張麗娟,張 欣,胡巧云
福建生物工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 (福州 350002)
魷魚內(nèi)臟油提取最新進(jìn)展的研究
張麗娟,張 欣,胡巧云
福建生物工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 (福州 350002)
魷魚加工過(guò)程中產(chǎn)生大量的廢棄物,其中魷魚內(nèi)臟占魷魚體重的15%,含有豐富的粗脂肪,是加工魷魚內(nèi)臟油的良好來(lái)源。魚油具有良好的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值,因此對(duì)魚油提取工藝的研究十分重要。簡(jiǎn)要介紹從魷魚內(nèi)臟中提取魚油的最新工藝和研究動(dòng)態(tài),為今后魷魚內(nèi)臟的進(jìn)一步開發(fā)與利用提供依據(jù)。
魷魚;內(nèi)臟油;提取;工藝
魷魚為我國(guó)遠(yuǎn)洋漁業(yè)的主要品種,年捕撈量已達(dá)40萬(wàn)t以上。在魷魚加工中產(chǎn)生大量的“下腳料”,既污染環(huán)境又造成資源浪費(fèi)。如何合理有效的利用這些廢棄物,變廢為寶,是世界魷魚加工亟需解決的重要課題[1-3]。魷魚內(nèi)臟是魷魚加工中主要的廢棄物,其占到整個(gè)體重的15%。內(nèi)臟中含有豐富的脂肪、蛋白質(zhì)和?;撬岬葼I(yíng)養(yǎng)物質(zhì),具有廣闊的開發(fā)前景[4-7]。
魷魚內(nèi)臟中的脂肪約占內(nèi)臟濕重的20%~30%,其中不飽和脂肪酸EPA和DHA 含量較高。因此,魷魚內(nèi)臟是提取魚油的良好來(lái)源,對(duì)魷魚內(nèi)臟油提取的研究有較高的應(yīng)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值[8]。魚油提取是利用各種物理化學(xué)作用,破壞原料組織和乳膠體結(jié)構(gòu),加速油脂分子的熱運(yùn)動(dòng),降低其黏度和表面張力,從而使油脂分離出來(lái)。傳統(tǒng)魚油的提取工藝如壓榨法、蒸煮法和有機(jī)溶劑法等,因其提取的魚油品質(zhì)較差,提取率較低,污染環(huán)境并造成資源浪費(fèi)等缺點(diǎn),已逐漸被淘汰。目前研究較多的提取魷魚內(nèi)臟油的方法有酶解法、超臨界萃取法、微堿法和超聲波輔助提取法等[9-12]。
酶解法是魷魚內(nèi)臟油提取常用的方法之一,通過(guò)加入蛋白酶,利用蛋白酶的催化作用,使內(nèi)臟中的蛋白質(zhì)和脂肪的結(jié)合關(guān)系遭到破壞,從而油脂水解出來(lái)。該法提油技術(shù)的工藝條件溫和,油脂的有效成分得到有效保護(hù),提取率相對(duì)較高。由于酶解液中還含有豐富的小分子肽和氨基酸等營(yíng)養(yǎng)成分,后續(xù)可進(jìn)一步加工利用[13-14]。正因?yàn)橛兄T多的優(yōu)點(diǎn),酶解法成為水產(chǎn)加工下腳料中提取魚油優(yōu)先考慮的方法。
2.1.1工藝流程
魷魚內(nèi)臟→解凍→搗碎→加酶→加水調(diào)節(jié)料液比→調(diào)節(jié)pH和溫度→酶解→滅酶(100 ℃)→離心(5 000 r/min,10 min,室溫)→上層即為粗魷魚內(nèi)臟油
2.1.2魚油的精煉
在提取的粗魷魚內(nèi)臟油中添加濃度為80%的磷酸(質(zhì)量為內(nèi)臟油的1.0%),然后于80 ℃脫膠10 min,離心分離。再添加濃度為12%的氫氧化鉀(質(zhì)量為內(nèi)臟油的0.5%),于60 ℃~70 ℃脫酸20 min,離心分離,于分液漏斗中清洗3次。用3%的活性白土于60 ℃脫色20 min,離心分離。最后于50 ℃真空干燥箱脫臭30 min,即得精煉魚油。
2.1.3酶解工藝最優(yōu)參數(shù)的確定
酶解工藝中最優(yōu)參數(shù)的確定是以水解度作為評(píng)價(jià)指標(biāo),采用單因素和正交試驗(yàn)的方法,探討各酶解因素(pH、溫度、酶解時(shí)間、蛋白酶添加量等)對(duì)水解度的影響,從而優(yōu)化酶水解的最佳工藝條件。
2.1.4魷魚內(nèi)臟油理化性質(zhì)的測(cè)定
