陳軍，趙立，史宇杰

(淮陰工學院生化學院，江蘇淮安，223003)

克氏原螯蝦又稱小龍蝦(Proeambarus clarki)，英文名為crayfish，原產于北美洲，1929年由日本移植到我國。由于其生命力強，現(xiàn)已廣泛分布于我國十幾個省市。小龍蝦作為一種新的大眾食品，具有營養(yǎng)價值高、味道鮮美等特點，近年來迅速風靡國內市場，成為餐飲業(yè)的熱門菜肴之一。目前，龍蝦的出口主要為歐美市場，而以蝦仁出口居多，龍蝦在此加工過程中會產生大量的廢棄物，主要為蝦頭、蝦殼，占總蝦體的85%左右，如能對龍蝦下腳料充分利用，不僅可以保護環(huán)境，還可以節(jié)約資源，創(chuàng)造價值。根據目前的市場來看，從龍蝦下腳料中提取甲殼素［1］、殼聚糖［2］等已形成產業(yè)化，而且?guī)砹撕芨叩男б?，但鮮有從中提取蝦油的研究。

目前，對油脂的提取主要有有機溶劑提取法［3］、超臨界萃取法［4］、超聲波輔助提?。?］等，本研究擬利用有機溶劑萃取法從龍蝦下腳料中提取蝦油，對提取工藝進行優(yōu)化，對蝦油脂肪酸分析，并對其氧化穩(wěn)定性進行探討。

1 材料與方法

1.1 實驗原料與設備

1.1.1 實驗原料

龍蝦預處理:龍蝦經水煮后，剔除肉，收集所有下腳料，在鼓風干燥箱中干燥。條件50℃，10 h左右，使龍蝦的含水量保持在20%左右(因為水分含量低時，提取速率反而不高;水分含量太高時，提取過程中龍蝦頭粉末容易與提取溶劑形成黏稠狀混合物，影響溶劑與龍蝦頭粉末的分離，而且部分極性油脂提取不完全)，利用多功能粉碎機粉碎40目，備用。本實驗所用蝦粉水分含量為17.5%。

1.1.2 實驗藥品

無水乙醇、氫氧化鈉、磷酸、異辛烷、無水硫酸鈉、氯化鈉、丙酮等分析純試劑。

1.1.3 實驗儀器與設備

SB－1100旋轉蒸發(fā)儀，上海愛朗儀器有限公司;FB5－5/T冷凍干燥箱，杭州創(chuàng)意真空冷凍干燥設備廠;TH2－D臺式恒溫振蕩箱，太倉市實驗設備廠;SHZ－D(Ⅲ)循環(huán)水式真空泵，鞏義市予華儀器有限公司;Rancimat 743氧化穩(wěn)定性測定儀，瑞士萬通有限公司;GC－14B脂肪酸分析儀(日本島津)。

1.2 實驗方法

1.2.1 單因素實驗

1.2.1.1 乙醇濃度對蝦油提取率的影響

固定提取液料比(mL∶g)6∶1、提取溫度 50℃、提取時間1.5 h、提取1次條件下，選擇乙醇的體積分數(shù)為60%、70%、80%、90%和100%進行單因素實驗，提取結束，經5 000 r/min離心15 min后取上層油液，稱量，按下式計算蝦油提取率:

實驗重復3次，取平均值，1.2.1.2～1.2.1.5同。

1.2.1.2 液料比對蝦油提取率的影響

固定乙醇濃度80%、提取溫度50℃、提取時間1.5 h、提取1次條件下，選擇提取液料比(mL∶g)為4:1、5∶1、6∶1、7∶1、和8∶1 進行單因素實驗。

1.2.1.3 提取溫度對提取效果的影響

固定乙醇體積分數(shù)80%、提取液料比為6∶1、提取時間1.5 h、提取1次條件下，選擇提取溫度為30、40、50、60和70℃進行單因素實驗。

1.2.1.4 提取時間對提取效果的影響

固定乙醇體積分數(shù)80%、提取液料比為6∶1、提取溫度50℃、提取1次條件下，選擇提取時間為0.5、1.0、1.5、2.0和2.5 h進行單因素實驗。

1.2.1.5 提取次數(shù)對提取效果的影響

固定乙醇體積分數(shù)80%、提取液料比為6∶1、提取溫度50℃、提取時間1.5 h，選擇提取次數(shù)為1、2、3、4和5進行單因素實驗。

1.2.2 響應面優(yōu)化實驗

通過spss11.5軟件對上述5個單因素實驗進行方差分析，選取影響提取率顯著的因素進行響應面優(yōu)化實驗，固定提取時間1 h，提取次數(shù)2次，確定乙醇體積分數(shù)80%，液料比6∶1，提取溫度50℃為擬合設計中心，根據Box-Behnken中心組合試驗設計原理，以乙醇濃度(A)、液料比(B)和提取溫度(C)為自變量，以提取率為響應值進行三因素三水平的實驗，實驗因素水平設置如表1。

