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氣相色譜法測定不同水域刀鱭肉中脂肪酸含量

2014-03-03 08:27:15李玉琪朱永祥陶寧萍孫偵龍秦巍侖顧賽麒
食品工業(yè)科技 2014年20期
關鍵詞:氫氧化鉀東海甲酯

李玉琪,朱永祥,陶寧萍,*,孫偵龍,龔 駿,秦巍侖,顧賽麒

(1.上海海洋大學食品學院,上海水產(chǎn)品加工及貯藏工程技術研究中心,上海 201306;2.江蘇中洋集團股份有限公司,江蘇南通 226600)

氣相色譜法測定不同水域刀鱭肉中脂肪酸含量

李玉琪1,朱永祥2,陶寧萍1,*,孫偵龍2,龔 駿1,秦巍侖2,顧賽麒1

(1.上海海洋大學食品學院,上海水產(chǎn)品加工及貯藏工程技術研究中心,上海 201306;2.江蘇中洋集團股份有限公司,江蘇南通 226600)

對刀鱭肉中脂肪酸含量氣相色譜分析的甲酯化方法:硫酸-甲醇法、氫氧化鉀-甲醇法和三氟化硼-甲醇法進行了選擇,采用內(nèi)標法對長江刀鱭、東海刀鱭和黃河刀鱭肉中脂肪酸進行了定量分析。方法的精密度良好,RSD值<3%,回收率在93%~108%之間(n=3)。三種刀鱭肉中檢測到29種脂肪酸,共有脂肪酸27種,其中東海刀鱭肉中未能檢測到C10∶0和C24∶0。三種刀鱭肉的多不飽和脂肪酸(PUFA)與飽和脂肪酸(SFA)的比值P∶S值均高于0.4,長江刀鱭、東海刀鱭和黃河刀鱭肉的AI值分別為0.47、0.38、0.40。單不飽和脂肪酸含量高,占脂肪酸總量的50%以上,其中C16∶1和C18∶1n9c兩種分別對風味和營養(yǎng)有重要作用的脂肪酸含量豐富。三種刀鱭脂肪酸含量存在顯著差異(p<0.05)。東海刀鱭中DHA含量顯著(p<0.05)高于長江刀鱭和黃河刀鱭。從脂肪酸含量及組成來看,東海刀鱭的營養(yǎng)價值高于其他兩種刀鱭,而從C16∶1和C18∶0的含量上來看,長江刀鱭的風味則更勝一籌。

刀鱭,肌肉,脂肪酸,甲酯化,氣相色譜法

刀鱭,學名長頜鱭,又名刀魚,隸屬于鯡形目(Clupeiformes)、鳀科(Engraulidae)、鱭屬(Coilia)。其中長江刀鱭因其味道鮮美、肉質(zhì)細嫩、肥而不膩,自古以來就備受追捧,并與鰣魚、河豚并稱為“長江三鮮”[1]。但近年來由于過度捕撈等因素的影響,長江刀鱭陷入產(chǎn)量連年下降、個體小型化嚴重的窘境。為此,許多學者試圖對長江刀鱭進行人工馴化及繁殖,以期能緩解市場對長江刀鱭的需求。脂肪酸的含量及組成是人工喂養(yǎng)過程中飼料配比的重要參考資料,并且脂肪對肉質(zhì)的風味具有不可忽視的作用,是加熱時產(chǎn)生香氣成分不可或缺的物質(zhì)[2],同時脂肪酸的含量及組成又是評定營養(yǎng)價值的重要指標之一。目前對刀鱭脂肪酸含量的測定通常采用峰面積相對定量法,而相對定量忽略了檢測器對不同脂肪酸的響應程度,只能大致的反映脂肪酸的組成[2-4]。本文采用內(nèi)標法,通過相應因子的計算對響應度進行了校正。目前,對刀鱭的研究主要集中在研究刀鱭的生物學特性以及生育繁殖。而對營養(yǎng)方面的研究較少,且少有對排卵前的刀鱭進行相關報道,對黃河刀鱭更 是 首 次 研 究 。 本 文 采 用 Agilent SP-2560(100m × 0.25mm i.d ×0.2μm)強極 性(氰 丙基 聚 硅 氧 烷)色譜柱,對實驗方法的精密度以及回收率做了相關實驗,以確保數(shù)據(jù)的精確度。并在此條件下研究了長江刀鱭、東海刀鱭以及黃河刀鱭的脂肪酸含量及組成,以期對刀鱭的營養(yǎng)學、肉質(zhì)改良提供一定的科學依據(jù),并且在黃河刀鱭、東海刀鱭產(chǎn)量穩(wěn)定的情況下,有助于其他品種刀鱭的資源開發(fā)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

