李　代，楊利偉，張春枝(.遼寧省大連海洋漁業(yè)集團(tuán)公司，遼寧大連　63; .大連工業(yè)大學(xué)生物工程學(xué)院，遼寧大連　6034 )

不同預(yù)處理方法對海參卵類胡蘿卜素提取效果的影響

李代1，楊利偉2，張春枝2
(1.遼寧省大連海洋漁業(yè)集團(tuán)公司，遼寧大連116113; 2.大連工業(yè)大學(xué)生物工程學(xué)院，遼寧大連116034 )

摘要:分別采用超聲波、堿皂化和脂肪酶對海參卵進(jìn)行預(yù)處理，研究了預(yù)處理工藝對類胡蘿卜素提取率的影響。結(jié)果表明，采用脂肪酶對海參卵進(jìn)行預(yù)處理后再行提取，有效成分的提取率大幅度增加，類胡蘿卜素提取率提高了49.4%。預(yù)處理工藝條件為:脂肪酶用量100 U/g，35℃條件下反應(yīng)35 min。提取率為81.7%。

關(guān)鍵詞:海參卵;類胡蘿卜素;預(yù)處理

0　引言

海參卵是海參加工過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物，隨著我國海參產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，有關(guān)海參卵的研究開發(fā)也引起廣泛關(guān)注［1-3］。類胡蘿卜素是存在于海參卵細(xì)胞中的脂溶性色素，一般應(yīng)采用有機溶劑萃取法提取，同時可采用超聲法、酶法、微波法等輔助提取［4］。本論文以海參卵為原料，以類胡蘿卜素為代表，研究預(yù)處理工藝對活性成分提取效果的影響。由于海參卵中含有大量的脂肪，且脂肪溶于有機溶劑，勢必對類胡蘿卜素有效提取乃至后續(xù)的分離造成不良影響。因此，本研究采用超聲法促進(jìn)細(xì)胞破碎，皂化法和脂肪酶解法去除脂肪，以期提高海參卵活性成分的提取效果。

1　試驗

1.1材料

凍鮮海參卵，大連棒棰島海產(chǎn)企業(yè)集團(tuán)有限公司;脂肪酶，肇東市北方酶制劑有限公司;其他試劑均為分析純。

1.2試驗方法

1.2.1海參卵活性物質(zhì)的提取

采用有機溶劑萃取法［5］提取。稱取海參卵10 g，加入乙酸乙酯100 mL，40℃提取3 h。

1.2.2超聲預(yù)處理

分別稱取海參卵10 g，加入乙酸乙酯100 mL，在不同超聲功率下處理不同時間，然后按“1.2.1”方法提取。

1.2.3皂化法預(yù)處理

分別稱取海參卵10 g，加入不同量堿液，在不同溫度下皂化處理。皂化處理后，離心取沉淀，加入100 mL乙酸乙酯，按“1.2.1”方法提取。

1.2.4酶法預(yù)處理

分別稱取海參卵10 g，加入不同量酶液，在不同溫度下酶解。酶反應(yīng)結(jié)束后，離心取沉淀，加入乙酸乙酯100 mL，按“1.2.1”方法提取。

1.2.5類胡蘿卜素的分析方法

采用分光光度法［6］，提取液在類胡蘿卜素最大吸收波長450 nm波長下測定吸光值。

w=OD450DV/Em

式中: w為類胡蘿卜素質(zhì)量分?jǐn)?shù)，μg/g; OD450為吸光值; D為稀釋倍數(shù); V為提取溶劑體積，mL; E為百分消光系數(shù)，此處取值0.25; m為原料質(zhì)量，g。

1.2.6類胡蘿卜素提取率計算公式

2　結(jié)果與分析

2.1超聲預(yù)處理對提取效果影響

超聲波可以促進(jìn)細(xì)胞破碎，提高胞內(nèi)有效成分的溶出率。超聲功率對類胡蘿卜提取效果的影響見圖1，超聲時間對類胡蘿卜提取效果的影響見圖2。圖1顯示，超聲功率大于70 W時，類胡蘿卜素的提取率下降。圖2顯示，超聲時間超過40 min時類胡蘿卜素的提取率下降。

類胡蘿卜素為長碳鏈結(jié)構(gòu)，一般由40個碳原子構(gòu)成。有鏈狀結(jié)構(gòu)和環(huán)狀結(jié)構(gòu)，中間為多不飽和烴雙鍵結(jié)構(gòu)，主鏈的兩側(cè)和頂端帶有不同的官能團(tuán)。海參卵中的類胡蘿卜素主要為β-胡蘿卜素和蝦青素，它們結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，易受環(huán)境因素影響。超聲功率過大或處理時間過長，都會導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)破壞。因此，選擇超聲功率70 W處理40 min比較合理。

