劉淑君，婁永江

（寧波大學(xué)海洋學(xué)院食品工程，浙江寧波315211）

魚粉作為優(yōu)質(zhì)的動(dòng)物性蛋白原料，在我國的需求逐年攀升。我國近十年魚粉的平均進(jìn)口量約100×104t，是世界最大的魚粉消費(fèi)國[1]。魚粉作為一種重要的動(dòng)物性飼料，其中蛋白含量的多少很大程度決定了該魚粉的質(zhì)量[2-3]。國內(nèi)魚粉蛋白質(zhì)含量與進(jìn)口魚粉相比而言普遍偏低[4]，這不僅影響了魚粉的價(jià)格，更影響了它的品質(zhì)。本文從提高國內(nèi)魚粉的競爭力角度出發(fā)，將生產(chǎn)工藝為魚經(jīng)過蒸煮機(jī)熟化后魚肉和水一起直接進(jìn)入烘干機(jī)烘干[5]得到全脂魚粉，用有機(jī)溶劑浸提法[6]脫除其中的油脂，間接提高了魚粉中蛋白質(zhì)的含量，使得魚粉品質(zhì)達(dá)到了特級品的要求[7]，同時(shí)對得到的魚油可以進(jìn)一步精煉利用。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

魚粉 取自浙江寧波石浦某公司；正己烷、石油醚（沸點(diǎn)60℃）、二氯甲烷、乙酸乙酯、甲基叔丁基醚及其他試劑 均為分析純。

SZF-06C脂肪測定儀 上海洪紀(jì)儀器有限公司；RE-52旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器 上海亞榮生化儀器廠；DHG-907AS電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 寧波江南儀器廠。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 魚粉粗蛋白質(zhì)測定 按GB/T 24318-2009[8]中規(guī)定的方法執(zhí)行。

1.2.2 魚粉粗脂肪測定 按GB/T 6433-2006[9]中規(guī)定的方法執(zhí)行。有機(jī)溶劑采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)的方式來回收[10-11]，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。

魚油得率（%）=提取魚油質(zhì)量（g）/原料質(zhì)量（g）×100。

魚油提取率（%）=魚粉中提取的魚油質(zhì)量（g）/魚粉中粗脂肪的總質(zhì)量（g）×100。

1.2.3 魚粉水分測定 按GB/T 6435-2006[12]中規(guī)定的方法執(zhí)行。

1.2.4 魚粉粗灰分測定 按GB/T 6438-2007[13]中規(guī)定的方法執(zhí)行。

1.2.5 魚粉的干燥 浸提后的魚粉放入鼓風(fēng)干燥箱脫溶烘干。測定其中粗蛋白質(zhì)的含量。

1.2.6 單因素實(shí)驗(yàn) 按照1.2.2中的方法，分別以浸提時(shí)間、浸提溫度和浸提溶劑3個(gè)因素作單因素實(shí)驗(yàn)。

1.2.7 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[14]根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，設(shè)計(jì)3因素3水平的響應(yīng)曲面實(shí)驗(yàn)，其因素水平編碼見表1。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Design-Expert 7.0 Trial軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 魚粉中主要成分的含量測定

經(jīng)分析魚粉的主要成分含量結(jié)果如表2所示。參考GB/T 19164-2003，可知該魚粉未達(dá)到一級品的標(biāo)準(zhǔn)[7]，而且粗脂肪含量明顯偏高。魚粉中的粗脂肪含量偏高，會(huì)造成不良后果。粗脂肪中的不飽和脂肪酸易被空氣氧化或水解，使得魚粉酸敗或產(chǎn)生異味，降低魚粉品質(zhì)[15]，因而脂肪是一種高附加值的成分[16-17]。所以，將魚粉中的脂肪浸提出來，不僅可以提高魚粉中蛋白質(zhì)的含量，還可以進(jìn)一步對浸提出的脂肪加以利用。

2.2 魚油提取的單因素實(shí)驗(yàn)研究

2.2.1 浸提溶劑對魚油得率的影響 分別選用甲基叔丁基醚、正己烷、石油醚、二氯甲烷以及乙酸乙酯為浸提溶劑，以有機(jī)溶劑各自的沸點(diǎn)+5℃為浸提溫度，浸提完全的情況下比較不同有機(jī)溶劑對魚油得率的影響，結(jié)果見表3。在不同溶劑的浸提下魚油得率的排序?yàn)椋菏兔眩菊和椋疽宜嵋阴ィ炯谆宥』眩径燃淄椤?/p>

