鉀法提取淡水魚內臟魚油的工藝

黃蘋，魏曉倩，袁美蘭，趙利，江勇，白春清

國家淡水魚加工技術研發分中心（南昌），江西科技師范大學生命科學學院（南昌 330013）

我國水產品資源十分豐富，年產量高達6 445.33萬t[1]，淡水魚產量為3 123.59萬 t，各種水產品加工產生的副產物占水產品總量的40%～60%，而副產物中內臟的質量又占了一大半[2]。若將這些下腳料棄之不用，會造成資源的浪費，同時又對環境造成污染。近年來，人們逐漸意識到必須綜合利用現有資源，提高水產品的利用價值；同時低值水產品及其副產物的開發利用不斷吸引著食品、生物、醫藥等各個領域學者的探究[3]。眾所周知，四大家魚是鰱魚、青魚、草魚和鳙魚，其中青魚和草魚個頭比較大，其內臟粗魚油含量高達30%～55%，非常適合用于魚油的提取。

雖然人體中能夠通過α-亞麻酸合成DHA，但是合成速度緩慢，因此需要從食物中額外補充。魚油是EPA和DHA等n-3多不飽和脂肪酸最豐富的天然來源，具有很高的營養價值，具有公認的抗炎特性[4-5]。Di Nunzio等[6]還提出EPA和DHA都具有抗氧化作用，尤其是DHA。研究表明，魚油中的營養物質具有幫助人體調節血脂，提高免疫力，預防老年癡呆，提高記憶力等多種功能[7-9]。適當補充魚油，還可以預防一些心血管疾病[10]。此外，Burcu等[11]通過魚油（FO）治療改善了由順鉑（CP）引起的生化和組織學改變，表明魚油（FO）可預防CP的負面眼病。同時，已有研究證實這些添加了魚油的食品具有魚油同樣的生理功能，所以添加了魚油的食品成為了歐美市場上需求增長速度最快的食品之一[12]。

目前國內有關魚油提取方法的研究報道較多，比較成熟的魚油提取工藝有稀堿水解法、蒸煮法，酶解法和溶劑萃取法等，而近30年發展起來的超臨界流體萃取則主要是用來分離EPA和DHA，一般粗提取比較常見的還是鉀法和酶解法[13]。作為魚內臟粗魚油的提取，我國最常用的還是稍加改進過的淡堿水法——鉀法，即用氫氧化鉀和硝酸鉀代替傳統水解工藝中的氫氧化鈉和氯化鈉，由于鉀鹽是傳統農業肥料，再加上內臟魚油提取過程中會產生廢渣、廢液，里面含有大量的氨基酸、蛋白質等有機物，是一種很不錯綠色肥料。涂宗財等[14]采用鉀法提取草魚魚油并分析了其脂肪酸組成，結果發現得到的魚油具有良好的品質。蔡彬新等[15]用鉀法提取大黃魚內臟魚油的工藝研究中，考慮了魚油易酸敗變質的特點，優化了提取工藝，結果發現影響魚油提取的因素主次順序為pH、水解時間、KCl用量和水解溫度，最佳工藝為料液比1∶1、pH 8.0、水解溫度60 ℃、水解時間30 min、KCl用量6%、鹽析時間15 min，在最佳條件下魚油提取率為83.03%。

采用鉀法提取淡水魚內臟中的魚油，利用單因素試驗和正交試驗優化提取條件，以期為淡水魚內臟的再利用提供研究基礎。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

1.1.1 試驗材料

新鮮淡水魚混合內臟，購于南昌經開區樂買佳超市，除去膽囊、魚鰾及腸內消化物，清洗干凈并瀝干，絞碎并混合均勻后放入冰箱冷凍以備用。

1.1.2 試驗試劑

氫氧化鉀（分析純），上海山浦化工有限公司；硝酸鉀（分析純），天津市大茂化學試劑廠；蒸餾水。

1.1.3 試驗儀器

JJ-2型組織搗碎勻漿機，江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司；HR2168飛利浦攪拌機，珠海經濟特區飛利浦家庭電器有限公司；HZF-A1000電子分天平，福州華志科學儀器有限公司；FA1004電子天平，上海舜宇恒平儀器有限公司；HH-601恒溫水浴鍋，江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司；PHS-3C型精密pH計，上海儀電科學儀器股份有限公司；TDL-5A離心機，上海菲恰爾分析儀器有限公司；FCD-217SE海爾臥式冷藏冰柜，青島海爾特種冰柜有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 魚油得率的計算