圖1　超聲功率對類胡蘿卜素提取效果影響Fig.1　Effect of ultrasonic power on extraction of carotenoids

圖2　超聲時間對類胡蘿卜素提取效果影響Fig.2　Effect of ultrasonic time on extraction of carotenoids

2.2皂化處理對提取效果影響

皂化法可以去除脂肪，實現(xiàn)類胡蘿卜素的高效提取［7］。

2.2.1皂化用堿對提取效果影響

選取皂化常用的堿液，0.2 mol/L NaOH和0.2 mol/L Na2CO3，按一定終濃度加入堿液，皂化反應(yīng)溫度40℃，皂化時間1 h。對比兩種堿液在不同堿濃度的預(yù)處理效果，結(jié)果見圖3。圖中顯示，皂化用NaOH的效果要優(yōu)于Na2CO3，并且按照加堿量為2.4 μg/g皂化時，提取效果最好。

圖3　不同堿及用量對類胡蘿卜素提取效果影響Fig.3　Effect of different alkali on extraction of carotenoids

2.2.2皂化時間對提取效果影響

以0.2 mol/L NaOH為皂化用堿，皂化溫度40℃，考察皂化時間對預(yù)處理結(jié)果的影響。結(jié)果見表1。表中顯示，皂化時間短，皂化不充分，釋放的游離類胡蘿卜素較少，導(dǎo)致分析測定結(jié)果偏低。皂化時間過長，可能導(dǎo)致對類胡蘿卜素結(jié)構(gòu)有所破壞。選擇皂化時間為50 min時較為適宜。

表1　皂化時間對類胡蘿卜素提取結(jié)果的影響Tab.1　Effect of saponify time on extraction of carotenoids

2.2.3皂化溫度對提取效果影響

以0.2 mol/L NaOH為皂化用堿，皂化時間為50 min，選擇不同的溫度進(jìn)行皂化試驗，考察皂化溫度對預(yù)處理效果的影響。結(jié)果見表2。表2顯示，皂化溫度為40℃時效果較好。

表2　皂化溫度對類胡蘿卜素提取效果影響Tab.2 Effect of saponify temperature on extraction of carotenoids

2.3酶處理對提取效果影響

酶法脫脂可以減少或消除表面活性劑的使用，脫脂均勻、徹底，無污染，更環(huán)保［9］。

2.3.1酶反應(yīng)時間對提取效果影響

采用脂肪酶處理海參卵，加酶量為100 U/g。選擇20、25、30、35、40 min為反應(yīng)時間，反應(yīng)溫度35℃，結(jié)果見表3。表中顯示，反應(yīng)時間短，酶反應(yīng)不徹底，反應(yīng)時間過長，類胡蘿卜素測定值降低，故選擇35 min為酶法提取的酶反應(yīng)時間。

表3　酶反應(yīng)時間對類胡蘿卜素提取效果影響Tab.3　Effect of enzymatic reaction time on extraction of carotenoids

2.3.2酶用量對提取效果影響

選擇加酶量為25、50、75、100、125、150 U/g，在35℃反應(yīng)35 min，提取結(jié)果見圖4。圖中顯示，隨著加酶量的提高，類胡蘿卜素測定值隨之增大，當(dāng)加酶量為100 U/g時，類胡蘿卜素測定值達(dá)到最大，繼續(xù)增大加酶量，提取效果沒有明顯增加。因此，選擇加酶量100 U/g。

圖4　加酶量對類胡蘿卜素提取效果的影響Fig.4　Effect of amounts of enzyme on extraction of carotenoids

經(jīng)測定，海參卵中類胡蘿卜素總含量為113.9 μg/g，3種預(yù)處理方法對類胡蘿卜素提取效果影響的比較結(jié)果見表4。采用脂肪酶處理海參卵效果最好，提取率比直接提取法提高了49.4%。

表4　不同方法提取類胡蘿卜素的結(jié)果對比Tab.4 Comparison of different extraction methods

3　結(jié)論

采用脂肪酶對海參卵進(jìn)行預(yù)處理后再行提取，會提高類胡蘿卜素的提取率。脂肪酶預(yù)處理工藝條件為:脂肪酶用量100 U/g，35℃條件下反應(yīng)35 min，提取率為81.7%，提高了49.4%。

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Effect of pretreatment methods on extraction of carotenoids from sea cucumber ovum

LI Dai1，YANG Liwei2，ZHANG Chunzhi2
(1.Liaoning Province Dalian Ocean Fishery Group of Corporations，Dalian 116113，China; 2.School of Biological Engineering，Dalian Polytechnic University，Dalian 116034，China )

Abstract:Methods of ultrasonication，alkali，and lipase were used to pretreat sea cucumber ovum，and their effects on extraction rate of carotenoids were studied.The result showed that the extraction rate of effective components increased greatly after pretreatment with lipase，and the extraction rate of carotenoids increased by 49.4%.The optimal process was the sea cucumber ovum was treated before extraction with 100 U/g of lipase in 35℃for 35 min，and the extraction rate could reach to 81.7%.

Key words:sea cucumber ovum; carotenoids;pretreatment

作者簡介:李代(1979-)，女，工程師;通信作者:張春枝(1963-)，女，教授.

基金項目:國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)項目(2011AA090801).

收稿日期:2015-01-09.

文章編號:1674-1404(2015) 03-0157-03

中圖分類號:TS254.9

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A