不同蒸煮方式對南極磷蝦粉蝦青素含量的影響

談佳玉

摘要[目的]研究有機溶劑法提取南極磷蝦粉中蝦青素的條件，并以蝦青素為評價指標，探討不同蒸煮方式對南極磷蝦粉品質(zhì)的影響，確定南極磷蝦最佳蒸煮方式及工藝參數(shù)。[方法]以南極磷蝦為原料，通過單因素試驗及正交試驗分析得到蝦青素提取的最佳工藝條件;研究在不同蒸煮溫度、時間條件下，直接水煮、隔水蒸煮、100℃水煮-直接水煮和100℃水煮-隔水蒸煮4種方式對蝦青素含量的影響。[結(jié)果]蝦青素的最佳提取條件為：無水乙醇為溶劑，浸提時間6h、浸提溫度50℃、料液比1∶20（g/mL）;直接水煮、隔水蒸煮2種單一蒸煮方式在蒸煮溫度70℃、蒸煮時間9min時，所得蝦粉的蝦青素含量都達到最大值，且直接水煮的效果更好，蝦青素含量達到221.58μg/g;與單一方式蒸煮相比，組合方式蒸煮對蝦青素含量的影響更小，南極磷蝦的最佳組合方式是100℃水煮-直接水煮，蒸煮參數(shù)為第1次100℃直接水煮30s，第2次50℃直接水煮9min，最終得到蝦粉的蝦青素含量為253.16μg/g。[結(jié)論]該研究為南極磷蝦粉生產(chǎn)中蒸煮加工提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞南極磷蝦粉;蝦青素;提取;蒸煮方式

中圖分類號S986文獻標識碼A

文章編號0517-6611（2019）01-0190-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.01.056

開放科學（資源服務(wù)）標識碼（OSID）：

南極磷蝦是世界海洋中生物儲備量最大的生物之一，生物量約為6.50億～10.0億t[1]。南極磷蝦蛋白含量較高，氨基酸種類齊全，脂肪酸種類豐富，礦物元素較高[2]，加工生產(chǎn)南極磷蝦粉是南極磷蝦資源開發(fā)利用的主要途徑之一。南極磷蝦粉的一般生產(chǎn)工藝為蒸煮、脫水、干燥[3]。蒸煮是蝦粉加工過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，蒸煮加熱的方式、時間和溫度對產(chǎn)品的出粉率、外觀、營養(yǎng)等各項指標都有影響。因此在實際生產(chǎn)加工過程中，如何合理地選擇加熱方式、控制加熱時間和加熱溫度是改進南極磷蝦粉加工工藝的一個重要方面，使得加熱既能達到蒸煮的目的，又能使磷蝦營養(yǎng)損失最小，最終所得蝦粉品質(zhì)高。挪威阿克公司研發(fā)了一種兩步蒸煮過程生產(chǎn)磷蝦粉的方法：第一階段從磷蝦中除去蛋白質(zhì)和磷脂并作為凝聚物沉淀;第二階段將不含磷脂的磷蝦進行蒸煮，除去殘余的脂肪和蝦青素，最后制得高營養(yǎng)的磷蝦粉[4]。

南極磷蝦粉加工工藝的研究一般以出粉率為評價指標來確定最佳生產(chǎn)工藝及工藝參數(shù)，而蝦粉品質(zhì)質(zhì)量與生產(chǎn)過程、工藝參數(shù)關(guān)系的研究目前報道較少。魚粉加工工藝研究已從產(chǎn)量指標轉(zhuǎn)變?yōu)槠焚|(zhì)質(zhì)量指標的評定，如謝超等[5]以鳀魚魚粉粗蛋白、粗脂肪為指標，優(yōu)化加工過程中蒸煮工藝參數(shù)。蝦青素是評價南極磷蝦粉品質(zhì)的重要指標之一，南極磷蝦粉的蝦青素含量可達到100～300mg/kg[6]。蝦青素分子含有很長的共軛雙鍵[7]，這種特殊的結(jié)構(gòu)使得蝦青素具有不穩(wěn)定性，易受光、熱、酸堿等因素的影響而發(fā)生降解[8]。在蝦粉生產(chǎn)中，蒸煮、干燥的熱加工都會對蝦青素結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，影響蝦粉品質(zhì)。鑒于此，筆者從南極磷蝦粉生產(chǎn)中定量分析其中蝦青素的變化，研究不同蒸煮加工方式對蝦青素含量的影響，減少熱源對蝦青素結(jié)構(gòu)的破壞，對于改進南極磷蝦粉生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)參數(shù)設(shè)置，利用資源生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)蝦粉具有重要的意義。

