南极磷虾油酶解法提取工艺研究

南极磷虾油酶解法提取工艺研究
徐晓斌;李俊玲;杨阳;李颖;王世立
【摘要】以复合蛋白酶为工具酶,研究采用酶解法从南极磷虾中提取油脂.采用单因素实验研究酶用量、酶解温度和酶解时间对南极磷虾油提取率的影响.在单因素实验基础上,采用响应面法进行工艺优化,得到最佳酶解条件为:中性环境,酶用量
0.13％,酶解温度43.8℃,酶解时间4.9h;在此条件下,南极磷虾油提取率为96.06％.所得南极磷虾油磷脂含量为28.7％,虾青素含量为150mg/kg,DHA含量为
8.99％,EPA含量为16.90％.
【期刊名称】《中国油脂》
【年(卷),期】2015(040)005
【总页数】4页(P5-8)
【关键词】南极磷虾油;复合蛋白酶;酶解;磷脂;虾青素;多不饱和脂肪酸
【作者】徐晓斌;李俊玲;杨阳;李颖;王世立
【作者单位】山东省医药生物技术研究中心,济南250062;济南大学-山东省医学科学院医学与生命科学学院,济南250200;山东省医药生物技术研究中心,济南250062;山东省医药生物技术研究中心,济南250062;济南大学-山东省医学科学院医学与生命科学学院,济南250200;山东省医药生物技术研究中心,济南250062;济南大学-山东省医学科学院医学与生命科学学院,济南250200;山东省医药生物技术研究中心,济南250062
【正文语种】中文
【中图分类】TS224;TQ644
南极磷虾油是南极磷虾相关产品中营养功效和附加值都很高的产品。

南极磷虾油主要营养成分是磷脂、DHA、EPA、虾青素[1]。

研究表明，南极磷虾油在预防心血
管疾病[2-4]、促进大脑发育[5]、延缓衰老、缓解痛风和类风湿关节炎[6]等方面具有显著功效。

目前南极磷虾油的提取方法主要有有机溶剂法[7-9]、超临界CO2萃取法[10]和酶解法[11]。

酶解法是近几年新兴的提油工艺，其原理是利用蛋白酶酶解作用使脂质与蛋白质分离，从而使虾油释放出来[11]。

酶解法具有很多优点：①适用于含水量较高的原料，不需要将原料干燥，可降低原料干燥成本；②操作条件温和，所得产品质量高；③酶解后的下脚料如蛋白质可以进一步利用。

目前国内将酶解法应用到南极磷虾油提取的研究较少，因此有必要对南极磷虾油酶解法提取工艺进行研究。

本文以复合蛋白酶为工具酶，研究了复合蛋白酶在中性环境下，不同酶用量、酶解温度和酶解时间对南极磷虾油提取率的影响，优化南极磷虾油酶解法提取工艺。

1.1 实验材料
南极磷虾(大连远洋渔业集团公司提供)；复合蛋白酶(吉宝(青岛)生物科技有限公司)；脂肪酸甲酯标准品(上海甄准生物)；乙醇、石油醚均为分析纯。

EMS-3A加热型磁力搅拌器(天津欧诺仪器有限公司)；DL-6000B型离心机(上海
安亭科学仪器厂)；DK-S22型水浴锅(上海精宏实验设备有限公司)；OBS-1200型旋转蒸发仪(上海泉杰仪器有限公司)；SHB-Ⅲ型真空泵(郑州长城科工贸有限公司)；GC9750型气相色谱仪(浙江福立分析仪器有限公司)。

1.2 实验方法
1.2.1 南极磷虾脂肪含量测定
参照GB/T 5009.6—2003《食品中脂肪的测定》。

1.2.2 酶解法制备南极磷虾油
将100 g冷冻南极磷虾置于4℃条件下解冻，用组织搅碎机搅成匀浆；保持原中
性环境，加入复合蛋白酶，放入水浴锅中保温酶解，期间每隔30 min搅拌1次；酶解一段时间后分别加入60 mL乙醇、120 mL石油醚进行萃取，萃取时间为30 min；合并两次萃取液并分装入50 mL离心管，3 000 r/min离心10 min，吸取最上层有机相，用旋转蒸发仪在62℃条件下减压蒸馏，获得南极磷虾油。

1.2.3 南极磷虾油相关指标测定
磷脂含量测定，参照GB/T 5537—2008《粮油检验磷脂含量测定》；虾青素含量测定，基于美国食品药品监督管理局官方网站备案资料；脂肪酸组成，参照GB/T 17376—2008《动植物油脂脂肪酸甲酯的制备》和GB/T 17377—2008《动植物油脂脂肪酸甲酯的气相色谱分析》。

2.1 南极磷虾脂肪含量
经测定，南极磷虾原料中脂肪含量为6.34%。

2.2 单因素实验
2.2.1 酶用量对提取率的影响
设置酶用量梯度为0、0.05%、0.10%、0.15%和0.20%，固定其他酶解条件为：酶解温度45℃，酶解时间5 h，原中性环境，研究酶用量对南极磷虾油提取率的
影响。