對(duì)于粗制和精制的魚油,采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其理化性質(zhì)進(jìn)行測(cè)定,從而確定魚油的品質(zhì)。具體如下:感官品質(zhì)評(píng)定將參照SC/T 3502—2000中的方法;水分的測(cè)定則參照GB/T 5528—2008中的方法;雜質(zhì)檢測(cè)將參照GB/T 15688—2008中的方法;酸值測(cè)定參照GB/T 5530—2005中的方法;過(guò)氧化值測(cè)定參照GB/T 5538—2005中的方法;不皂化物測(cè)定則參照GB/T 5535.1—2008中的方法。
運(yùn)用酶解法從魷魚內(nèi)臟中提取魚油是目前常用的方法。常用的蛋白酶有中性蛋白酶、木瓜蛋白酶、動(dòng)物蛋白酶和胰蛋白酶等。王丹[15]等采用動(dòng)物蛋白酶法提取阿根廷魷魚內(nèi)臟油,對(duì)其工藝條件進(jìn)行研究。采用響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn),以提取率為指標(biāo),對(duì)魷魚內(nèi)臟油進(jìn)行理化性質(zhì)的測(cè)定,最后得出最佳提取條件:加酶量2.0%,pH 7.5,酶解溫度50 ℃,料液比 1∶1.0(質(zhì)量比),酶解時(shí)間4 h;在此條件下,魷魚內(nèi)臟油提取率可達(dá)78.83%。李圣艷[16]等以魷魚內(nèi)臟為研究對(duì)象,選用水解度和氮收率作為衡量魷魚內(nèi)臟酶解工藝的指標(biāo),模擬得到二次多項(xiàng)式回歸方程的預(yù)測(cè)模型。根據(jù)該模型,確定魷魚內(nèi)臟酶解的最佳工藝條件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,魷魚內(nèi)臟酶解后測(cè)得的水解度平均值與預(yù)測(cè)值之間的相對(duì)偏差為1.32%,通過(guò)響應(yīng)面優(yōu)化后得出的回歸方程高度顯著,這將對(duì)魚油提取具有良好的指導(dǎo)意義。目前大部分文獻(xiàn)所報(bào)道的魷魚內(nèi)臟油提取主要采用單一蛋白酶酶解法,今后可以對(duì)復(fù)合酶的酶解工藝深入研究,提高酶解效率和魚油提取的經(jīng)濟(jì)效益。
超臨界流體萃取法是以超臨界狀態(tài)下的流體為萃取劑,從魷魚內(nèi)臟中萃取出油脂的一種新型分離技術(shù)。它沒(méi)有溶劑殘留問(wèn)題,具有安全、無(wú)毒性和無(wú)污染的特點(diǎn),同時(shí)具備萃取精確易控、快速簡(jiǎn)便和不改變萃取物性質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)。但超臨界萃取法對(duì)設(shè)備要求高,前期投入較大。從油的提取率和品質(zhì)方面來(lái)看,超臨界流體萃取法是一種比較理想的提油方法,將來(lái)一定會(huì)是魚油提取的主流方法。
2.2.1工藝流程
魷魚內(nèi)臟→干燥→粉碎→稱重→超臨界CO2萃取→降溫收集產(chǎn)品→檢測(cè)
2.2.2評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)
超臨界萃取法是以魚油提取率為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。影響魷魚內(nèi)臟油提取率的因素有夾帶劑、萃取壓力、時(shí)間、溫度等,對(duì)這些影響因素進(jìn)行研究,選擇適宜提取工藝條件,可以降低成本,提高魚油的產(chǎn)率。
超臨界萃取法因其提取魚油品質(zhì)好,產(chǎn)率高,因而受到人們的廣泛研究。Uddin[17]等用超臨界CO2萃取法從魷魚內(nèi)臟油中提取軟磷脂,并用高效液相色譜法和氣相色譜法分析內(nèi)臟軟磷脂的含量和主要磷脂的脂肪酸組成。其中磷脂主要為磷脂酰膽堿(PC;80.5%±0.7%)和磷脂酰乙醇胺(PE;13.2%±0.2%)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)是磷脂的主要的成分。Uddin[18]等研究用超臨界CO2和有機(jī)溶劑正己烷提取魷魚內(nèi)臟油后殘留物中消化酶的特征。魷魚內(nèi)臟提取溫度在35 ℃~45 ℃,CO2以恒定流量22 g/min,壓力15~25 MPa,時(shí)間為2.5 h。研究表明消化酶的活性在有機(jī)溶劑處理的魷魚內(nèi)臟中高,超臨界CO2處理的魷魚內(nèi)臟中低。兩者處理后的魷魚內(nèi)臟消化酶具有相似的最佳酸度和酸穩(wěn)定性。不同方法處理后的消化酶的最適宜溫度相似。用超臨界CO2法處理的消化酶的熱穩(wěn)定性略高于用有機(jī)溶劑處理。