長江刀鱭 2013年4月捕撈于永濟港,體重(123.86±12.47)g;東海刀鱭 2013年4月捕撈于東海與黃海交匯處,體重(120.68±16.10)g;黃河刀鱭

2013年5 月購自山東東營景明水產(chǎn)有限公司,體重(122.17±19.77)g;將各個品種刀鱭去頭、去皮、去骨并洗凈后,于冰浴條件下剁碎,分裝于-80℃冰箱保存;三氯甲烷、濃硫酸、甲醇、氫氧化鉀 分析純,國藥集團化學試劑公司;正己烷 色譜級,上海安譜科學儀器有限公司;37種脂肪酸甲酯(C4∶0,C6∶0,C8∶0,C10∶0,C11∶0,C12∶0,C13∶0,C14∶0,C14∶1,C15∶0,C15∶1,C16∶0,C16∶1,C17∶0,C17∶1,C18∶0,C18∶1n9t,C18∶1n9c,C18∶2n9t,C18∶2n9c,C18∶3n3,C18∶3n6,C20∶0,C20∶1,C21∶0,C20∶2,C22 ∶0,C22 ∶1n9,C20∶3n3,C20∶3n6,C20∶4n6,C23∶0,C22∶2,C24∶0,C20∶5,C24∶1,C22∶6)混標 上海安譜科學儀器有限公司;14%BF3-CH3OH溶液 美國Supelco公司;C24∶1標準品 美國Sigma-Aldrich公司。

SHIMADZU AUY220型電子天平 上海安譜科學儀器有限公司;SENCO GG17型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 上海申生科技有限公司;TDL-40B型低速離心機 上海安亭科學儀器廠;DZKW-4電子恒溫水浴鍋 北京中興偉業(yè)儀器有限公司;TRACE GC ULTRA氣相色譜儀 檢測器為FID,美國Thermo Fisher;RH 2IKAMAG磁力攪拌器 德國IKA艾卡集團。

1.2 實驗方法

1.2.1 脂肪酸混標及內(nèi)標溶液的配制 向裝有25mg 37種脂肪酸甲酯混標的安瓿瓶中精密添加2.5mL正己烷混勻,配制成10mg/mL標準品儲備液。精密稱取50mg C24∶1標準品于5mL容量瓶中,添加正己烷至刻度后混勻,配制成10mg/mL內(nèi)標儲備液,保存期限為兩個月。

1.2.2 總脂的提取 每種刀鱭各取1g肉于錐形瓶中后加入150μL C24∶1內(nèi)標溶液,參照Bligh-Dyer的方法[5],分別添加10mL三氯甲烷、20mL甲醇以及8mL水,室溫下磁力攪拌20h后,分別加入10mL三氯甲烷和水,離心分離后取下層于100mL圓底燒瓶內(nèi),真空下70℃水浴旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)脫去有機溶劑得到淡黃色油脂。1.2.3 脂肪酸甲酯化

1.2.3.1 酸處理法 向圓底燒瓶內(nèi)加入2mL濃硫酸-甲醇(1∶10)溶液,于70℃水浴加熱1h,冷卻后加入2mL正己烷和5mL水混合,靜置后收集上層正己烷層,加入少量無水硫酸鈉后過0.22μm有機相濾膜后保存于氣相進樣瓶內(nèi),以備分析。

1.2.3.2 堿處理法 向圓底燒瓶內(nèi)分別加入2mL正己烷和0.5mol/L氫氧化鉀-甲醇溶液,于70℃水浴加熱1h,冷卻后加入5mL水混合,收集正己烷層,加入少量無水硫酸鈉后過有機相濾膜后保存于氣相進樣瓶,以備分析。

1.2.3.3 三氟化硼處理法 向圓底燒瓶內(nèi)加入3mL 0.5mol/L的氫氧化鉀-甲醇溶液,混勻后連接回流裝置,于100℃水浴中加熱,每隔30~60s搖晃一次接收瓶,5min后從冷凝管頂部加入2mL 14%的三氟化硼-甲醇溶液后再反應5min,最后加入2mL正己烷回流萃取2min,冷卻至室溫后轉(zhuǎn)移至20mL具塞試管,加入5mL飽和NaCl溶液混合,靜置后取上層清液過有機相濾膜后保存在氣相進樣瓶內(nèi),以備分析。