结果见图1。

由图1可知，随酶用量增加，南极磷虾油提取率逐渐提高，当酶用量为0.10%时
提取率达到98.00%，之后提取率变化不再明显。

因此，复合蛋白酶的最佳用量为0.10%。

2.2.2 酶解温度对提取率的影响
设置酶解温度梯度为30、35、40、45、50、55℃和60℃，固定其他酶解条件为：酶用量0.10%，酶解时间5 h，原中性环境，研究酶解温度对南极磷虾油提取率的影响。

结果见图2。

由图2可知，随酶解温度升高，南极磷虾油提取率逐渐提高，当酶解温度升至50℃时提取率达到最大99.85%，之后提取率逐渐降低。

温度越高，越有助于酶解反应的进行，但过高的温度会使酶失活，不利于酶解反应的进行。

因此，复合蛋白酶的最佳酶解温度为50℃。

2.2.3 酶解时间对提取率的影响
设置酶解时间梯度为1、2、3、4 h和5 h，固定其他酶解条件为：酶用量0.10%，酶解温度50℃，原中性环境，研究酶解时间对南极磷虾油提取率的影响。

结果见
图3。

由图3可知，随酶解时间的延长，南极磷虾油提取率逐渐提高，酶解4 h时提取
率达到99.22%，之后提取率变化不再明显。

一定范围内，时间越长，酶解反应进行得越彻底，当时间足够，酶解反应已进行完全，提取率不再变化。

因此，最佳酶解时间为4 h。

2.3 响应面优化实验
在单因素实验基础上，在原中性环境下，以酶用量(A)、酶解温度(B)和酶解时间(C)为因素，南极磷虾油提取率为响应值，采用Box-Behnken设计方案做响应面优化实验，因素水平见表1，响应面实验设计及结果见表2，方差分析见表3。

利用Design-Expert软件进行二次多元回归拟合得到南极磷虾油酶解法提取过程
各因素对提取率影响的回归方程为：
提取率=95.26+2.28A+1.50B+3.21C-0.83AB-0.41AC-1.37BC-1.82A2-1.71B2-2.22C2
由表3可知，该方程模型P<0.000 1，差异显著(P<0.05)；失拟项P=0.250
5>0.05，差异不显著，回归方程拟合度较好。

由F检验得到因素贡献率为酶解时间>酶用量>酶解温度。

Design-Expert软件计算得出南极磷虾油酶解法提取的最佳条件为：在中性环境
下，酶用量0.13%，酶解温度43.8℃，酶解时间4.9 h，此条件下的南极磷虾油提取率为96.02%。

在最佳条件下对模型进行3次验证，所得南极磷虾油提取率平均值为96.06%，与模型较吻合。

提取率高于周长平等[11]用碱性蛋白酶和中性蛋白酶双酶酶解南极磷虾所得油脂提取率(64.52%)，及曹文静等[12]用混合溶剂法从干燥虾粉中提取磷虾油的提取率(89.1%)。

2.4 相关指标分析
对在最佳酶解条件下所得南极磷虾油相关指标进行测定得出，南极磷虾油磷脂含量为28.7%，虾青素含量为150 mg/kg。

与曹文静等[12]用混合溶剂法获得的南极磷虾油的磷脂含量(29.13%)相当，但低于孙甜甜等[7]用95%乙醇萃取法获得的南极磷虾油的磷脂含量(35.59%)。

这可能是由于南极磷虾油提取率较高，在获得磷脂的同时获得了更多的甘油三酯。

南极磷虾油脂肪酸组成测定结果见表4。

由表4可知，南极磷虾油中不饱和脂肪酸占总脂肪酸的63.59%，含量较高，其中多不饱和脂肪酸(PUFA)占39.82%，n-6 PUFA与n-3 PUFA的比为1∶6.88，n-3 PUFA含量很高。

世界卫生组织推荐的膳食中n-6 PUFA与n-3 PUFA的比值为(5～10)∶1[13]，而当今人们饮食习惯下，n-6 PUFA一般过量，而n-3 PUFA严重不足。

因此，额外摄入富含n-3 PUFA的南极磷虾油可以有效调节日常饮食中n-6 PUFA与n-3 PUFA摄入比例失衡的问题。

通过单因素实验和响应面优化实验，得出利用复合蛋白酶在中性环境下，酶解法提取南极磷虾油的最佳酶解条件为：酶用量0.13%，酶解温度43.8℃，酶解时间4.9 h。

在最佳酶解条件下，南极磷虾油的提取率可以达到96.06%。

南极磷虾油中多不饱和脂肪酸含量为39.82%，DHA含量为8.99%，EPA含量为16.90%，磷脂含量为28.7%，虾青素含量为150 mg/kg。