淡堿水解法是利用淡堿液將魷魚內(nèi)臟中的蛋白質(zhì)組織分解,破壞脂肪和蛋白質(zhì)的結(jié)合關(guān)系,從而使油脂水解出來(lái)。與其它提取工藝相比,淡堿水解法提取的魚油質(zhì)量較好,成本較低,是提取魚油較常見(jiàn)的方法。
2.3.1傳統(tǒng)的淡堿水解法
傳統(tǒng)淡堿水解法使用的堿一般是氫氧化鈉和氯化鈉,該法操作簡(jiǎn)便,工藝成熟,且魚油的提取率較高。但提取廢液中鈉鹽含量高,不能再利用,形成新的廢棄物造成環(huán)境污染。工藝流程如下:
魷魚內(nèi)臟→解凍→搗碎→加水調(diào)節(jié)料液比→加NaOH水溶液→離心(5 000 r/min,10 min,室溫)→上層即為魷魚內(nèi)臟油。
淡堿水解法是較為常見(jiàn)的提取魚油的方法,工藝已十分成熟,魷魚內(nèi)臟中提取魚油也常用此方法。劉政坤[19]等研究采用淡堿NaOH水解法提取魷魚內(nèi)臟油的工藝條件,進(jìn)而對(duì)內(nèi)臟油進(jìn)行基本成分和理化性質(zhì)的測(cè)定。然后比較淡堿水解法和酶解法對(duì)內(nèi)臟油品質(zhì)的影響。結(jié)果表明,淡堿水解法提取的魷魚內(nèi)臟油品質(zhì)更高。石迪[20]等以魷魚內(nèi)臟為原料采用堿法提取魚油,應(yīng)用響應(yīng)面分析法(RSM)優(yōu)化得出最佳工藝條件。在最佳工藝條件下,魚油提取率達(dá)到65.68%。魚油酸值為14.8 mg/g,活性成分EPA和DHA含量分別為15.19%、28.71%,其余理化指標(biāo)均達(dá)到SC/T 3502—2000精制魚油二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。從發(fā)表的文獻(xiàn)看出,淡堿水解法提取率不如酶解法,但提取出的魚油價(jià)值更高,且不飽和脂肪酸含量(EPA和DHA)更高。
2.3.2經(jīng)改進(jìn)的鉀法
鉀法的提取工藝采用的堿是氫氧化鉀和氯化鉀,該法的優(yōu)點(diǎn)是解決鈉鹽的污染問(wèn)題,產(chǎn)生的廢液可以制作成用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的鉀肥,從而保護(hù)環(huán)境,經(jīng)濟(jì)效益顯著。工藝流程如下:
魷魚內(nèi)臟勻漿→半量或一倍半量水→攪拌,45 ℃~50 ℃→分兩次加40%KOH水溶液→調(diào)節(jié)pH為8~9→攪拌升溫至100 ℃→保溫30~60 min→加4%~6%KNO3→攪拌,水解,鹽析15 min→離心→粗魚油
目前文獻(xiàn)中對(duì)鉀法提取魷魚內(nèi)臟油也有所報(bào)道,如徐彤硯[21]等以秘魯魷魚肝臟為研究對(duì)象,采用淡堿KOH水解,對(duì)其油脂提取工藝進(jìn)行優(yōu)化,并采用氣相色譜-質(zhì)譜法對(duì)油脂的脂肪酸組成進(jìn)行分析。結(jié)果表明:秘魯魷魚肝臟中油脂的質(zhì)量占到46.61%;KOH水解法提取油脂的最佳條件為加鹽量4%等,在此優(yōu)化條件下,油脂提取率達(dá)到82.87%。用KOH和KNO3取代傳統(tǒng)的NaOH,提取率更高,而且廢液可以循環(huán)利用。
超聲波提取是利用超聲波具有的機(jī)械效應(yīng),空化效應(yīng)和熱效應(yīng),通過(guò)增大介質(zhì)分子的運(yùn)動(dòng)速度和穿透力,從而提取生物有效成分。研究發(fā)現(xiàn),該法適合輔助其它方法來(lái)提取魚油,單獨(dú)的提取效果并不是很理想。工藝流程如下:
魷魚內(nèi)臟→超聲波輔助提取→離心分離→旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)→溶劑回收→干燥→魷魚內(nèi)臟油
超聲波輔助提取魷魚內(nèi)臟油的研究報(bào)道還不多,高娟[22]等對(duì)超聲輔助有機(jī)溶劑法提取魷魚肝臟油脂進(jìn)行了研究,并運(yùn)用單因素試驗(yàn)和正交優(yōu)化試驗(yàn)的方法,在最佳實(shí)驗(yàn)條件下,魷魚肝臟油脂的提取率達(dá)到91.26%。魷魚肝臟油脂主要脂肪酸為C16∶0、C18∶0、C18∶1n-9、C20∶5n-3(EPA)和C22∶6n-3(DHA),其中活性成分EPA和DHA的含量達(dá)到31.12%,表明魷魚肝臟具有較高的開發(fā)前景。今后可以對(duì)超聲波輔助水酶法提取魷魚內(nèi)臟油進(jìn)行深入研究,探索不同功率對(duì)提取率的影響等。與傳統(tǒng)的提取魚油方法相比,超聲波輔助法提取魚油,提取率更高,提取條件更溫和,這將為魷魚內(nèi)臟油提取提供有益參考。
