留量低于標(biāo)準(zhǔn)值且與60 ℃相差不顯著;時間顯著影響水分及揮發(fā)物的殘留量加熱時間為2 h時水分及揮發(fā)物殘留量過高。故最終仍然選擇第5組為最佳濃縮工藝條件即加熱溫度為50 ℃加熱時間為3 h。

對該濃縮工藝進行實驗驗證進行3次平行實驗。結(jié)果表明3次實驗得到的蝦油中蝦青素的平均值為411.55 mg/kg與最佳濃縮工藝組合制備的蝦油含有的蝦青素結(jié)果相符說明該正交優(yōu)化結(jié)果真實可靠。

3結(jié)論

研究中發(fā)現(xiàn)在無真空的條件下加熱溫度和加熱時間對蝦青素的影響增大溫度越高加熱時間的影響越顯著同樣加熱時間越長溫度的影響也越顯著。綜合加熱溫度和加熱時間對于蝦青素含量影響的研究結(jié)果最終選取最佳濃縮工藝條件為真空度-0.1 MPa加熱溫度為50 ℃加熱時間為3 h。

該實驗結(jié)果對于磷蝦油產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)具有重要的指導(dǎo)意義在蝦油的生產(chǎn)過程中若有真空存在的情況下真空條件有利于蝦青素的穩(wěn)定同等條件下無真空條件會導(dǎo)致蝦青素含量的降低濃縮的過程中盡量保證真空的條件沒有真空或真空度較低應(yīng)避免高溫和長時間操作否則會導(dǎo)致蝦油中蝦青素含量的降低。在有真空的條件下應(yīng)考慮最佳濃縮條件加熱溫度和加熱時間達到蝦油標(biāo)準(zhǔn)的同時最大程度保護其主要抗氧化功效成分蝦青素的含量以此獲得高品質(zhì)的磷蝦油產(chǎn)品。

參考文獻：

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[6] 遼漁南極磷蝦科技發(fā)展有限公司.Q/LNK 0001S-2019 南極磷蝦油[S].大連.遼漁南極磷蝦科技發(fā)展有限公司2019.

Abstract：Astaxanthin content in krill oil as evaluation index，the preparation conditions such as heating temperature，heating time and vacuum degree in the concentration process were investigated.Thenthe key factors affecting astaxanthin content in krill oil were found out，and the influence of each factor on astaxanthin content was determined. Combining with the production practice，the optimum concentration conditions were determined as vacuum degree 0.1 MPa，heating temperature 50 ℃ and heating time 3 h.

Key words：Antarctic krill oil; astaxanthin; carotenoid; concentration conditons

（收稿日期：2020-04-21;修回日期：2020-05-07）