鱖魚內(nèi)臟副產(chǎn)物中魚油的精煉及其品質(zhì)分析

吳永祥 雍 張 王 茵 吳麗萍 胡長玉

(黃山學(xué)院生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，安徽 黃山 245041)

鱖魚(Sinipercachuatsi)是鮨科(Serranidae)鱖屬(SinipercaGill)的魚類，具有較高的經(jīng)濟價值[1-2]。據(jù)統(tǒng)計[3]，2018年鱖魚年產(chǎn)量達到31.59萬t，其市場需求量和養(yǎng)殖規(guī)模逐年遞增。目前，鱖魚主要以鮮食或加工成臭鱖魚等方式進行銷售[4-5]，由此產(chǎn)生約占魚體40%～55%的副產(chǎn)物，其中以內(nèi)臟為主[6]。鱖魚內(nèi)臟含有蛋白質(zhì)、氨基酸、微量元素以及不飽和脂肪酸等營養(yǎng)物質(zhì)[7-8]，有較高的潛在開發(fā)價值。但目前除部分加工成寵物飼料，大多被直接丟棄或掩埋，造成了嚴重的資源浪費和環(huán)境污染[9-10]。

魚內(nèi)臟中以油脂居多，能提取出豐富的魚油，魚油富含的n-3系多不飽和脂肪酸，具有預(yù)防心血管疾病、抗炎、抗腫瘤、維護血脂平衡以及免疫增加等作用[11-14]。內(nèi)臟粗提油往往酸價偏高，存在磷脂、蛋白質(zhì)及色素沉淀等雜質(zhì)，并伴有較重的魚腥味，嚴重影響其品質(zhì)及應(yīng)用價值[15-16]。

目前，國內(nèi)外學(xué)者對鱖魚的研究主要集中在鱖魚發(fā)酵工藝及其質(zhì)構(gòu)特性、揮發(fā)性成分的動態(tài)變化[17-20]，對鱖魚內(nèi)臟副產(chǎn)物中魚油的精煉及品質(zhì)研究仍然缺乏。基于此，研究擬采用蒸煮法提取鱖魚內(nèi)臟副產(chǎn)物中粗魚油，在單因素試驗的基礎(chǔ)上，利用響應(yīng)面設(shè)計試驗對脫膠、脫酸、脫色等關(guān)鍵精煉步驟進行工藝優(yōu)化，確定最佳的精煉條件，并對精煉前后鱖魚魚油的理化指標及脂肪酸組成進行分析，以期為鱖魚內(nèi)臟副產(chǎn)物的有效開發(fā)與利用提供一定的數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮鱖魚內(nèi)臟：由黃山市胡興堂桃花流水食品有限公司提供，保存于-18 ℃?zhèn)溆茫?/p>

碘化鉀：天津博迪化工股份有限公司；

三氯甲烷、硫代硫酸鈉：分析純，國藥集團化學(xué)試劑有限公司；

硫酸、氫氧化鈉、磷酸、重鉻酸鉀：分析純，西隴科學(xué)股份有限公司；

無水乙醇：分析純，上海玻爾化學(xué)試劑有限公司。

1.2 主要儀器與設(shè)備

高速冷凍離心機：Allegra 64R型，貝克曼庫爾特商貿(mào)(中國)有限公司；

電熱恒溫水浴鍋：HWS-28型，上海一恒科學(xué)儀器有限公司；

電子天平：AR124CN型，奧豪斯儀器(常州)有限公司；

濁度計：WGZ-800型，上海昕瑞儀器儀表有限公司；

鼓風(fēng)干燥箱：DKL410C型，北京安捷來勒科技有限公司；

氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用儀：Agilent HP7890-5975C型，美國Agilent公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 鱖魚內(nèi)臟中粗魚油的提取 將鱖魚內(nèi)臟除雜清洗干凈，置于組織搗碎機中搗成糜狀。取一定量內(nèi)臟以料液比1∶5 (g/mL)加入蒸餾水，采用蒸煮法在85 ℃下恒溫提取90 min，靜置冷卻后，取上清液，在以4 000 r/min 離心10 min，加入等體積的熱水?dāng)嚢? min，4 000 r/min 離心10 min得粗魚油[21-22]，置于4 ℃密封保存待用。