我國(guó)魷魚資源比較豐富,年產(chǎn)量在30~40萬(wàn)t左右,而加工產(chǎn)生的下腳料的數(shù)量巨大。魷魚內(nèi)臟中含有豐富的脂肪,其質(zhì)量占到內(nèi)臟總質(zhì)量的22%,是加工魷魚內(nèi)臟油的良好來(lái)源。魚油中富含EPA和DHA活性成分,其作為一種保健產(chǎn)品,越來(lái)越受到人們的青睞,因此研究魷魚內(nèi)臟中魚油的提取有很大的應(yīng)用價(jià)值。魷魚內(nèi)臟油提取的各種方法各有優(yōu)點(diǎn),如酶解法提取的魚油產(chǎn)率和利用率高,超臨界萃取法無(wú)污染和安全的特點(diǎn),淡堿水解法則經(jīng)濟(jì)效益高,超聲波輔助提取法可以提高魚油提取率。我們可以研究上述方法結(jié)合使用,充分發(fā)揮各方法的優(yōu)勢(shì),研究新技術(shù),以提高魷魚內(nèi)臟的利用率和魚油的提取率。
[1] Bihan E L, Viala H, Koueta N. Applications, uses and by-products from Cephalopods [M]. Springer Netherlands,2014:131-147.
[2] Moon S K, Kim K D, Kang J Y, et al. Lipid class and fatty acid composition of the viscera from common squid, todarodes pacificus [J]. Korean Journal of Fisheries and Aquatic Sciences,2006,39(5):376-383.
[3] Kim R H, Asaduzzaman A K M, You C H, et al. Stability of antioxidant properties and essential amino acids in squid viscera hydrolysate produced using subcritical water [J]. Fisheries and aquatic sciences,2013,16(2):71-78.
[4] Lin C C,Hwang L S. A comparison of the effects of various purification treatments on the oxidative stability of squid visceral oil [J]. Journal of the American Oil Chemists’ Society,2002,79(5):489-494.
[5] Liang J H, Hwang LS. Fractionation of squid visceral oil ethyl esters by short-path distillation [J]. Journal of the American Oil Chemists’ Society,2000,77(7):773-777.
[6] Lian P Z, Lee C M, Park E. Characterization of squid-processing byproduct hydrolysate and its potential as aquaculture feed ingredient [J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry,2005,53(14):5587-5592.
[7] Adachi K, Fukumorita K, Araki M, et al. Transcriptome analysis of the duodenum, pancreas, liver, and muscle from diabetic goto-kakizaki rats fed a trypsin inhibitor derived from squid viscera [J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry,2012,60(22):5540-5546.