魚油得率=魚油質量/原料內臟質量×100% （1）

1.2.2 鉀法提取魚油工藝單因素試驗

不過這種節奏讓我注意到晚上在城市的街頭發生的事情。有一天晚上,我看到一個女人一邊奔跑一邊哭泣,她有著什么樣的故事呢?到了明天,她這段傷心的奔跑會像我微信中的步數一樣消失嗎?我在馬路邊看到一個男子彎腰嘔吐,兩個朋友扶著他。這讓我想起一個人租房子住的那段時光,從來不敢喝太多酒,怕一個人寂寞死在出租房而無人知曉。

稱取20 g內臟于250 mL錐形瓶，按一定液固比（mL/g）向錐形瓶中加蒸餾水，再用20%的氫氧化鉀調節pH，攪拌均勻后置于一定溫度（T）下水浴加熱，保溫水解一段時間（t1），加入一定量的硝酸鉀鹽析保溫一段時間（t2），然后在4 500 r/min下趁熱離心15 min，分離出上層油脂，計算粗魚油得率。

以魚油的得率作為評價指標，分別研究液固比、pH、水解溫度、水解時間、硝酸鉀用量以及鹽析時間對魚油得率的影響。

1.2.2.1 pH對魚油得率的影響

試驗條件：液固比1.5∶1（mL/g），水解溫度70℃，水解時間40 min，硝酸鉀用量為內臟質量的5%（1.0 g），鹽析時間15 min，pH分別為6，7，8，9和10。

1.2.2.2 液固比對魚油得率的影響

初始pH 7，水解溫度70 ℃，水解時間40 min，硝酸鉀用量為內臟質量的5%（1.0 g），鹽析時間15 min，液固比分別為1∶1，1.5∶1，2∶1，2.5∶1和3∶1（mL/g）。

1.2.2.3 水解溫度對魚油得率的影響

液固比1.5∶1（mL/g），初始pH 7，水解溫度分別為50，60，70，80和90 ℃，水解時間40 min，硝酸鉀用量1 g，鹽析時間15 min。

液固比1.5∶1（mL/g），初始pH 7，水解溫度70℃，水解時間分別為30，40，50，60和70 min，加1 g硝酸鉀，鹽析時間15 min。

1.2.2.5 鹽用量對魚油得率的影響

液固比1.5∶1（mL/g），初始pH 7，水解溫度70℃，水解時間30 min，硝酸鉀加入量分別為0.4，0.6，0.8，1.0和1.2 g，鹽析時間15 min。

1.2.2.6 鹽析時間對魚油得率的影響

液固比1.5∶1（mL/g），初始pH 7，水解溫度70℃，水解時間30 min，硝酸鉀用量1 g，鹽析時間分別為10，20，30，40和50 min。

1.2.3 正交試驗

為了能進一步縮小最佳工藝的條件范圍，根據單因素試驗的結果，排除了水解時間因素后，選擇pH、液固比、水解溫度、鹽用量以及鹽析時間這5個因素作為正交試驗因子。以魚油得率為評價指標，采用L16(45)正交試驗設計，因素水平見表 1。

表1 因素水平

2 試驗結果與分析

2.1 pH對魚油得率的影響結果

pH對魚油得率的影響結果見圖1。由圖1可知，隨著pH的升高，魚油得率先增大后減小。當pH為7時，魚油得率最高，為29.76%，說明pH中性時，有利于魚油從脂肪組織中釋放出來。隨著堿性的增加，魚油會發生皂化反應從而被水解，導致魚油得率降低。因此，提取魚油的最適pH初步確定為7。這一結果與劉峰等[16]從大麻哈魚脂肪線中提取魚油的研究中得到的最適pH 8有一定的差異，這可能是由于原料不同所導致的。

圖1 pH對魚內臟魚油得率的影響

2.2 液固比對魚油得率的影響結果

液固比對魚油得率的影響結果見圖2。由圖2可知，隨著液固比的增加，魚油得率先呈現一定的上升趨勢，但當液固比達到3∶1（mL/g）時，魚油得率開始顯著下降。物料中添加一定量的水，有利于脂肪分子的釋放，當達到某一平衡，脂肪提取完全。液固比增大，減少了鹽與物料的接觸，同時由于水分對油脂氧化作用有影響，水分含量累積到一定的量時，則水中的溶氧量及表面積增加，從而促進油脂的氧化作用，油脂發生氧化分解，則魚油的得率就會下降[17-18]。在液固比為1.5∶1（mL/g）時魚油得率與2∶1（mL/g）和2.5∶1（mL/g）相比并沒有顯著性差異，因此，魚油提取最佳液固比初步定為1.5∶1（mL/g）。