1.3.2 酸價的測定 參照GB 5009. 229—2016《食品安全國家標準 食品中酸價的測定》中的熱乙醇指示劑滴定法，略加修改。量取50 mL 95%的乙醇與0.5 mL酚酞指示劑于1號錐形瓶中混勻，稱取油樣于2號錐形瓶中，油樣質(zhì)量記為m。將1號錐形瓶置于90～100 ℃的水浴中加熱至乙醇微沸，用0.1 mol/L NaOH標準滴定液進行滴定，得到中和后的乙醇。將1號錐形瓶中的中和乙醇趁熱倒進裝有油樣的2號瓶中形成懸濁液，置于90～100 ℃的水浴中加熱至乙醇微沸，對熱乙醇懸濁液進行滴定，至滴定終點停止，記錄所消耗標準滴定液的毫升數(shù)，記作V。按式(1)計算酸價。

(1)

式中：

XAV——酸價，mg/g；

V——消耗的標準滴定液體積，mL；

40——NaOH的摩爾質(zhì)量，g/mol；

c——標準滴定液的濃度，mol/L；

m——油樣的質(zhì)量，g。

1.3.3 過氧化值的測定 參照GB 5009. 227—2016《食品安全國家標準 食品中過氧化值的測定》中的滴定法，略加修改。取2 g油樣置于碘量瓶中，加入30 mL CH3Cl3—冰乙酸輕搖混勻，加入1 mL KI震蕩0.5 min并置于暗處3 min，后轉(zhuǎn)移至250 mL錐形瓶，加入100 mL水。用硫代硫酸鈉標準滴定液滴定析出的碘，至淡黃色停止，再加入1 mL淀粉指示劑，繼續(xù)滴定至藍色消失。記錄消耗的標準滴定液的毫升數(shù)，記作V。按式(2)計算過氧化值。

(2)

式中：

X1——過氧化值，g/100 g；

V——消耗的硫代硫酸鈉標準溶液體積，mL；

V0——空白試驗消耗的標準溶液體積，mL；

c——標準滴定液的濃度，mol/L；

0.126 9——與1.00 mL硫代硫酸鈉標準滴定溶液[c(Na2S2O3)=1.000 mol/L]相當(dāng)?shù)牡獾馁|(zhì)量；

m——油樣質(zhì)量，g；

100——換算系數(shù)。

1.3.4 脫色率的測定 取魚油樣品和正己烷溶液，按體積比1∶10混合均勻，以正己烷溶液作為參照，在400～650 nm下進行掃描，發(fā)現(xiàn)其最大吸收峰在448 nm處[9]，故測定魚油在448 nm下的吸光度，并按照式(3)計算脫色率。

(3)

式中：

T——脫色率，%；

A0——魚油處理前的吸光度；

A1——魚油處理后的吸光度。

1.3.5 理化指標的測定

(1) 感官評定：按SC/T 3502—2016執(zhí)行。

(2) 水分及揮發(fā)物含量：按GB 5009. 236—2016中電熱干燥箱法執(zhí)行。

(3) 不溶性雜質(zhì)含量：按GB/T 15688—2008中坩堝式過濾器法執(zhí)行。

(4) 不皂化物含量：按GB/T 5535.2—2008中己烷提取法執(zhí)行。

1.3.6 脂肪酸組成的測定

(1) 魚油甲酯化：稱取10 g精煉前后的鱖魚魚油，加入油重10%的無水硫酸鈉進行干燥。取60 mg干燥后的魚油于試管中，加入4 mL異辛烷溶解試樣，溶解后加入0.2 mL 2 mol/L 氫氧化鉀甲醇溶液，振搖30 s后靜置至澄清。加入1 g硫酸氫鈉，反應(yīng)至有沉淀析出，吸取上清液進行GC-MS分析[23]。

(2) GC條件：采用HP-5MS毛細管柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm)，以不分流進樣，柱流量1 mL/min，進樣量0.5 μL，進樣溫度270 ℃。升溫程序：初溫100 ℃，保持13 min，以10 ℃/min速率升溫至180 ℃，保持6 min，再以1 ℃/min 速率升溫至200 ℃，保持20 min，然后以4 ℃/min 速率升溫至230 ℃，保持10.5 min[23-24]。

