趙淑靜，汪有先，何 云，包建強(上海海洋大學(xué) 食品學(xué)院，上海水產(chǎn)品加工及貯藏工程技術(shù)研究中心，上海201306)

甲魚隸屬鱉科，又名中華鱉、王八[1]。甲魚全身都是寶，不同部位具有不同的保健功能[2]，醫(yī)療保健能效更是早在3 000多年前的《神農(nóng)本草經(jīng)》中就有記載[3]。據(jù)研究表明，魚油中的ω-3系多不飽和脂肪酸(PUFA)頗為豐富[4]。甲魚油中不僅含有較多的鋅、鐵等微量元素[5]，還含有豐富的不飽和脂肪酸：亞麻酸、亞油酸、花生四烯酸、二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA) 。由于甲魚油脂肪酸不飽和程度極高，其具有健腦明目、保護(hù)視網(wǎng)膜、促進(jìn)膽固醇的代謝、降壓降脂、抗炎消腫、提高免疫力、延緩衰老等藥食兼用的特殊功效[6]，所以添加了甲魚油的保健品一直備受人們青睞。

目前，對甲魚油的研究并不多，關(guān)于甲魚油的文獻(xiàn)也比較少，但隨著養(yǎng)殖技術(shù)的成熟，養(yǎng)殖模式的改進(jìn)，全球甲魚養(yǎng)殖產(chǎn)量呈直線上升的趨勢，從2005年的14萬t增長到2014年的34.1萬t[7]，加工過程中出現(xiàn)的副產(chǎn)物也隨之增多。據(jù)報道，每加工1萬t魚可得到0.2萬t魚骨、肉、內(nèi)臟等廢棄物，可以從中提取200 t魚油。

關(guān)于魚油的提取方法目前常用的有酶解法[8]、淡堿水解法[9]、超臨界CO2萃取法[10]等，其中酶解法和淡堿水解法提取的魚油不僅質(zhì)量會受到有機溶劑的影響，還存在污染環(huán)境等問題，而超臨界CO2萃取法是具有“綠色”特性的提取方法。Ferdosh等[11]采用超臨界CO2萃取金槍魚魚頭中的油脂，發(fā)現(xiàn)ω-3 PUFA占總脂肪的22.30%。甲魚油類似魚油，可以參照魚油的提取方法。本文以甲魚四肢根部脂肪為原料，選擇超臨界CO2萃取法萃取甲魚油，通過正交試驗確定甲魚油萃取的最佳工藝參數(shù)，并對甲魚油的基本理化性質(zhì)和脂肪酸組成進(jìn)行分析，可為甲魚下腳料的綜合開發(fā)利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

甲魚四肢根部的黃色脂肪塊(寧波明鳳漁業(yè)有限公司)。原料脂肪解凍絞碎之后每25 g封裝于塑料自封袋中，于-50℃儲存?zhèn)溆谩?/p>

CO2(純度>99.9%)，食品級，上海利旦工業(yè)氣體有限公司；Supelco 脂肪酸甲酯混標(biāo)(純度>99%)；甲醇、正己烷為色譜純；氫氧化鈉、無水乙醇、無水硫酸鈉、無水乙醚、冰乙酸、碘化鉀、淀粉、韋氏試劑、酚酞、磷酸等，均為分析純。

Speed SFE-2超臨界萃取儀，美國 Applied Separations公司；H1850R高速冷凍離心機；R250B旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀；Agilent 6890N-5975C氣相色譜儀，安捷倫科技有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 甲魚油萃取工藝

稱取新鮮甲魚脂肪塊25 g左右放入50 mL萃取釜中，打開冷凝系統(tǒng)使溫度降到5℃，檢查設(shè)備的氣密性，設(shè)定萃取溫度和出口閥溫度，打開CO2、N2儲氣罐閥門，設(shè)定萃取壓力，靜態(tài)萃取10 min，打開出口閥收集萃取的甲魚油，同時在出氣閥處放置氮吹儀，減少甲魚油與空氣的接觸。精確稱量甲魚油質(zhì)量，計算萃取率。萃取率=甲魚油質(zhì)量/原料中脂肪質(zhì)量×100%。

由于設(shè)備的限制，CO2流量控制在1.6 kg/(h·g)，且最大萃取壓力不能超過45 MPa。

1.2.2 甲魚脂肪塊基本成分的測定

采用105℃烘箱干燥法測定水分含量，具體參照GB 5009.3—2016；采用索氏抽提法測定粗脂肪含量，具體參照GB 5009.6—2016；采用高溫灼燒法測定灰分含量，具體參照GB 5009.4—2016。

1.2.3 甲魚油理化性質(zhì)測定

過氧化值：參照 GB 5009.227—2016；酸值：參照 GB 5009.229—2016；碘值：參照GB/T 5532—2008 (韋氏法)；水分及揮發(fā)物：參照GB 5009.236—2016。