1.2.4 氣相色譜條件 氣相毛細管柱為Agilent SP-2560,100m×0.25mm i.d×0.2μm,柱初始溫度70℃,以50℃ /min 升 溫 至 140℃ ,保 持 1min,4℃ /min 升 溫 至180℃,保持1min,3℃/min升溫至225℃,保持30min;氣化室溫度250℃;載氣:N2;柱流速:1mL/min;分流比:45∶1;進樣量1μL。

1.2.5 數(shù)據(jù)分析 采用與上述色譜條件下測試的37種脂肪酸混標保留時間對照法定性,將上述色譜條件下測試試樣的峰面積與內(nèi)標物峰面積比較法進行定量。樣品中單種脂肪酸的含量計算方法如下:

式中,Xi:樣品中脂肪酸i的含量,mg/100g;Fi:脂肪酸甲酯i的響應因子;Ai:樣品中脂肪酸甲酯i的峰面積;AC24∶1:樣品中加入的內(nèi)標物二十四碳一烯酸甲酯的峰面積;cC24∶1∶C24∶1的濃度,mg/mL;VC24∶1:樣品中加入的內(nèi)標物二十四碳一烯酸的體積,mL;1.0365:二十四碳一烯酸轉(zhuǎn)化為二十四碳一烯酸甲酯的轉(zhuǎn)換系數(shù);m:樣品的質(zhì)量,g;FFAMEi-FAi:脂肪酸甲酯轉(zhuǎn)換成脂肪酸的轉(zhuǎn)換系數(shù)。

Ulbricht等[6]根據(jù)不同種類的脂肪酸對動脈粥樣硬化具有不同的抑制或促進作用,提出用致動脈粥樣硬化指數(shù)AI值來衡量脂肪酸組成,計算方法如下:

以平均值±標準偏差(mean±SD)(n=3)的形式表示。數(shù)據(jù)采用SPSS 20.0統(tǒng)計軟件進行處理,利用單因素方差分析(One-Way ANOVA)檢驗不同品種間的差異顯著性,并進行LSD多重比較,p<0.05為具有顯著性差異。

2 結果與分析

2.1 樣品前處理方法的選擇

由于脂肪酸具有不易氣化的特點,因此在進行氣相色譜法檢測前通常對脂肪酸進行甲酯化處理。最常用的甲酯化方法有氫氧化鉀-甲醇法、硫酸-甲醇法和三氟化硼-甲醇法。不同的甲酯化方法具有各自的優(yōu)缺點。酸、堿甲酯化法操作簡單、試劑單一,但是通常情況下酸、堿甲酯化法需要較高的溫度的同時所需時間較長,在此過程中可能造成脂肪酸氧化。并且油脂中游離脂肪酸含量較高時,堿可與游離脂肪酸反應生成穩(wěn)定的羧酸離子,延緩反應進程并導致甲酯化不完全[7]。三氟化硼-甲醇法具有快速甲酯化且適用所有油脂樣品的特點,但操作較為復雜,三氟化硼毒性較大。三種甲酯化方法適用的樣品不盡相同,因此不同的文獻和參考資料中選用的方法各有差異[8-10]。選擇快捷并適合樣品的甲酯化方法尤為重要。本文對這三種方法的甲酯化效果進行了對比,按照出峰數(shù)目以及峰面積初步的選擇了更為適合刀鱭肉所提取油脂的甲酯化方法。

根據(jù)三種不同甲酯化方法處理得到的脂肪酸樣品檢測得到的圖譜,如圖1~圖3所示,硫酸-甲醇法處理的樣品,出峰數(shù)量以及峰面積都明顯少于氫氧化鉀-甲醇法和三氟化硼-甲醇法處理的樣品,說明硫酸-甲醇法不能將油脂充分甲酯化,可能是與氫氧化鉀-甲醇法甲酯化法相比,氫氧化鉀與脂肪酸酯先發(fā)生皂化反應有利于甲酯化反應的進行[11]。而氫氧化鉀-甲醇法耗時長,將三氟化硼作為催化劑,能夠加速甲酯化,耗時僅為氫氧化鉀-甲醇法的五分之一。且氫氧 化 鉀-甲 醇 處 理 法 得 到 的 樣 品C16 ∶1(24.87min),C18∶1n9c(28.38min),C20∶5(40.82min),C22∶6(50.35min)含量均低于三氟化硼-甲醇處理法,這可能是因為在氫氧化鉀-甲醇法甲酯化過程中部分脂肪酸與堿反應生成羧酸離子,導致反應不完全,而加入三氟化硼后,促進甲醇的O結合羰基上的C,加速甲酯化反應的進行。因此本實驗采用三氟化硼-甲醇法,能在耗時短的情況下將脂肪酸充分甲酯化。

