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        魚油的提取方法及精制工藝探討

        2012-08-15 00:49:35王海磊羅慶華黃美娥
        湖南農(nóng)業(yè)科學 2012年17期
        關(guān)鍵詞:脫酸脫膠魚油

        王海磊,羅慶華,黃美娥

        (吉首大學林產(chǎn)化工工程湖南省重點實驗室,湖南 張家界 427000)

        魚油富含n-3系列多不飽和脂肪酸,其中二十碳五烯酸(EPA)、二十二碳六烯酸(DHA)不僅是人類生長發(fā)育所必需的營養(yǎng)物質(zhì),且具有預防心腦血管疾病,增強記憶力,預防老年癡呆癥,抗炎、抑制過敏反應(yīng)和腫瘤生長,促進嬰兒視網(wǎng)膜發(fā)育[1-2]等多種生理功能。據(jù)美國F&S公司的調(diào)研報告稱:從2002年至今,國際魚油市場規(guī)模以每年8%的速度擴大,2010年魚油及其制成品的全球市場銷售額將超過50億美元,預計今后幾年國際市場魚油交易量將維持在26萬至30萬t的水平上,EPA/DHA等魚油衍生物產(chǎn)品仍將呈供不應(yīng)求態(tài)勢,價格將繼續(xù)上漲[3]。因此,魚油具有很高的營養(yǎng)價值和廣泛的開發(fā)利用前景。筆者對魚油的提取方法和精制工藝進行了總結(jié)、分析與探討,為魚油提取技術(shù)的優(yōu)化及新技術(shù)的研發(fā)提供參考。

        1 魚油的提取方法

        魚油的提取方法主要有壓榨法、有機溶劑法、蒸煮法、酶解法、淡堿水解法和超臨界流體萃取法等。

        1.1 壓榨法

        該法直接對原材料進行壓榨而得到粗魚油。此法操作簡單,但是提取率較低,現(xiàn)今已很少采用。

        1.2 有機溶劑法

        有機溶劑法是利用有機溶劑對魚類原料中的脂肪進行提取。該法的缺點是不能將與蛋白質(zhì)結(jié)合的脂肪分離出來,提取率較低,且有溶劑殘留,對魚油的品質(zhì)有一定影響。甄潤英等[4]對該法進行了改進,采用有機溶劑和中性蛋白酶處理相結(jié)合提取鯰魚內(nèi)臟魚油,確定最佳工藝參數(shù)如下:先進行酶解,料液比 1∶6,加酶量 1 400 U/g,溫度 45℃,時間 2 h,經(jīng)過濾后,按料液比 1∶5 加入正己烷-異丙醇(3∶2,V/V)振蕩萃取25 min,魚油提取率達到25.3%,產(chǎn)品為淡黃色,澄清透明。

        1.3 蒸煮法

        蒸煮法是通過加熱蒸煮以破壞原料中細胞組織,使魚油分離出來,主要有隔水蒸煮法、水蒸汽蒸煮法和高壓蒸煮法等。

        1.3.1 隔水蒸煮法 隔水蒸煮法是在加熱蒸煮的條件下,使脂肪溶出。何莉萍等[5]從草魚內(nèi)臟中提取魚油,試驗表明:時間60 min,溫度40℃,加水80 mL,在此條件下平均提取率為46%,各項理化指標均達到精制魚油的一級標準。陶寧萍等[6]研究黃鰭金槍魚眼窩肉魚油提取,結(jié)果表明:溫度90℃,時間40 min,魚油提取率達到54.18%,但魚油的酸值和過氧化值較高,品質(zhì)較差。通過上述研究結(jié)果得出:提取率隨著溫度的升高而有所提高,但魚油的品質(zhì)有所下降,在實際操作中需要進行綜合考慮。

        1.3.2 水蒸汽蒸煮法 水蒸汽蒸煮法是通過熱交換器對原料進行間接加熱蒸煮,使脂肪溶出,此法利用了水蒸汽液化快速放熱這一特性[7]。鮑丹等[8]對寶石魚油的提取進行研究,結(jié)果表明:溫度98℃,時間40min,魚油提取率為62.59%。在實際生產(chǎn)中,該法投資成本較高,故利用較少。