2.2.2 浸提時(shí)間對魚油得率的影響 以石油醚為浸提溶劑，65℃下浸提，得到不同時(shí)間下的魚油得率，結(jié)果見表4。對數(shù)據(jù)進(jìn)行兩兩之間的單因素方差分析得出，延長時(shí)間有利于魚粉中魚油的浸出。但在浸提溶劑和溫度一定的情況下，過長的浸提時(shí)間不利于能源的節(jié)約，魚油的浸出量增加較緩慢。2.5h的魚油得率和3.5h的差異不顯著，所以最佳浸提時(shí)間選擇2.5h。

2.2.3 浸提溫度對魚油得率的影響 以石油醚為浸提溶劑，浸提2.5h，由表5可看出，65℃時(shí)魚油得率較高，此時(shí)，溶劑的回流達(dá)到一個(gè)較好的狀態(tài)。繼續(xù)升高溫度，魚油的得率減少。

2.3 響應(yīng)面分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)，以浸提時(shí)間、浸提溶劑和浸提溫度3個(gè)因素為自變量，以魚油得率為因變量，采用響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)對浸提工藝進(jìn)行優(yōu)化，根據(jù)響應(yīng)面中心組合設(shè)計(jì)理論，給每個(gè)因素選擇了合適的3個(gè)水平。

2.3.1 魚粉響應(yīng)面分析方案及結(jié)果 魚粉響應(yīng)面分析實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見表6，方差分析見表7。利用Design-Expert軟件中的Box-Benhnken Design選項(xiàng)對上表數(shù)據(jù)進(jìn)行二次多元回歸擬合，得到魚粉中魚油得率的預(yù)測值Y對編碼因素A、B、C的二次多項(xiàng)回歸方程：Y=17.91+1.57A+0.15B-0.18C-1.30B2-1.54C2。

從表7方差分析可以看出，模型顯著性檢驗(yàn)p=0.0021＜0.01，表明模型整體極顯著。失擬項(xiàng)p=0.2131＞0.05，無失擬因素存在，表明該回歸模型與實(shí)際測量值能夠較好的擬合，可用此模型對魚粉中魚油的浸提效果進(jìn)行分析和預(yù)測[17]。一次項(xiàng)A、二次項(xiàng)B2、C2均表現(xiàn)極顯著（p＜0.01），表明各因素對響應(yīng)值的影響不是簡單的線性關(guān)系，二次項(xiàng)B2、C2對響應(yīng)值影響很大，交互項(xiàng)影響較小。

2.3.2 魚粉響應(yīng)面分析 根據(jù)回歸方程，得到圖1響應(yīng)面圖，此圖是響應(yīng)值魚油得率Y對應(yīng)自變量A、B、C構(gòu)成的三維空間圖，其中每個(gè)響應(yīng)面代表2個(gè)變量間的相互作用，此時(shí)第3個(gè)變量為恒定值即零水平值。從圖1中可見，浸提溫度與浸提時(shí)間、浸提溶劑與浸提時(shí)間的交互作用對響應(yīng)值的影響不顯著；在浸提時(shí)間一定時(shí)，浸提溫度與浸提溶劑的交互作用與得率呈較為平緩的拋物線關(guān)系，顏色變化也不明顯，從等高線接近圓形可看出，兩因素的交互作用對魚油得率影響不顯著[18]。從影響程度來說，浸提時(shí)間對魚油得率的影響最大，表現(xiàn)為曲線相對較陡；浸提溶劑對魚油得率的影響相對較小，表現(xiàn)為隨著浸提溶劑的改變，響應(yīng)值變化相對較小。3個(gè)因素對魚油得率的影響大小依次為浸提時(shí)間＞浸提溫度＞浸提溶劑。當(dāng)浸提時(shí)間或浸提溶劑一定時(shí)，魚油得率隨著浸提溫度的升高先增后減，說明溫度太高，不利于魚油的浸提。可能的原因是60～65℃時(shí)，溫度的升高有利于石油醚的揮發(fā)；當(dāng)溫度為65～70℃時(shí)，反應(yīng)體系中各個(gè)指標(biāo)穩(wěn)定，不會(huì)隨著溫度升高產(chǎn)生明顯變化，所以魚油得率不會(huì)繼續(xù)增加，而且此時(shí)反應(yīng)體系中雜質(zhì)的增多會(huì)阻礙魚油的浸出，造成魚油得率增速變緩。魚油得率隨著時(shí)間延長有顯著的增加。浸提溶劑為石油醚時(shí)，魚油得率較大。