(3) MS條件：電子轟擊離子源，電子能量70 eV，掃描范圍m/z為35～450 amu全離子掃描。

1.3.7 魚油精煉工藝單因素試驗

(1) 磷酸體積分數(shù)對魚油品質(zhì)的影響：稱取一定量的粗魚油，水浴加熱至70 ℃，加入粗魚油質(zhì)量1%的不同體積分數(shù)(50%，55%，60%，65%，70%)的磷酸，攪拌均勻后70 ℃水浴1 min，再以10 000 r/min離心10 min，吸出上層油樣，即得脫膠魚油[25]。測定不同體積分數(shù)磷酸下魚油的酸價和過氧化值，考察脫膠過程中磷酸體積分數(shù)對魚油品質(zhì)的影響。

(2) NaOH添加量對魚油品質(zhì)的影響：稱取一定量的粗魚油，加入粗魚油質(zhì)量0.5%，1.0%，1.5%，2.0%，2.5%的4 mol/L NaOH溶液，均勻攪拌，加熱至70 ℃，保溫30 min后冷卻至室溫，以10 000 r/min離心10 min，除去沉淀。加入魚油體積10%的95 ℃熱水，再以10 000 r/min離心5 min，吸出上層油樣，即為脫酸魚油[26]。測定NaOH溶液不同添加量下魚油的酸價和過氧化值，考察脫酸過程中NaOH溶液添加量對魚油品質(zhì)的影響。

(3) 活性白土添加量對魚油品質(zhì)的影響：稱取一定量的粗魚油，水浴加熱至60 ℃，加入魚油質(zhì)量5%，10%，15%，20%，25%的活性白土，攪拌30 min后，以10 000 r/min 離心10 min，吸出上層油樣，即為脫色魚油[23,27]。測定活性白土不同添加量下魚油的酸價和過氧化值，考察脫色過程中活性白土添加量對魚油品質(zhì)的影響。

1.3.8 響應(yīng)面試驗 在單因素試驗的基礎(chǔ)上，選擇磷酸體積分數(shù)、NaOH添加量、活性白土添加量為影響因素，采用Box-Behnken設(shè)計原理，以魚油酸價和過氧化值為評價指標，設(shè)計三因素三水平的響應(yīng)面試驗，依次進行脫膠、脫酸、脫色，以優(yōu)化魚油精煉工藝條件。

1.3.9 濁度的測定 采用臺式濁度儀測定魚油精煉前后的濁度。將蒸餾水通過針筒過濾器進行二次過濾得到零濁度水，加入試樣瓶內(nèi)至十字刻度橫線，并對準試樣座上的白色定位線，調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕，使顯示為零。采用同樣方法用100 UTU福爾馬肼標準溶液進行校準，重復(fù)調(diào)零校準步驟。換用精煉前后的魚油樣品進行測定，讀數(shù)穩(wěn)定后記錄數(shù)值。

1.3.10 黏度的測定 采用毛細管黏度計測定魚油精煉前后的黏度。將毛細管黏度計倒置插入魚油中，用食指堵住另一端的粗管口，用洗耳球連接支管口抽氣吸取魚油，將魚油吸至毛細管最上方圈線，使魚油在兩圈線內(nèi)充分填充，迅速將黏度計豎直放置，靜置等待魚油流下，待魚油液面下降至與第1個圈線相切時，開始計時；待魚油流出第2個圈線后，停止計時。按式(4)計算黏度。

KV=0.009 594×t，

(4)

式中：

KV——運動黏度，mm/s2；

0.009 594——黏度計常數(shù)，mm2/s2；

t——試樣流動時間，s。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

所得數(shù)據(jù)以均值±標準差表示。采用Design-Expert 8.0.6軟件進行響應(yīng)面設(shè)計及方差分析。運用SPSS 18.0統(tǒng)計軟件中單因素方差分析的Duncan’s多重比較法分析數(shù)據(jù)間的顯著差異，P<0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 磷酸體積分數(shù)對魚油酸價和過氧化值的影響

由圖1可知，魚油酸價隨著磷酸體積分數(shù)的增加呈先減小后增大的趨勢，當(dāng)磷酸體積分數(shù)達到55%時，魚油酸價最低，為(6.255±0.163) mg/g，與未添加磷酸的對照組相比，魚油酸價降低了8.35%。相比于對照組，添加磷酸后魚油的過氧化值顯著降低(P<0.05)；當(dāng)磷酸體積分數(shù)為55%，魚油過氧化值達到最低，為(0.325±0.004) g/100 g，過氧化值降低了58.09%。然而，當(dāng)磷酸體積分數(shù)過高時，酸性增強，魚油的氧化程度增大，酸價和過氧化值也隨之增大。綜上，脫膠工藝處理可以有效去除魚油中磷脂類膠體物質(zhì)，使魚油酸價和過氧化值顯著降低，與陳轉(zhuǎn)霞等[28]和李沖沖等[9]對魚油脫膠的研究結(jié)果基本一致。