        1.3.3 高壓蒸煮法 高壓蒸煮法是利用水蒸汽對樣品進行加熱,同時進行加壓處理,使脂肪溶出[9]。但考慮到成本和安全等因素,此法利用較少。

        以上三種蒸煮法的基本原理相同,且操作簡單;但存在共同缺點,即提取溫度較高,如控制不當,將會降低魚油的品質(zhì)。

        1.4 酶解法

        酶解法是利用蛋白酶的水解作用,破壞蛋白質(zhì)和脂肪的結(jié)合關(guān)系,使油脂釋放出來。該法大大提高了原料的利用率,提取率相對較高,且操作條件溫和,同時酶解液中還含有豐富的小分子肽和氨基酸等,可以進一步加以利用。張華偉等[10]對鳀魚魚油提取的試驗結(jié)果表明:料液比1∶3,加入1.75%胰蛋白酶,溫度45℃,pH值8,反應(yīng)時間5 h;加入1.25%胃蛋白酶,溫度40℃,pH值2.5,反應(yīng)時間3 h,魚油提取率為77.55%。陸劍鋒等[11]采用木瓜蛋白酶對斑點叉尾鮰內(nèi)臟魚油進行提取,確定最佳工藝參數(shù):料液比 1∶1,加酶量 3 500 U/g,溫度 55℃,時間0.5 h,pH值7.5,魚油提取率為80.94%。上述的研究結(jié)果存在一定差異,除與原材料有關(guān)外,還由于不同蛋白酶的酶切位點不一致,其水解作用也不同,因此為了得到較好的提取效果,有必要對蛋白酶進行篩選。

        1.5 淡堿水解法

        淡堿水解法是利用淡堿液將魚類原料中的蛋白質(zhì)分解,破壞蛋白質(zhì)與脂肪的結(jié)合關(guān)系,使脂肪分離出來。主要包括傳統(tǒng)淡堿水解法、氨法和鉀法等。

        1.5.1 傳統(tǒng)淡堿水解法 傳統(tǒng)淡堿水解法使用的堿是氫氧化鈉和氯化鈉,此法優(yōu)點是提高了魚油的提取率,且操作簡便,工藝成熟,其缺點是提取廢液中鈉鹽含量高,不能利用而對環(huán)境造成污染。譚汝成等[12]對白鰱魚油提取的研究結(jié)果表明:pH值9.0,氫氧化鈉溶液(1∶1,W/V),45℃水解 5 min,在 1.0%NaCl溶液中80℃鹽析5min,該條件下魚油提取率為60.5%。劉政坤等[13]對魷魚內(nèi)臟油提取得到最佳提取條件:pH 值 9.0,料液比 1∶1.5,溫度 80℃,加鹽量4%,該條件下90min魚油提取率為69.3%。

        1.5.2 氨 法 氨法提取是用氨水和銨鹽代替?zhèn)鹘y(tǒng)方法中的氫氧化鈉和氯化鈉,此法產(chǎn)生的提取廢液可生產(chǎn)肥料,應(yīng)用于農(nóng)業(yè);但提取過程中用到氨水,其揮發(fā)性較大,有刺激性,故此法利用較少[14]。

        1.5.3 鉀 法 鉀法提取工藝采用的堿是氫氧化鉀和氯化鉀,該法解決了鈉鹽污染問題,產(chǎn)生的廢液可以制作鉀肥,應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)[15]。張偉偉等[16]從斑點叉尾鮰內(nèi)臟中提取魚油,結(jié)果表明:pH值7.0,料液比 1∶1.5,溫度 65℃,水解時間 35 min,氯化鉀用量4%,鹽析時間10min,該條件下魚油提取率為82.09%。劉峰等[17]從大麻哈魚脂肪線中提取魚油,確定最佳工藝條件:溫度75℃,pH值8.0,時間55 min,硝酸鉀用量5.5%,該條件下魚油提取率為64.7%。同是鉀法,但提取率差異較大,可能是由于原材料特性和魚油含量不同所致的。

        1.6 超臨界流體萃取法

        超臨界流體萃取法(SFE)是以超臨界狀態(tài)下的流體為萃取劑,從魚類原料中萃取出油脂的一種新型分離技術(shù)。其與傳統(tǒng)的化學方法相比,具有分離效率高、操作溫度低、產(chǎn)品質(zhì)量好、無環(huán)境污染等優(yōu)點[18];但投資成本較高,只在對產(chǎn)品要求較高時才使用該法。Rodriguez等[19]利用該法從魚類的下腳料中提取魚油,并與其他的方法進行比較,發(fā)現(xiàn)其提取率相對較高,對低脂肪魚類中魚油的提取效果較好,同時能夠有效防止魚油的氧化,減少魚油中的有毒物質(zhì),且對環(huán)境無污染,是一種較好的提取方法。

        綜合分析上述方法,認為鉀法和酶解法是我國魚油生產(chǎn)中最適宜的方法。

        2 魚油的精制

        經(jīng)初步提取而得到的魚油稱為粗魚油,又稱作毛油。由于其中含有水分、磷脂、粘液質(zhì)、蛋白質(zhì)、游離脂肪酸和色素等雜質(zhì),其品質(zhì)較差,需要經(jīng)過進一步的處理,即魚油的精制,主要包括脫膠、脫酸、脫色和脫臭等工藝。