1材料與方法

1.1試驗材料

南極磷蝦由遼漁集團有限公司提供，捕撈于2015年，原料運至實驗室后-20℃冷凍保存。

1.2試劑與儀器

無水乙醇（分析純），上海國藥試劑有限公司;蝦青素標準品（HPLC≥98%），上海源葉生物科技有限公司;紫外可見分光光度計，上海菁華科技儀器有限公司;鼓風干燥箱，上海一恒科學儀器有限公司。

1.3試驗方法

1.3.1工藝流程。

南極磷蝦→室溫流水解凍→不同方式蒸煮→瀝干水分→105℃烘干至水分含量約10%→粉碎后過40目篩→南極磷蝦粉→提取蝦青素→蝦青素含量測定。

1.3.2蒸煮加工方式。

1.3.2.1直接水煮。取一定量的磷蝦直接放入100、70和50℃的水中恒溫加熱1、3、5、7、9min。

1.3.2.2隔水蒸煮。取一定量的磷蝦裝入厚度小于0.1mm的水煮袋中密封，在100、70和50℃的水中恒溫加熱1、3、5、7、9min。

1.3.2.3100℃水煮-直接水煮。取一定量的磷蝦在100℃分別水煮15、30s后，直接放入70和50℃恒溫加熱1、3、5、7、9min。

1.3.2.4

100℃水煮-隔水蒸煮。取一定量的磷蝦在100℃分別水煮15、30s后，裝入厚度小于0.1mm的水煮袋中密封，在70和50℃的水中恒溫加熱1、3、5、7、9min。

1.3.3南極磷蝦蝦青素提取單因素試驗。

將解凍后南極磷蝦在105℃烘干后粉碎過40目篩得到的蝦粉作為蝦青素提取試驗原料。采用有機溶劑浸提法[9]，選用無水乙醇為提取劑，按一定比例與蝦粉混勻后放入設(shè)定溫度的水浴鍋中，浸提一定時間后取出過濾，取濾液在無水乙醇對蝦青素的最大吸收波長474nm處測定吸光值[10]。分別就浸提時間、浸提溫度、料液比對蝦青素提取效果的影響進行單因素試驗。

1.3.4正交試驗。

根據(jù)單因素的試驗結(jié)果，采用3因素3水平，按L9（34）正交設(shè)計[11]進行蝦青素提取正交試驗，各因素及水平見表1。

1.3.5南極磷蝦蝦青素含量的測定。

將蝦青素標準品用無水乙醇配置成不同濃度的溶液，在474nm處測定吸光值，繪制標準曲線，得到曲線方程y=0.108x+0.0123（R=0.9992）。

將通過不同蒸煮方式加工后得到的磷蝦粉按“1.3.4”正交試驗結(jié)果提取蝦青素，474nm處測定吸光值并根據(jù)曲線方程計算含量。

2結(jié)果與分析

2.1南極磷蝦蝦青素提取的單因素分析

2.1.1浸提時間對南極磷蝦粉蝦青素提取量的影響。

設(shè)定浸提溫度30℃，料液比1∶30（g/mL），浸提時間為2、3、4、5、6、7h，考察浸提時間因素對南極磷蝦粉蝦青素提取量的影響，結(jié)果見圖1。隨著時間的延長，蝦青素提取量逐漸增加，4h后提取量明顯上升，6h達到最高值。

2.1.2浸提溫度對南極磷蝦粉蝦青素提取量的影響。

設(shè)定浸提時間5h，料液比1∶30（g/mL），浸提溫度分別為20、30、40、50、60、70℃，考察浸提溫度對南極磷蝦粉蝦青素提取量的影響，結(jié)果見圖2。蝦青素提取量隨著浸提溫度的升高先逐漸增加后緩慢下降，在浸提溫度為50℃時提取量最大。

2.1.3料液比對南極磷蝦粉蝦青素提取量的影響。

設(shè)定浸提溫度30℃、浸提時間5h，料液比為1∶20、1∶30、1∶40、1∶50、1∶60、1∶70（g/mL），考察料液比對南極磷蝦粉蝦青素提取量的影響。由圖3可知，當料液比為1∶30（g/mL）時，蝦青素提取量最大。

2.2正交試驗結(jié)果分析

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，選取浸提時間（A）、浸提溫度（B）、料液比（C）3個因素進行L9（34）正交設(shè)計，優(yōu)化南極磷蝦粉蝦青素提取條件，試驗設(shè)計及結(jié)果見表2。

從表2中K值可以看出，蝦青素提取條件的最優(yōu)組合為A3B3C1，即浸提時間6h、浸提溫度50℃、料液比1∶20（g/mL），在此條件下蝦青素提取量為105.23μg/g。由表中R值可知各因素影響蝦青素提取效果的順序為B>A>C，即浸提溫度>浸提時間>料液比。