圖1 硫酸-甲醇處理法Fig.1 H2SO4-methanol method

圖2 氫氧化鉀-甲醇處理法Fig.2 KOH-methanol method

圖3 三氟化硼-甲醇處理法Fig.3 BF3-methanol method

2.2 精密度和回收率

向已知各脂肪酸含量的刀鱭樣品中添加不同水平的脂肪酸混標溶液,經(jīng)過相同的前處理方法后重復3次進樣進行精密度和回收率實驗。從表1中可以看出,各個脂肪酸組分的相對標準偏差均小于3%,方法具有良好的重現(xiàn)性。各脂肪酸的回收率在93%~110%之間,達到分析要求。

2.3 樣品測定

運用本文所優(yōu)化的實驗方法,對三種刀鱭樣品進行脂肪酸的測定,結果如表2所示。

三種刀鱭共檢測到29種脂肪酸,其中三種刀鱭共有的為27種。在東海刀鱭中未檢測到C10∶0和C24∶0兩種脂肪酸。從脂肪酸組成上看,三種刀鱭含有豐富的MUFA,近年來,由于MUFA具有較PUFA更穩(wěn)定的性質(zhì)同時又有與之相當?shù)慕笛?、降血脂、降膽固醇等功能性質(zhì)的特點,越來越受到營養(yǎng)界的關注。Cameron等[12]指出MUFA與肉香味和整體的可接受程度呈正相關關系,而PUFA與肉的香味以及整體可接受程度呈負相關,PUFA容易被氧化酸敗而產(chǎn)生哈喇味,對風味產(chǎn)生不好的影響。Cameron等[13]、Wood等[14]一致認為,可用PUFA與SFA的比值(P∶S)來衡量肉的營養(yǎng)。WHO推薦,膳食中P∶S最好高于0.4,而三種刀鱭的P∶S值均高于此值,說明三種刀鱭具有較好的營養(yǎng)價值。東海刀鱭與其他兩種刀鱭相比,含有較少的SFA,卻含有豐富的MUFA和PUFA。

從脂肪酸含量上來看,飽和脂肪酸中,均以C16∶0(棕櫚酸)含量最高,不飽和脂肪酸含量最豐富的均為C18∶1n9c(油酸)和C16∶1,三種刀鱭中這兩種脂肪酸總量均超過總脂肪酸含量的50%,根據(jù)文獻[12]報道,C16∶1與肉的風味存在正相關的關系,而C18∶0反之,三種刀鱭中,長江刀鱭的C16∶1含量顯著高于其他兩種刀鱭,而C18∶0含量顯著低于其他兩種,這可能是造成長江刀鱭風味更佳的因素之一。有報道指出[15-16],油酸能夠降低血液中總膽固醇并降低低密度脂蛋白膽固醇的作用而不降低高密度脂蛋白膽固醇的作用而被稱為“安全脂肪酸”,三種刀鱭中東海刀鱭的油酸含量顯著高于長江刀鱭和黃河刀鱭。多不飽和脂肪酸含量最豐富的均為DHA和EPA。三種刀鱭的EPA、DHA含量豐富,EPA和DHA總量分別占總脂肪酸含量的15%、14.35%、15.74%,高于同為洄游性的金鯧魚(5.4%)[17]以及同屬鱭科的鄱陽湖短頜鱭(8%)[18]。長江刀鱭中EPA含量顯著高于東海刀鱭和黃河刀鱭,而東海刀鱭中DHA含量顯著高于長江刀鱭和黃河刀鱭,這是因為海水魚通常具有較豐富的DHA,與徐善良等的研究相符[19]。三種刀鱭的脂肪酸含量存在顯著差異,可能是生活環(huán)境、品種、生活習性的差異造成的。有部分學者認為,長江刀鱭和東海刀鱭屬于同一種群,而東海刀鱭在近海區(qū)域卵巢就已發(fā)育成熟,因此不會洄游到江河當中產(chǎn)卵,從脂肪酸的含量以及總量來看,長江刀鱭與東海刀鱭的差異小于長江刀鱭與黃河刀鱭。而長江刀鱭與黃河刀鱭脂肪酸含量的差異較大,可能是品種以及生活環(huán)境的不同所造成。

表1 精密度和回收率實驗結果(n=3)Table 1 Precision and recovery experiment results(n=3)