1.2.4 甲魚油脂肪酸組成分析

樣品甲酯化[12]：取甲魚油0.1 g，加5 mL 0.5 mol/L 氫氧化鈉甲醇溶液、100 μL內(nèi)標(biāo)(10 mg/mL十九烷酸氯仿溶液)于圓底燒瓶中，100℃水浴中加熱回流10 min，直至無油滴，然后加3 mL三氟化硼甲醇溶液反應(yīng)5～10 min，最后加入2 mL正己烷冷凝回流2 min，取出冷凝裝置將回流瓶冷卻至室溫后加10 mL飽和氯化鈉溶液混合并將其移入具塞試管中，反復(fù)沖洗回流瓶3次，將洗液一并倒入具塞試管中靜置，加入5 mL飽和NaCl溶液混合。待分層后吸取上層溶液用 0.22 μm 微孔過濾膜過濾后，于4℃下保存，待氣相色譜分析。

氣相色譜條件：色譜柱為SP-2560毛細(xì)管柱(100 m×0.25 mm×0.2 μm)，柱流量1.0 mL/min；初溫70℃，以50℃/min的速率升高到140℃，再以4℃/min的速率升高到180℃，最后以3℃/min的速率升高到225℃；載氣為高純氮氣(純度99.99%)；進(jìn)樣口溫度250℃；分流比45∶1；進(jìn)樣量1 μL。

2 結(jié)果與分析

2.1 甲魚脂肪塊基本成分(見表1)

表1 甲魚脂肪塊基本成分 %

由表1可知，甲魚四肢根部脂肪塊中粗脂肪含量高達(dá)86.66%，可作為甲魚油提取的良好原料。

2.2 超臨界CO2萃取甲魚油單因素試驗

2.2.1 萃取壓力對甲魚油萃取率的影響

在萃取溫度50℃、萃取時間 5 h的條件下，不同萃取壓力條件下甲魚油的萃取率變化如圖1所示。

圖1 萃取壓力對甲魚油萃取率的影響

由圖1可知，在選定的萃取壓力范圍內(nèi)，隨著萃取壓力的增加，甲魚油的萃取率逐漸增加。這是因為壓力改變了CO2的密度及溶解能力[13]，致使甲魚油的萃取率隨萃取壓力持續(xù)增加，但當(dāng)萃取壓力增加到一定程度時，CO2對溶質(zhì)的溶解能力增加緩慢，繼續(xù)增壓不僅達(dá)不到預(yù)期的效果，可能反而會降低溶解性，且由于設(shè)備的限制，不能超過45 MPa。故萃取壓力選為 35～45 MPa。

2.2.2 萃取溫度對甲魚油萃取率的影響

在萃取壓力40 MPa、萃取時間5 h的條件下，不同萃取溫度條件下甲魚油萃取率變化如圖2所示。

由圖2可知，當(dāng)萃取溫度在45～50℃時，甲魚油萃取率隨著萃取溫度的升高而增加，而在50～60℃范圍內(nèi)時，隨著萃取溫度的升高，萃取率逐漸降低。這可能是因為溫度過高降低了超臨界流體的密度，使物質(zhì)的溶解度降低而不利于萃取[14]。 為了保護(hù)甲魚油的生物活性物質(zhì)，不易采用太高的溫度。故萃取溫度選為45～55℃。

2.2.3 萃取時間對甲魚油萃取率的影響

在萃取溫度50℃、萃取壓力40 MPa條件下，不同萃取時間條件下甲魚油萃取率變化如圖3所示。

圖3 萃取時間對甲魚油萃取率的影響

由圖3可知，在選定的萃取時間范圍內(nèi)，萃取率隨著萃取時間的延長而增加，但當(dāng)萃取時間達(dá)到5 h后，萃取率增加曲線趨于平緩。綜合考慮，萃取時間選為4～6 h。

2.3 超臨界CO2萃取甲魚油正交試驗

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，選取萃取壓力(A)、萃取溫度(B)、萃取時間(C)作為正交試驗因素，以甲魚油萃取率為指標(biāo)，采用 L9(34)正交試驗設(shè)計，正交試驗因素水平編碼見表2，正交試驗方案及結(jié)果見表3。

表2 正交試驗因素水平編碼

表3 正交試驗方案及結(jié)果

由表3可知，超臨界CO2萃取甲魚油過程中，各因素對萃取率影響大小依次為：萃取溫度>萃取壓力>萃取時間，即萃取溫度對甲魚油的萃取率影響最大，萃取壓力次之，萃取時間最小。得到超臨界CO2萃取甲魚油的最佳工藝條件為A3B3C2，即萃取溫度55℃、萃取壓力45 MPa、萃取時間5 h。在最佳條件下得到甲魚油萃取率為96.42%，比酶解法[8]高出了26.37%。

2.4 甲魚油的理化性質(zhì)(見表4)

由表4可知，在最佳條件下超臨界CO2萃取法得到的甲魚油外觀呈淺黃色，澄清透明，稍有魚腥味，各項指標(biāo)均達(dá)到粗魚油行業(yè)一級標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到保健食品的要求。

表4 甲魚油的理化性質(zhì)

