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索氏提取南极磷虾粗脂肪

[导读]采用索氏提取法从南极磷虾中提取粗脂肪,分别考察提取溶剂、提取温度、提取时间和提取溶剂体积比对南极磷虾粗脂肪得率的影响。

多不饱和脂肪酸是对人体健康起重要作用的一类脂肪酸, 具有抗炎症、降低胆固醇水平、预防动脉粥样硬化等功能[1-3]。其中,ω-3 系列的 α-亚麻酸(18:3)和 ω-6 系列的亚油酸(18:2)是人体必需脂肪酸,需要从食物中摄取。鱼类等水产品中富含 ω-3 多不饱和脂肪酸[4]。鱼油作为保健食品在 20世纪 90 年代开始流行,随着人们对鱼油保健功能认识的不断发展完善,鱼油作为保健食品的需求迅速增加。但是,在如今全球渔业资源衰退的背景下,鱼类的捕捞有所限制,因此,为了满足人们对 ω-3多不饱和脂肪酸的需求,ω-3 多不饱和脂肪酸的新来源亟需开发。2012 年 11 月北欧海洋油脂会议指出南极磷虾是 ω-3 多不饱和脂肪酸的新来源。南极磷虾广泛分布于南极海域,是地球最大的单种生物资源之一,目前储量大约有 5 亿吨。南极海洋生物资源管理委员会指出,每年的南极磷虾捕捞量应控制在 400 万吨,但是,目前南极磷虾的年捕捞总量仅有 20 万吨左右,远远低于其控制量[5]。由此可见,南极磷虾的生物储量十分充足且开发前景巨大。

南极磷虾的脂肪具有很高的营养价值,尤其是南极磷虾油中富含人类所必需的二十碳五烯酸(eicosapntemacnioc acid, EPA)和二十二碳六烯酸(docosehexaenoie acid, DHA)[6-8]。已有研究表明南极磷虾油在预防心血管疾病、促进大脑发育、提高记忆力、延缓衰老、缓解痛风和类风湿关节炎等方面具有显著功效[9-11]。因此,提取开发南极磷虾油不仅有重要的经济价值,而且具有重要的社会意义。 目前,我国对于南极磷虾的研究处于起步阶段,本研究采用索氏提取法在不同条件下提取南极磷虾粗脂肪,采用单因素试验结合响应曲面优化提取工艺,得到最佳参数组合。最后,采用气相色谱(gas chromatography,GC)法分析南极磷虾粗脂肪中的脂肪酸组成,为有效利用南极磷虾资源提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

南极磷虾肉由辽宁省大连市海洋渔业集团提供,于-20℃冰箱保存;正己烷、无水乙醇、乙酸乙酯和石油醚购于自南京化学试剂有限公司;37 种脂肪酸甲酯混合标准品购于美国 Sigma 公司;其他的化学试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

Heidolph Laborota 4000 真空旋转蒸发仪 德国 Heidolph 公司;LyoQuest-55 真空冷冻干燥机 西班牙 Telstar 公司;BL-220H 分析天平 日本 Shimadzu 公司;GC-2010Plus 日本岛津公司。

1.3 方法

1.3.1 样品处理

将剁碎后的南极磷虾肉放置于真空冷冻干燥仪中干燥,然后将冷冻干燥后的虾肉用打粉机打碎、研磨成均匀的虾粉后置于-20 ℃冰箱保存[12]。

1.3.2 索氏提取法制备南极磷虾粗脂肪

参照国标 GB/T 14772-2008 食品中粗脂肪的测定的主要步骤,使用索氏提取法对虾粗脂肪进行提取。单因素实验中分别改变提取温度、提取时间、提取溶剂的种类以及体积比来考察各因素对于虾粗脂肪得率的影响。脂肪得率的计算公式如式(1)所示。

1.3.3 脂肪酸组成的气相色谱分析

1.3.3.1 样品处理

取虾粗脂肪样品(50mg)加入 3ml 0.5 mol/L 氢氧化钠-甲醇溶液,在 55℃水浴锅中回流 20 分钟,加入 3ml 13%三氟化硼甲醇,在 55℃水浴锅中继续回流 20 分钟,然后加入 1ml 正己烷进行萃取。最后加入饱和 NaCl 溶液,分层后取上清液脱水后用于 GC 分析。

1.3.3.2 色谱条件

色谱柱:SP 2560 (0.25mm×100m,0.2μm);FID 检测器,柱温:140-220℃(5℃/min),进样口温度:260℃,检测器温度:285℃;柱前压力,空气:40 kPa、氢气:400 KPa;载气:高纯氮气(99.999%)。利用 37 种脂肪酸甲酯混合标准品判断各峰对应的脂肪酸,结合峰面积归一化法计算其相对含量。脂肪酸含量的计算见式(2):  

2 结果分析

2.1 最佳提取溶剂的选择

南极磷虾中含有较高比例的双性脂质(磷脂)[13],选用极性较大的有机溶剂(乙酸乙酯、无水乙醇)和极性较弱的有机溶剂常用的有机溶剂(石油醚、正己烷)进行组合可较充分地将不同极性的虾粗脂肪提取出来。设计在 80℃条件下分别采用石油醚-乙酸乙酯(2:1,v/v)、正己烷-乙酸乙酯(2:1,v/v)、正己烷-无水乙醇(2:1,v/v)各提取 5h。从表 1 可以看出,使用正己烷-无水乙醇(2:1,v/v)的提取效果最好。这是主要是利用相似相溶的原理,由正己烷将南极磷虾的非极性油提取出来[14],而无水乙醇亲水性较强的特性,而且具有消除乳化作用,有利于油游离出来。另一方面,由于正己烷和无水乙醇均属于低毒试剂,在食品工业上可以应用。因此,选择正己烷-无水乙醇(2:1,v/v)为提取溶剂。

3 结论

本研究采用索氏提取法提取南极磷虾粗脂肪,首先通过单因素实验,分别考察提取温度、提取时间、提取溶剂以及溶剂比对南极磷虾油提取率的影响。根据单因素结果,确定正己烷-无水乙醇为提取溶剂,选择提取温度、提取时间和溶剂比为主要因素进行响应面优化实验,最终得出最佳工艺条件为:提取温度,80℃;提取溶剂比:正己烷-无水乙醇(3.5:1,v/v);提取时间:5.4h。在最佳条件下,南极磷虾油的提取率可达到 12.32%。通过气相色谱分析法鉴定出南极磷虾粗脂肪中含有 29 种脂肪酸,其中多不饱和脂肪酸含量达到 37.65%且以 DHA 与 EPA 为主,不饱和脂肪酸占 57.47%,饱和脂肪酸占 43.53%且以棕榈酸为主。

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