三種刀鱭均含有豐富的C18∶3n3(α-亞麻酸)和C18∶2n6c(亞油酸),α-亞麻酸和亞油酸是人體必需脂肪酸,人體可利用必需脂肪酸合成其他幾種重要的脂肪酸,如EPA、DHA、C20∶4(花生四烯酸)。同時必需脂肪酸還是磷脂的重要組成成分、合成前列腺素的前體物質(zhì),并參與人體內(nèi)膽固醇的代謝。長江刀鱭、東海刀鱭、黃河刀鱭的致動脈粥樣硬化指數(shù)AI值分別為0.47、0.38、0.40,與南方大口鯰[20]相當,較低于鱸魚(0.53)[21]且遠遠低于豬肉(0.60)、羊肉(1.00)、牛肉(0.72)等畜肉[10],說明刀鱭肉的不飽和程度很高,能夠有效的預防心血管疾病。

表2 三種刀鱭肉中脂肪酸含量及組成(n=3)Table 2 Fatty acids content and profile in meat of three kinds of Coilia ectenes(n=3)

3 結論

本文對氣相色譜法分析脂肪酸的不同甲酯化方法進行了對比實驗,最終采取三氟化硼-甲醇法,在較短時間內(nèi)能夠?qū)悠烦浞旨柞セ?。三種刀鱭肉中共檢測出29種脂肪酸,共有27種,三種刀鱭的不飽和脂肪酸含量豐富,不飽和程度高,具有較好的營養(yǎng)價值。三種刀鱭脂肪酸含量存在差異,其中長江刀鱭與東海刀鱭差異相對較小。從對風味具有影響的C16∶1和C18∶0的含量來看,長江刀鱭的風味要優(yōu)于其他兩種刀鱭。三種刀鱭肉中含有豐富的不飽和脂肪酸,尤其是C18∶1n9c,C20∶5,C22∶6含量尤為豐富,其中又以東海刀含量中最高。因此從營養(yǎng)的角度看,東海刀鱭優(yōu)于其他兩種刀鱭,而長江刀鱭的風味則更勝一籌。

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Analysis of fatty acid profile in the meat of three kinds of Coilia ectenes by gas chromatography

LI Yu-qi1,ZHU Yong-xiang2,TAO Ning-ping1,*,SUN Zhen-long2,GONG Jun1,QIN Wei-lun2,GU Sai-qi1
(1.College of Food,Shanghai Ocean University,Shanghai Engineering Research Center of Aquatic-Product Processing& Preservation,Shanghai 201306,China;2.Jiangsu Zhongyang Group Co.,Ltd.,Nantong 226600,China)

The different methods of fatty acids methyl esterification(H2SO4-methanol,KOH-methanol,BF3-methanol method) were compared in this study in order to establish the optimum for analysing by gas chromatography. The fatty acids contents of Yangtze river-coilia,East sea-coilia and Yellow river-coilia were determined using internal standard method.The recoveries of the GC method were 93% ~108% (n=3).29 kinds of fatty acids were identified in three kinds of coilia ectenes,of which 27 kinds were identified in both three kinds.The P ∶S values were more than 0.4 in three kinds of coilia ectenes,and the AI value was 0.47,0.38 and 0.40,respectively. The content of monounsaturated fatty acids(MUFA) accounted for more than 50%of the total fatty acids.C16∶1 and C18∶1n9c,which had significant effects respectively on flavor and nutrition,were abundant in three kinds of coilia ectenes.There were significant differences (p<0.05) in most fatty acid contents of the three kinds of Coilia ectenes.The DHA content of East sea-coilia was significantly higher(p<0.05) than that of Yangtze river-coilia and Yellow river-coilia.The East sea-coilia had comparatively higher nutritive value while the Yangtze rivercoilia had better flavor base on the fatty acids content and profile.

Coilia ectenes;muscle;fatty acids;esterification;GC

TS201.4

A

1002-0306(2014)20-0057-06

10.13386/j.issn1002-0306.2014.20.003

2014-01-06

李玉琪(1990-),女,碩士研究生,研究方向:食品營養(yǎng)與品質(zhì)。* 通訊作者:陶寧萍(1968-),女,博士,副教授,研究方向:食品營養(yǎng)與風味。

上海市教委“食品質(zhì)量與安全”重點學科建設項目(J50704);“江蘇省國家長江珍稀魚類工程技術研究中心培育點”項目;上海市科委工程中心建設(11DZ2280300)。

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化工管理(2015年30期)2015-03-23 02:10:39
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