2.5 甲魚油的脂肪酸組成

對萃取的甲魚油進(jìn)行氣相色譜分析，測定其脂肪酸組成，結(jié)果見表5。

表5 甲魚油的脂肪酸組成 %

由表5可知，甲魚油共測出33種脂肪酸，單不飽和脂肪酸所占比例最高的是油酸，多不飽和脂肪酸以亞油酸為主，其中DHA和EPA總量達(dá)到了10.94%，且測得的油酸、EPA等的含量同陶軼松[8]、韓玉謙[15]等測定結(jié)果相近。研究發(fā)現(xiàn)，富含ω-3 PUFA的魚油對降低兔子血中的膽固醇有明顯的效果[16]，因此及時補充含有ω-3 PUFA的魚油對人體健康有很大的益處[17]。

3 結(jié) 論

(1)采用單因素試驗結(jié)合正交試驗對甲魚油的超臨界CO2萃取工藝進(jìn)行優(yōu)化，得到最佳工藝條件為萃取壓力45 MPa、萃取溫度55℃、萃取時間5 h。在最佳工藝條件下，甲魚油萃取率為96.42%。

(2)采用超臨界CO2萃取技術(shù)得到的甲魚油品質(zhì)較好，各項指標(biāo)均達(dá)到了粗魚油行業(yè)一級標(biāo)準(zhǔn)，外觀呈淺黃色，澄清透明，具有輕微魚腥味；整個過程不使用有機溶劑，安全性高。

(3)采用超臨界CO2萃取法得到的甲魚油中含33種脂肪酸，不飽和脂肪酸含量達(dá)到79.97%，含有人體必需脂肪酸α-亞麻酸、亞油酸。其中單不飽和脂肪酸含量為49.85%，多不飽和脂肪酸含量為30.12%，DHA和EPA總量為10.94%。

[1] 滕瑜，張雙靈，王彩理.中華鱉系列產(chǎn)品的研究開發(fā)[J].農(nóng)產(chǎn)品加工(學(xué)刊),2012(4):119-121.

[2] 劉彥,劉承初. 甲魚的營養(yǎng)價值與保健功效研究[J].上海農(nóng)業(yè)學(xué)報,2010,26(2):93-96.

[3] CHEN Z X, ZHENG J C, JIANG Y L.A new iridovirus isolated from soft -shelled turtle[J].Virus Res,1999,63(1/2): 147-151.

[4] MOOMAND K, LIM L T. Effects of solvent andn-3 rich fish oil on physicochemical properties of electrospun zein fibres[J].Food Hydrocoll,2015,46:191-200.

[5] 劉桂林,聶向庭,張福娥,等.甲魚脂肪酸和微量元素含量的分析及其抗氧化作用研究[J]. 營養(yǎng)學(xué)報,2000, 22 (4):325-327.

[7] 趙興武.中國漁業(yè)統(tǒng)計年鑒[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2014: 30-31.

[8] 陶軼松,吳芮,包建強.酶解法制備甲魚油工藝研究[J].食品與發(fā)酵工業(yè),2016, 42(3):182-187.

[9] 張偉偉,陸劍鋒,焦道龍,等. 鉀法提取斑點叉尾鮰內(nèi)臟油的工藝研究[J]. 食品科學(xué),2009,30(24):42-46.

[10] DAVARNEJAD R, KASSIM K M, ZAINAL A, et al. Extraction of fish oil by fractionation through supercritical carbon dioxide[J]. J Chem Eng Data, 2008, 53(9): 2128-2132.

[11] FERDOSH S, SARKER M Z I, RAHMAN N N N A, et al. Supercritical carbon dioxide extraction of oil fromThunnustonggolhead by optimization of process parameters using response surface methodology[J]. Korean J Chem Eng,2013,30(7):1466-1472.

[12] 張靜,陶寧萍,朱清澄,等. 秋刀魚內(nèi)臟磷脂的化學(xué)特性研究[J]. 中國油脂,2017,42(8):28-31,81.

[13] 鄧鵬,孫文佳,徐同成,等. 超臨界CO2法萃取花生油腳中磷脂工藝條件的優(yōu)化[J].中國食物與營養(yǎng),2017,23(1):55-59.

[14] 楊慶利,禹山林,秦松. 超臨界CO2流體萃取海濱錦葵籽油的工藝條件優(yōu)化[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2009,25(5):253-257.

[15] 韓玉謙,隋曉,蔣新,等.超臨界 CO2萃取甲魚油的研究[J].中國油脂,2003,28(10):33-35.

[16] SAHENA F, ZAIDUL I S M, JINAP S, et al. Fatty acid compositions of fish oil extracted from different parts of Indian mackerel (Rastrelligerkanagurta) using various techniques of supercritical CO2extraction[J]. Food Chem,2010,120(3):879-885.

[17] UDANI J K, RITZB W. High potency fish oil supplement improvesomega-3 fatty acid status in healthy adults: an open-label study using a web-based, virtual platform[J]. Nutr J,2013,12(1):1-5.