2.2不同蒸煮方式對南極磷蝦粉蝦青素含量的影響

2.2.1單一蒸煮方式。

由圖4、5可知，當南極磷蝦在不同溫度下采用直接水煮和隔水蒸煮方式加工后，最后得到蝦粉中的蝦青素含量都隨著蒸煮時間的延長逐漸增加，且在9min時達到最大值。在100、70、50℃溫度下直接水煮加工后的蝦青素含量差異較大，而隔水蒸煮方式蝦青素含量差異較小。蝦青素對熱性質(zhì)不穩(wěn)定，容易發(fā)生分解或變性，導(dǎo)致提取量的下降[12]，在蒸煮溫度為100℃時，2種方式蒸煮后的蝦青素含量都最低，說明100℃高溫對蝦青素的破壞較大。研究發(fā)現(xiàn)溫度低于70℃時，加熱對蝦青素的破壞影響較小[13]，當蒸煮溫度為70℃時蝦青素含量最大，且在9min條件下達到最大值221.58μg/g（直接水煮）、210.94μg/g（隔水蒸煮）。

2.2.2組合蒸煮方式。

南極磷蝦在100℃直接水煮30s后，分別在70、50℃采用直接水煮與隔水蒸煮，所得蝦粉中蝦青素含量的變化如圖6所示。磷蝦經(jīng)過2次蒸煮加工，蝦粉中蝦青素含量隨蒸煮時間的增加逐漸增大，其中70℃隔水蒸煮、70℃直接蒸煮、50℃隔水蒸煮3種組合方式的蝦青素含量增加較緩慢，50℃直接蒸煮方式的蝦青素含量在蒸煮時間1～3min內(nèi)增長緩慢，在5min后迅速增加，蒸煮9min時達到最大值251.31μg/g。通過4種組合蒸煮方式相比較發(fā)現(xiàn)，100℃直接水煮30s后，采用50℃直接水煮進行第二次蒸煮最后所得蝦粉的蝦青素含量最高，而二次加熱選擇50℃隔水蒸煮的組合方式所得蝦粉的蝦青素含量最低。

圖6100℃水煮30s與不同蒸煮方式組合加熱對蝦青素含量的影響

Fig.6Effectsofboilingat100℃for30scombinedwithdifferentcookingmethodsonthecontentofastaxanthin

由圖7可以看出，南極磷蝦經(jīng)過100℃直接水煮15s與70、50℃分別直接水煮與隔水間接蒸煮4種組合方式加熱后，所得蝦粉中蝦青素含量隨著蒸煮時間的增加而增加。其中第2次加熱采用70、50℃直接方式所得蝦粉中蝦青素含量較高，蒸煮效果明顯優(yōu)于隔水蒸煮方式。第2次加熱采用直接水煮方式蒸煮時，在溫度70℃蒸煮的蝦粉蝦青素含量高于50℃，因此100℃直接水煮15s后第2次加熱選擇70℃直接水煮方式對蝦青素破壞影響最小。

采用試驗所選用的8種組合方式進行南極磷蝦蒸煮加熱，在蒸煮時間為9min時，所得蝦粉中的蝦青素含量都達到最高值，將其進行對比如圖8所示。100℃水煮30s后70℃直接水煮與隔水蒸煮后的蝦青素含量相當，其他組合方式中第2次加熱采用直接水煮方式的蝦青素含量都高于間接蒸煮方式，說明直接水煮方式能較好的減少蝦青素的損失。肉類在加熱過程中的明顯變化為水分流失[14]，隨著蒸煮溫度、蒸煮時間的增加，肉組織細胞內(nèi)的游離水釋放出來，失水率增加[15]，含水量降低。蒸煮后磷蝦水分含量與后序干燥時間長短緊密相關(guān)，水分含量越高干燥時間越長，蝦青素受熱時間長則破壞越嚴重。與直接水煮相比，隔水蒸煮傳熱速度慢、受熱不均，加熱相同時間后的磷蝦水分流失較少，導(dǎo)致干燥時間加長，蝦青素在干燥階段破壞嚴重、含量降低。組合蒸煮中第1次沸水煮時間與第2次直接水煮溫度為負相關(guān)關(guān)系，沸水加熱時間長對蝦青素結(jié)構(gòu)破壞較大，若第2次選擇高溫直接水煮則加重了蝦青素的分解，所以第2次選擇較低溫度蒸煮得到的蝦粉蝦青素含量較高;反之，第1次沸水煮時間短，磷蝦失水率低，水分含量高，第2次采用高溫直接水煮方式增加了磷蝦的水分流失，降低磷蝦水分含量，干燥時間減少，蝦粉中蝦青素含量較高。在8種組合方式中，蒸煮效果較好的2種方式為100℃直接水煮30s后50℃直接水煮9min與100℃直接水煮15s后70℃直接水煮。