2.3.3 魚粉浸提參數(shù)的優(yōu)化與驗(yàn)證 為進(jìn)一步確認(rèn)浸提工藝的最優(yōu)條件，根據(jù)軟件對擬合的回歸方程進(jìn)行優(yōu)化，得到魚粉的最優(yōu)浸提條件的參數(shù)分別為：溶劑為石油醚，溫度為64.4℃，時(shí)間為3.5h，在此條件下，魚油得率為19.5%±0.028%。用此最優(yōu)提取條件進(jìn)行驗(yàn)證，考慮到實(shí)際可操作性，選擇溶劑為石油醚，溫度為64℃，浸提時(shí)間為3.5h，得到魚粉中魚油得率為19.4%±0.874%，與理論值較為接近，此時(shí)魚油的提取率高達(dá)95.6%，表明此二次回歸模型對優(yōu)化魚粉魚油的浸提是可行的。而魚粉中蛋白的含量變?yōu)?8.0%±0.251%，達(dá)到國標(biāo)[6]中特級品的要求。

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)先運(yùn)用單因素實(shí)驗(yàn)確定了溫度、時(shí)間、溶劑是影響魚粉中魚油得率的主要因素，并且確定了各個(gè)因素的合適水平；然后通過響應(yīng)面中的Box-Benhnken Design法建立了二次回歸模型，再利用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對該模型進(jìn)行方差檢驗(yàn)，優(yōu)化了各個(gè)因素的水平。根據(jù)該模型得出了魚粉浸提魚油的最優(yōu)條件：溶劑為石油醚，溫度為64℃，時(shí)間為3.5h，在此條件下，魚油得率為19.4%±0.874%；此時(shí)魚油的提取率達(dá)到了95.6%。同時(shí)，用該模型得到的預(yù)測值和實(shí)際值也比較接近，說明回歸方程能夠較真實(shí)的反映各個(gè)因素的影響。因此用響應(yīng)面對魚粉中魚油浸提條件的優(yōu)化是可行的。

[1]侯麗萍.我國魚粉行業(yè)淺析[J].飼料博覽，2006（1）：22-23.

[2]曹霞，曹瑾玲.魚粉的研究現(xiàn)狀及展望[J].農(nóng)產(chǎn)品加工，2011（4）：69－75.

[3]李登洲，許本波，江洪波.萃取法生產(chǎn)使用魚粉的加工工藝研究[J].科技技術(shù)（學(xué)術(shù)研究），2007（21）：100－104.

[4]潘光，李恒慶，宋毅倩，等.魚粉行業(yè)惡臭污染物產(chǎn)生與成分分析探討[J].中國環(huán)境管理干部學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，19（4）：88－91.

[5]陳翠蓮，黃承德，申斌.魚品種及加工方式對魚粉質(zhì)量的影響[J].廣東飼料，2010，19（9）：32－34.

[6]朱碧英，毛秀珍，毋瑾超，等.不同溫度的有機(jī)溶劑分提對鳀魚魚油得率及脂肪酸組成的影響[J].東海海洋，2004，22（1）：70－75.

[7]李曉川，王聯(lián)珠，譚樂義，等.GB/T 19164－2003魚粉[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2003.

[8]孟慶祥，任麗萍，郭望山，等.GB/T 24318－2009杜馬斯燃燒法測定飼料原料中總氮含量及粗蛋白質(zhì)的計(jì)算[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

[9]張?zhí)K，李麗蓓，范志影，等.GB/T 6433－2006飼料粗脂肪測定方法[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

[10]師景雙，王成忠，趙乃峰，等.溶劑法浸提小麥胚芽油的溶劑殘留及回收問題的研究[J].糧油加工，2010（8）：17－19.

[11]田國元，劉輝.幾種常見廢有機(jī)溶劑的回收利用[J].重慶環(huán)境科學(xué)，2002，24（5）：78－79.

[12]孟凡勝，陳淑沂，孫延軍，等.GB/T 6435－2006飼料中水分和其他揮發(fā)性物質(zhì)含量的測定[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

[13]武潤仙，楊林，何一帆，等.GB/T 6438－2007飼料中粗灰分的測定[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007.

[14]王順民，湯斌，余建斌，等.優(yōu)化菜籽皮可溶性膳食纖維提取工藝[J].中國糧油學(xué)報(bào)，2011，26（9）：98－103.

[15]吳維煇，何綺霞.魚粉的質(zhì)量現(xiàn)況和分析[J].廣東飼料，2010，19（6）：44－45.

[16]江洲，李廬峰，吳成業(yè)，等.魚油的提取與精制技術(shù)探討[J].福建水產(chǎn)，2006（3）：60－64.

[17]彭士明，施兆鴻，侯俊利.海水魚脂類營養(yǎng)與飼料的研究進(jìn)展[J].海洋漁業(yè)，2010，32（2）：218－224.

[18]Muralidhar R V，Chirumanila R R，Marchant R，et al.A response surface approach for the comparison of lipase production by candida cylindracea using two different carbon sources[J].Biochemistry Engineering Journal，2001（9）：17－23.