表1 響應面實驗因素水平表

將粗提的蝦油精煉處理［6］，對其性質進行研究。

1.2.7 精煉蝦油的脂肪酸測定

采用GB/T 9695.2－2008肉與肉制品脂肪酸測定方法進行。

1.2.8 精煉蝦油的抗氧化性研究

采用GB/T 21121－2007動植物油脂氧化穩(wěn)定性的測定(加速氧化測試)方法進行。本方法是將一定量的油脂在反應管中加熱并過量通氧，促使油脂氧化產生氫過氧化物，氫過氧化物受熱分解，產生短碳鏈揮發(fā)性物質如醇、醛、酸等，揮發(fā)性物質被吸收瓶中的蒸餾水吸收，通過測定吸收液的電導變化，反映油脂的氧化穩(wěn)定性，其表示方法為誘導時間(用h表示)。時間越長，表示油脂的抗氧化性越好，反之越差［7］。

1.3 數(shù)據處理與分析

采用spss11.5軟件進行。

2 結果與分析

2.1 單因素實驗結果

2.1.1 乙醇濃度對蝦油提取率的影響

圖1中無60%的數(shù)據，原因在于濃度過低提取率太低造成，故忽略。從圖1中可以看出，在乙醇體積分數(shù)為90%時，提取率達到最大值，為5.13%。乙醇體積分數(shù)大于90%實驗時，油脂提取出現(xiàn)了回流(即油脂又回到原料中)［8］。但是90%的乙醇提取蝦油時，提取蝦油由于水分含量太低，流動性差，不易于從器皿中取出。經過實驗得出，在利用80%的乙醇提取蝦油時，蝦油具有很好的流動性，其提取率可達到4.74%。

圖1 乙醇濃度對蝦油提取率的影響

2.1.2 提取液料比對蝦油提取率的影響

從圖2中可以看出，提取率隨提取液料比的增加而升高，在達到6∶1時提取率為6.12%，之后隨著液料比增加，提取率增加很少，在液料比為8∶1時提取率僅提高0.15%。

圖2 提取液料比對蝦油提取率的影響

2.1.3 提取溫度對蝦油提取率的影響

從圖3中可以看出，隨著溫度的升高，分子運動速度加劇，蝦粉與溶劑之間的傳質速度加快;同時，溶劑的溶解能力也加大，所以提取率隨著提取溫度的升高而增加。提取溫度為50℃時提取率達到了6.12%，達到60℃時，提取率僅上升了0.15%，之后提取率不增反降，溫度為80℃時，提取率下降到了4.87%，這主要是因為溫度高于60℃時，提取劑的揮發(fā)與泄漏加劇，影響了提取效果。

圖3 提取溫度對蝦油提取率的影響

2.1.4 提取時間對蝦油提取率的影響

從圖4中可以看出，當提取時間達到1 h后，時間對提取率的影響不明顯，提取時間為1 h時提取率為6.13%，提取時間為3 h時提取率僅增加0.35%。由于實驗用搖床震蕩提取，所以傳質速度快，導致油脂溶解速度快。長時間的提取會引起資源的浪費和生產效率的降低，因此提取時間定為1 h。

圖4 提取時間對蝦油提取率的影響

2.1.5 提取次數(shù)對蝦油提取率的影響

從圖5可見，多次對同一批蝦粉進行提取，可以將蝦粉中的殘留油脂被提取出來。2次提取后，在提取率上有著質的飛躍，由提取1次的6.29%提取到9.71%。提取次數(shù)再增加，提取率上升微小，提取5次時，僅為11.30%。本著節(jié)約資源和提高生產效率，因此蝦粉提取油脂確定在2次即可。

圖5 提取次數(shù)對蝦油提取率的影響

2.2 響應面優(yōu)化實驗結果

2.2.1 響應曲面回歸方程的建立及方差分析

響應曲面分析結果見表2。

表2 響應面設計方案和實驗結果

根據實際測定值對表2中的數(shù)據采用逐步回歸擬合，得到提取率(%)對乙醇體積分數(shù)(A)，液料比(B)，提取溫度(C)［u4］的響應模型如下∶

提取率=10.73+0.12A+0.65B－0.072C－0.43A2－0.56B2+0.027C2－0.31AB+0.012AC－0.033BC

對所建的模型進行方差分析(見表3)。

表3 蝦油提取率回歸方程各項方差分析

由表3可知，模型的F值為21.93，相關系數(shù)為0.965 7，提取率預測模型達到極顯著水平(P=0.965 7)，而且失擬項不顯著(P=0.072)，表明在實驗設計的范圍內，模型能夠很好地表明各因素值和提取率值之間的關系。從三因素對提取率的影響來看，一次項B(液料比)對模型的影響極顯著(P＜0.000 1)，B和C對提取率的影響不顯著(P=0.099 4，0.282 7)，而AB間(乙醇濃度和液料比)交互作用影響十分顯著(P＜0.01)，AC和BC間交互作用不顯著(P＞0.05)。二次項A2和B2對提取率有極顯著的影響(P=0.001 6，0.000 3)。