3結(jié)論

該試驗采用乙醇有機溶劑浸提法提取蝦青素，通過正交

試驗確定提取最佳條件為浸提時間6h、浸提溫度50℃、料液比1∶20（g/mL），在此條件下蝦青素提取量為105.23μg/g。影響浸提效果的因素先后順序為浸提溫度、浸提時間、料液比。通過單一方式蒸煮南極磷蝦的試驗表明，以蝦青素含量為指標，在不同蒸煮溫度下，直接水煮的效果優(yōu)于隔水間接蒸煮;隨著蒸煮時間的延長，蝦青素含量逐漸增加，但7min后緩慢增加到9min時達到最高值，單一方式蒸煮南極磷蝦的最優(yōu)條件是70℃直接水煮9min，在此條件下的蝦青素含量為221.58μg/g。對比8種不同組合蒸煮方式發(fā)現(xiàn)，第1次沸水煮時間與第2次蒸煮溫度呈負相關(guān)關(guān)系，沸水加熱時間長，第2次選擇較低溫度蒸煮得到的蝦粉蝦青素含量較高，反之亦然。最佳組合蒸煮方式為100℃直接水煮-直接水煮，蒸煮參數(shù)為：第1次100℃直接水煮30s，第2次50℃直接水煮9min，最終得到蝦粉的蝦青素含量為253.16μg/g。與單一方式蒸煮相比，組合方式蒸煮對蝦青素含量的影響更小，最終得到蝦粉的蝦青素含量較高，因此在南極磷蝦蒸煮加工中，可選擇兩次直接水煮的組合蒸煮方式進行加工。

參考文獻

[1]黃洪亮，陳雪忠，馮春雷.南極磷蝦資源開發(fā)現(xiàn)狀分析[J].漁業(yè)現(xiàn)代化，2007，34（1）：48-51.

[2]劉麗，劉承初，趙勇，等.南極磷蝦的營養(yǎng)保健功效以及食用安全性評價[J].食品科學，2010，31（17）：443-447.

[3]趙偉，劉建君，蘇學鋒，等.南極磷蝦粉制備新工藝研究[J].食品研究與開發(fā)，2014，35（13）：65-68.

[4]阿克海洋生物股份公司.制備磷蝦粉的方法：CN200880112125.6[P].2010-09-08.

[5]謝超，孫如寶.優(yōu)質(zhì)鳀魚魚粉蒸煮工藝技術(shù)的優(yōu)化研究[J].糧食與飼料工業(yè)，2008（10）：32-33.

[6]孫來娣，高華，劉坤，等.南極磷蝦粉中蝦青素的提取[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2013，39（3）：196-201.

[7]高新征，黃東愛，鄔強，等.蝦青素生產(chǎn)及其生物合成途徑的研究進展[J].海南醫(yī)學學報，2013，19（1）：141-144.

[8]ZHAOLY，CHENF，ZHAOGH，etal.Isomerizationoftrans-astaxanthininducedbycopper（II）ioninethanol[J].Journalofagriculturalandfoodchemistry，2005，53（24）：9620-9623.

[9]王紅霞，楊雯，田洪，等.雨生紅球藻中蝦青素的提取及穩(wěn)定性研究[J].中國食品添加劑，2015（2）：101-106.

[10]于曉.南極大磷蝦（Euphausiasuperba）蝦青素制備與理化性質(zhì)的研究[D].青島：中國海洋大學，2013.

[11]董紅敏，李素清，牛小勇，等.正交實驗優(yōu)化川明參多糖超聲提取工藝[J].食品工業(yè)科技，2014，35（8）：306-309，322.

[12]張曉燕，劉楠，周德慶.正交試驗優(yōu)化南極磷蝦殼中蝦青素提取工藝研究[J].食品工業(yè)，2013，34（4）：12-15.

[13]張影霞，武利剛，羅志輝，等.蝦青素的提取及其穩(wěn)定性的研究[J].現(xiàn)代食品科技，2008，24（12）：1288-1291.

[14]孫麗，夏文水.蒸煮對金槍魚肉及其蛋白質(zhì)熱變性的影響[J].食品與機械，2010，26（1）：22-25.

[15]鄭皎皎，吳瓊，王垚，等.鯉魚肌肉蒸制過程中的品質(zhì)變化[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2015，41（1）：90-95.