字母不同表示差異顯著(P<0.05)

2.2 NaOH添加量對魚油酸價和過氧化值的影響

由圖2可知，鱖魚內(nèi)臟粗魚油的酸價和過氧化值均隨著NaOH添加量的增加呈顯著下降的趨勢(P<0.05)。當(dāng)NaOH添加量為2%時，魚油酸價最低，為(3.586±0.338) mg/g，與未添加NaOH的對照組相比(6.504±0.323) mg/g，魚油酸價降低了44.86%；當(dāng)NaOH添加量為1.5%時，魚油過氧化值最低，為(0.572±0.001) g/100 g，與對照組相比，過氧化值降低了28.90%；這可能是由于NaOH添加量增大，堿液與游離脂肪酸能更好地中和，降低了魚油酸價和過氧化值[29]。綜上，NaOH的添加能有效去除魚油中的游離脂肪酸，對鱖魚內(nèi)臟粗魚油脫酸效果顯著。

字母不同表示差異顯著(P<0.05)

2.3 活性白土添加量對魚油酸價、過氧化值和脫色效果的影響

如圖3所示，鱖魚內(nèi)臟粗魚油酸價隨著活性白土添加量的增加呈先下降后上升的趨勢，當(dāng)活性白土添加量達到10%時，魚油酸價達到最低值，為(5.556±0.320) mg/g，與未添加活性白土的對照組相比魚油酸價降低了15.93%。相比于對照組，添加活性白土后魚油的過氧化值顯著降低(P<0.05)；當(dāng)活性白土添加量為15%，魚油過氧化值為(0.537±0.007) g/100 g，過氧化值降低了26.94%。如表1所示，活性白土可以很好地吸附鱖魚內(nèi)臟魚油中的色素類物質(zhì)，隨著活性炭添加量的增多，魚油脫色效果顯著提高，但繼續(xù)增大活性炭的添加量，脫色率反而降低；這可能是活性炭添加過多時，活性炭會快速沉降，降低了吸附表面積，導(dǎo)致脫色率降低[9]。

字母不同表示差異顯著(P<0.05)

2.4 回歸模型的建立

在單因素試驗基礎(chǔ)上，進一步選擇磷酸體積分數(shù)、NaOH添加量、活性白土添加量為考察因素，以魚油酸價(Y1)、過氧化值(Y2)為響應(yīng)值，設(shè)計三因素三水平Box-Behnken試驗，試驗因素與水平設(shè)計見表2，試驗結(jié)果見表3。利用 Design-Expert Ⅴ 8.0.6 軟件進行多元回歸擬合分析，得到回歸方程為：

Y1=1.93+0.15A-0.40B-0.13C+0.27AB+0.95AC+0.021BC+0.60A2+0.044B2+0.21C2，

(5)

Y2=0.16-0.02A-0.014B-0.027C-0.021AB+0.035AC-0.017BC+0.0095A2-0.0055B2+0.01C2。

(6)

表1 活性白土添加量對魚油脫色效果的影響?

表2 Box-Behnken試驗設(shè)計試驗因素與水平表

表3 酸價和過氧化值的響應(yīng)面試驗設(shè)計方案及結(jié)果

2.5 響應(yīng)面試驗的方差分析

表4 酸價的回歸模型方差分析?

過氧化值的回歸模型方差分析結(jié)果見表5。回歸模型P<0.05，表明模型具有顯著性；失擬項P值為0.232 3>0.05，失擬項不顯著，說明未知因素對試驗的結(jié)果影響較小。因此，該模型在試驗范圍內(nèi)，能夠適用于鱖魚內(nèi)臟魚油精煉最佳工藝的分析預(yù)測。經(jīng)統(tǒng)計學(xué)分析可知，在此試驗設(shè)計中，一次項A對魚油過氧化值的影響達到了顯著水平(P<0.05)，C對魚油過氧化值的影響達到了極顯著水平(P<0.01)，交互項AC對魚油過氧化值的影響也達到了顯著水平(P<0.05)，其他因素的影響不顯著。

表5 過氧化值的回歸模型方差分析?