        2.1 脫 膠

        脫膠主要是把粗魚油中的粘液質(zhì)、磷脂和蛋白質(zhì)等膠體雜質(zhì)除去。油脂的脫膠方法主要取決于其磷脂的含量,磷脂含量高的油脂采用水化法脫膠,磷脂含量低的油脂采用酸法脫膠[20]。魚油中的磷脂含量較低,其脫膠采用酸法,原理是酸能夠中和膠體質(zhì)點的電荷,使之聚集沉降,經(jīng)離心過濾除去,同時可以有效除去魚油中的重金屬和色素,達到一定的脫色效果[21]。脫膠工藝中用到的酸主要是磷酸、硫酸和檸檬酸等。

        2.2 脫 酸

        脫酸主要是除去魚油中的游離脂肪酸。魚油的脫酸方法主要借鑒于植物油脂的脫酸方法,傳統(tǒng)的脫酸方法有化學脫酸、物理脫酸和混合油脫酸,近些年也發(fā)展了一些脫酸新方法,主要包括生物脫酸、化學酯化、溶劑萃取、超臨界萃取和膜分離[22]。目前使用最多的是化學脫酸,即向脫膠魚油中加入強堿,將游離脂肪酸轉(zhuǎn)化為不溶于油的皂,同時,皂也可以吸附油中的一些其他雜質(zhì),最后再通過離心除去皂腳。脫酸常用的堿為NaOH,但脫酸工藝中應(yīng)控制好堿的濃度和用量[23]。

        2.3 脫 色

        脫色主要是除去魚油中的脂溶性色素,來源主要有兩個:一是原料含的天然色素;二是魚油發(fā)生化學變化產(chǎn)生的有色物質(zhì)。脫色主要采用吸附法,用到的吸附劑主要有活性白土和活性炭。但吸附劑用量較大時會降低魚油的回收率,應(yīng)控制好吸附劑的用量[23]。

        2.4 脫 臭

        魚油腥臭味的形成比較復雜,既與原料的新鮮度有關(guān),也同魚油在儲藏過程中自身發(fā)生的化學變化有關(guān)[24]。脫臭主要是除去魚油氧化產(chǎn)生的醛類等臭味物質(zhì)。脫臭的方法主要有氣體吹入法、真空脫臭法、真空蒸汽脫臭法、聚合法、化學脫臭法等[25]。洪鵬志等[23]研究表明:溫度低時間短達不到目的,溫度過高和時間過長會引起魚油氧化聚合反應(yīng),因此在脫臭工藝中應(yīng)控制好溫度和時間。目前報道出一種脫臭新方法,即超臨界丙烷脫臭法。張愛軍等[26]的研究結(jié)果表明:在常溫下,超臨界丙烷對于魚油中的揮發(fā)性成分具有很好的溶解選擇性,可保證產(chǎn)品品質(zhì),并且采用等壓分離,能大大降低動力消耗,降低成本,在實際操作中是可行的。

        在實際生產(chǎn)中,魚油的精制工藝與上述科研方法有一定差別,可以根據(jù)原料及產(chǎn)品用途的不同而對其工藝進行適當調(diào)整,以達到降低生產(chǎn)成本,提高經(jīng)濟效益的目的。

        3 展 望

        魚油具有良好的營養(yǎng)價值和藥用價值,已經(jīng)逐漸被人們認可,有較完善的提取技術(shù)與很大的市場空間,但由于受到原料來源和工廠化生產(chǎn)工藝條件等因素的影響,我國生產(chǎn)的魚油質(zhì)量不高,污染物含量較高[27]。因此,應(yīng)不斷改進魚油的提取方法及精制工藝。在魚油的提取方法中,可以研究上述方法的結(jié)合使用,充分利用各方法的優(yōu)點,確定較好的提取工藝條件,以提高原料的利用率和魚油的提取率。在魚油的精制過程中,應(yīng)注重充入氮氣或向魚油中添加茶多酚等綠色抗氧化物質(zhì)防止魚油的氧化。同時,由于環(huán)境的日益污染,檢測出粗魚油中存在二惡英、硝基呋喃、重金屬等有毒物質(zhì)[27],因此,在魚油的研究中,應(yīng)將去除有毒物質(zhì)作為新的研究課題。此外,在魚油生產(chǎn)中還應(yīng)注意降低成本,節(jié)能減排,資源合理利用等問題,以取得更好的經(jīng)濟效益和社會效益。

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