2.2.2 交互作用對響應值結果影響分析

根據響應面分析可知，A(乙醇體積分數(shù))和B(液料比)之間的交互作用極顯著，因此固定模型中的因素C(提取溫度)為0(中心值，50℃)水平，得到2個因素交互作用對提取率的影響，并根據模型繪制三維曲面圖，見圖6。

由圖6可見，兩者交互作用很明顯，在提取液料比不變的情況下，隨著乙醇濃度的增加，提取率呈先增長后變緩的趨勢;乙醇濃度不變的情況下，隨著液料比的增加，提取率增加，向+1水平偏移。液料比高和乙醇濃度高的情況下，蝦油的提取率較高，2個因素的最優(yōu)值均向+1水平偏移。

2.2.3 最佳工藝參數(shù)確定及驗證

圖6 乙醇濃度和液料比之間的交互作用圖

通過軟件分析，當乙醇體積分數(shù)為78.88%，液料比為6.65∶1，提取溫度為40℃，提取率達到最大值為11.04%。按實際生產，可將各因素固定在80%，6.6∶1，提取溫度為40℃，在此基礎上做驗證實驗，實際提取率為10.96%，與理論值接近。

2.3 精煉蝦油的脂肪酸測定結果

衡量油脂營養(yǎng)價值高低的2個指標是不飽和脂肪酸和必需脂肪酸的含量［7］。表4列出了蝦油脂肪酸組成測試結果，從蝦油中共檢測到脂肪酸14種，共為80.41%，其他未知成分19.59%。其中飽和脂肪酸4種，占總脂肪酸的47.98%;不飽和脂肪酸9種，占總脂肪酸的52.02%(單不飽和脂肪酸含量達到33.08%，多不飽和脂肪酸含量達到18.94%)，順式脂肪酸含量占不飽和脂肪酸含量高達95.65%。必需脂肪酸中亞油酸和亞麻酸含量占總脂肪酸的17.26%，EPA和DHA含量占多不飽和脂肪酸含量的7.35%，說明油脂具有很好的營養(yǎng)價值。

表4 蝦油脂肪酸組成結果

2.3 精煉蝦油的氧化穩(wěn)定性結果

不同種類的油脂氧化穩(wěn)定性，取決于脂肪酸飽和程度的高低及本身含有的抗氧化物質的多少。利用Rancimat測定儀，可快速并且直觀地反映各種油脂的氧化穩(wěn)定性。表5列出了蝦油的誘導時間，以自制豬油作為對照，從表5中可以看出抗氧化性蝦油的誘導時間為0.86h，低于豬油，這是由于蝦油有較高的不飽和脂肪酸含量(47.98%)所致，因此在利用蝦油的過程中要考慮添加抗氧化物質以延長蝦油的保質期。

表5 蝦油氧化性誘導時間

3 結論

(1)通過蝦油提取單因素設計和響應面優(yōu)化得到蝦油提取的預測模型為:提取率(%)=10.73+0.12A+ 0.65B－0.072C－0.43A2－0.56B2+0.027C2－0.31AB+0.012AC－0.033BC;最佳提取條件為:乙醇體積分數(shù)(A)78.88%，液料比(B)6.65，溫度(C)40℃，提取時間1h，提取次數(shù)2次。優(yōu)化提取條件得到最佳提取率預測值為11.04%，實測值為10.96%。

(2)通過對精煉蝦油的脂肪酸分析，從蝦油中共檢測到脂肪酸14種，其中飽和脂肪酸4種，占總脂肪酸的47.98%;不飽和脂肪酸9種，占總脂肪酸的52.02%(單不飽和脂肪酸含量達到33.08%，多不飽和脂肪酸含量達到18.94%)，順式脂肪酸含量占不飽和脂肪酸含量高達95.65%。必需脂肪酸中亞油酸和亞麻酸含量占總脂肪酸的17.26%，ω-3脂肪酸(EPA和DHA)含量占多不飽和脂肪酸含量的7.35%，說明油脂具有很好的營養(yǎng)價值。

(3)精煉蝦油的誘導時間為0.86h，其抗氧化性較差，因此考慮在產業(yè)化時添加抗氧化劑以利于蝦油的貯藏和利用。

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