2.6 驗證實驗

利用Design-Expert V 8.0.6軟件對工藝條件進行優(yōu)化，得到鱖魚內(nèi)臟魚油最佳精煉條件：磷酸體積分數(shù)為50%、NaOH添加量為2%、活性白土添加量為15%。采用上述條件進行驗證實驗，測得酸價為(0.94±0.03) mg/g、過氧化值為(0.12±0.01) g/100 g，與酸價預(yù)測值0.951 mg/g、過氧化值預(yù)測值0.116 g/100 g的相對誤差分別為1.68%和3.88%，進一步說明此模型對試驗的擬合度較好，得到的回歸方程在試驗中有實際意義。

2.7 魚油精煉前后品質(zhì)的變化分析

通過測定魚油的感官品質(zhì)、理化指標及物理特性，對鱖魚內(nèi)臟粗魚油和精煉魚油的品質(zhì)進行對比分析，結(jié)果如表6所示。經(jīng)活性白土脫色工藝優(yōu)化，魚油色澤呈亮黃色，澄清透明，達到一級精制魚油的質(zhì)量標準(SC/T 3502—2016)。經(jīng)脫酸工藝優(yōu)化，酸價降低至(0.94±0.03) mg/g，達到一級精制魚油的質(zhì)量標準；精煉后魚油的過氧化值降低至(0.12±0.01) g/100 g，達到二級精制魚油的質(zhì)量標準。經(jīng)脫膠工藝優(yōu)化，不溶性雜質(zhì)和不皂化物的含量顯著降低，達到一級精制魚油的質(zhì)量標準。精煉后魚油的濁度為(5.15±0.07) NTU，相比于精煉前降低了99.07%；精煉后魚油的黏度為(66.52±0.01) mm2/s，相比于精煉前降低了13.79%。以上結(jié)果顯示，鱖魚內(nèi)臟魚油經(jīng)脫膠、脫酸及脫色工藝精制后的感官品質(zhì)、理化指標及物理特性等品質(zhì)特性均得到有效改善，說明該條件下的精煉工藝可行。

表6 魚油精煉前后品質(zhì)的比較

2.8 魚油精煉前后脂肪酸含量的變化

按最佳工藝條件對鱖魚內(nèi)臟魚油進行精煉，并對粗魚油、精煉魚油的脂肪酸組成及含量進行了對比分析，結(jié)果如表7所示。鱖魚內(nèi)臟魚油主要是由C16～C18脂肪酸組成，包括飽和脂肪酸2種、單不飽和脂肪酸3種、多不飽和脂肪酸1種。精煉魚油的不飽和脂肪酸主要為十八碳烯酸(36.73%)和共軛亞油酸(27.02%)，還含有少量的6-十八烯酸、9-十六烯酸，共占總脂肪酸含量的68.25%。鱖魚內(nèi)臟魚油在精煉過程中，各脂肪酸組成及含量變化不明顯，說明精煉過程沒有引起脂肪酸的氧化分解。陳轉(zhuǎn)霞等[28]和林煌華等[29]也有相同的發(fā)現(xiàn)，脫膠、脫酸及脫色等精煉工藝對粗魚油脂肪酸組成及含量的影響不顯著，這可能與殘留物以及皂類的去除有關(guān)。

表7 魚油精煉前后脂肪酸組成的分析

3 結(jié)論

試驗采用蒸煮法提取鱖魚內(nèi)臟副產(chǎn)物中粗魚油，在單因素試驗的基礎(chǔ)上，通過響應(yīng)面法優(yōu)化魚油精煉工藝，得到其最優(yōu)加工參數(shù)：磷酸體積分數(shù)50%，NaOH添加量2%，活性白土添加量15%。在此條件下，預(yù)測值與實際值相符，表明得到的回歸方程在試驗中有實際意義。精制后的鱖魚內(nèi)臟魚油的感官品質(zhì)、理化指標及物理特性等品質(zhì)特性均得到有效改善，達到了水產(chǎn)行業(yè)精制魚油的一級、二級標準(SC/T 3502—2016)。精煉前后魚油的各脂肪酸組成及含量無顯著差異，說明精煉過程沒有引起脂肪酸的氧化分解。研究結(jié)果揭示了鱖魚內(nèi)臟魚油的精煉工藝及其品質(zhì)變化，然而魚油在貯藏過程中具有易氧化的特性，如何增強魚油的抗氧化特性，需要進一步的探索。