圖2 液固比對魚油得率的影響

2.3 水解溫度對魚油得率的影響結果

水解溫度對魚油得率的影響結果見圖3。由圖3可知，魚油得率隨著水解溫度升高先增大后減小，在80℃時魚油得率最高。這說明溫度的升高有利于魚油成分的釋放，從而提高魚油得率；但當溫度升高到某一程度時，魚油則發生氧化水解，使得率下降。有研究表明溫度每升高10 ℃，氧化速率加快將近一倍，而且溫度過高，不飽和脂肪酸的穩定性會大大降低，脂肪酸的氧化加速，不僅會影響脂肪的色澤和品質，從能量的角度考慮，也會增加能耗[19-20]。而且單因素方差分析結果表明，70 ℃下魚油得率與80 ℃之間并無顯著性差異，因此確定最佳溫度為70 ℃。這與劉峰等[16]和吝少偉[21]的研究結果基本一致。

圖3 水解溫度對魚油得率的影響

2.4 水解時間對魚油得率的影響結果

水解時間對魚油得率的影響結果見圖4。由圖4可知，水解60 min時，魚油得率達到最大值，水解時間低于或高于60 min，魚油得率均降低。這是由于水解時間較短時，水解不夠充分，不能使魚油充分釋放，導致魚油得率較低；而水解時間過長又會造成魚油的氧化分解，因此得率反而下降，品質也會降低[22]。雖然水解時間對魚油得率有一定影響，但經過單因素方差分析，發現水解時間對魚油得率影響較小，各水解時間下魚油得率的差異不顯著，因此從實際生產成本考慮，選擇最佳水解時間30 min。

圖4 水解時間對魚油得率的影響

2.5 鹽用量對魚油得率的影響結果

鹽用量對魚油得率的影響結果見圖5。由圖5可知，魚油的得率隨著硝酸鉀用量的增加先增大后緩慢減小。這是因為采用鉀法提取的粗魚油中含有水、蛋白殘渣、皂化物等雜質，加入硝酸鉀后，有利于皂化物的鹽析，破壞乳化油，水溶液比重增大，粗魚油含水量減少，從而改善粗魚油的質量，增大提油率；而鹽濃度過高時，皂化物形成的膠體發生解析，乳化現象加重，從而使提油率下降[23]。硝酸鉀用量為1 g時，魚油得率最高。因此，確定硝酸鉀用量最佳值1 g即5%。這與王海磊等[24]在提取鰱魚內臟油時，KNO3用量為5%時得率最大的研究結果一致。

圖5 鹽用量對魚油得率的影響

2.6 鹽析時間對魚油得率的影響結果

鹽析時間對魚油得率的影響見圖6。由圖6可知，隨著鹽析時間的延長，得率先增大后下降。這可能是由于一定的鹽析時間有助于魚油從乳狀液中分離出來，從而使得率增大；而鹽析時間延長，會加重油脂乳化，并促進其氧化分解，使魚油得率下降，且品質降低[25]。綜合分析后選擇鹽析時間30 min。

圖6 鹽析時間對魚油得率的影響

2.7 正交試驗結果

正交試驗結果及極差分析表見圖表2。由圖2極差可知，影響提油率的主要因素分別是水解溫度、pH、液固比，而鹽析時間對結果的影響處于中等水平，次要因素是鹽用量，即各因素的影響大小順序為水解溫度＞pH＞液固比＞鹽析時間＞鹽用量，提油最佳工藝組合為A2B1C1D3E4，即pH 7，液固比1.25∶1（mL/g），水解溫度60 ℃，鹽用量5%（1 g），鹽析時間40 min。在此條件下進行驗證試驗，魚油得率為39.5%。

表2 正交試驗結果與極差分析表

3 結論

以常見淡水魚類內臟為原料，采用鉀法提取魚內臟中的魚油，以得率為評價指標，對魚內臟提取魚油的影響因素進行了研究。通過單因素試驗和正交試驗得到魚油提取的最佳工藝條件：pH 7，液固比1.25∶1（mL/g），水解溫度60 ℃，水解時間30 min，鹽析時間40 min，鹽用量為內臟質量的5%（1 g）。在此條件下魚油得率為39.5%。