[8] 張開強(qiáng),韋榮編,宋茹等. 北太平洋魷魚(Todarodes pacificus)內(nèi)臟自溶液總氨基酸組成質(zhì)量評(píng)價(jià)和體外抗氧化性分析[J].食品科學(xué),2017,38(1):238-243.
[9] 張開強(qiáng),史青青,陳 輝,等. 抗氧化型魷魚內(nèi)臟自溶液制備工藝優(yōu)化[J].食品工業(yè),2016(7):55-59.
[10] 謝 超,林 琳,裘曉華,等. 魷魚肝臟蛋白水解液及ACE抑制肽的制備[J].食品科學(xué),2010,31(18):139-142.
[11] U P O, Chun B S. Phospholipids Isolation from squid viscera residues after supercritical carbon dioxide extraction [J]. Korean Chemical Engineering Research,2010,48(6):741-746.
[12] 袁 麗,高瑞昌,薛長(zhǎng)湖,等. 超聲波對(duì)魷魚墨黑色素成分和物理結(jié)構(gòu)的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2011,27(S2):376-380.
[13] Song R, Zhang K Q, Wei R B. In vitro antioxidative activities of squid (Ommastrephes bartrami) viscera autolysates and identification of active peptides[J]. Process Biochemistry,2016,51(10):1674-1682.
[14] Choi J H, Kim K T, Kim S M. Optimization and biochemical characteristics of an enzymatic squid hydrolysate for manufacture of a squid complex seasoning [J]. Food Science and Biotechnology,2014,23(2):417-423.
[15] 王 丹,俞 呂,周 晶,等.酶解法提取魷魚內(nèi)臟油的工藝研究及其脂肪酸分析[J].中國(guó)油脂,2015,40(3):1-5.
[16] 李圣艷,李學(xué)英,楊憲時(shí),等.響應(yīng)面法優(yōu)化魷魚內(nèi)臟酶解工藝的研究[J].中國(guó)食品添加劑,2015(8):53-59.
[17] Uddin M S, Kishimura H, Chun B S. Isolation and characterization of lecithin from squid (todarodes pacificus) viscera deoiled by supercritical carbon dioxide extraction [J].Journal of Food Science,2011,76(2):350-354.
[18] Uddin M S, Ahn H M, Kishimura H, et al. Comparative study of digestive enzymes of squid (Todarodes pacificus) viscera after supercritical carbon dioxide and organic solvent extraction [J]. Biotechnology and Bioprocess Engineering.2009,14(3):338-344.
[19] 劉政坤,楊小克,江曉路,等.魷魚內(nèi)臟油的提取研究[J].中國(guó)油脂,2011,36(9):9-13.
[20] 石 迪,郝劍君,楊小克,等.微堿條件生物酶法提取魷魚油工藝研究[J].食品工業(yè)科技,2012,33(2):277-281.
[21] 徐彤硯,樓喬明,高 娟,等.秘魯魷魚肝臟油脂淡堿水解法提取及其脂肪酸分析[J].中國(guó)糧油學(xué)報(bào),2016,31(2):58-63.
[22] 高 娟,樓喬明,楊文鴿,等.超聲輔助提取魷魚肝臟油脂及其脂肪酸組成分析[J].中國(guó)糧油學(xué)報(bào),2014,29(2):53-56.
Thelatestprogressofsquidvisceraloilextraction
Zhang Lijuan, Zhang Xin, Hu Qiaoyun
Fujian Vocational College of Bioengineering (Fuzhou 350002)
A large amount of waste is produced in the process of squid processing, in which the squid viscera accounts for 15%. However the squid viscera are rich in crude fat, which is a good source of processing squid visceral oil. So it is very important to study the fish oil extraction process due to its good nutritional and medicinal value. The advanced technology and research trends of extracting fish oil were briefly introduced from the internal organs of squid, and a reference was provided for the further development and utilization of squid viscera in the future.
squid; visceral oil; extraction; technology
2017-08-09
2015年中青年教師教育科研項(xiàng)目(JA15774);福建海洋生物制品創(chuàng)新服務(wù)平臺(tái)(閩海洋高新[2016]21號(hào))。
張麗娟,女,1977年出生,講師,碩士,從事海洋生物制品研究與開發(fā)。
TS225.2
A
1672-5026(2017)06-023-04