南极大磷虾油脂的提取及其脂肪酸组成分析

赵传凯，姜国良，赵 静，田 丹

（中国海洋大学海洋生命学院，山东青岛266003）

南极大磷虾油脂的提取及其脂肪酸组成分析

赵传凯，姜国良*，赵 静，田 丹

（中国海洋大学海洋生命学院，山东青岛266003）

通过单因素实验和正交实验对有机溶剂萃取南极大磷虾油脂的工艺参数进行了优化，并利用气相色谱分析了所提油脂的脂肪酸组成。研究结果表明无水乙醇为南极大磷虾油脂的最佳提取试剂，当提取温度为65℃，时间为3h，料液比为1∶9（w∶v）时，可获得最高提取率为19.60g/100g（干基）。气相分析发现南极大磷虾油脂中含有14种脂肪酸，其中不饱和脂肪酸占34.73%，饱和脂肪酸占65.26%；主要脂肪酸种类包括棕榈酸（29.3%）、二十二酸（20.1%）、油酸（13.7%）、十四酸（11.7%）、二十二碳六烯酸（10.2%）、十六烯酸（7.39%）、亚油酸（2.04%）。

南极大磷虾，虾油，脂肪酸，气相色谱

南极磷虾属于节肢动物门，甲壳纲，磷虾目。生活在南极水域，多达11种。其中数量最多，个体最大的一种称之为南极大磷虾，即平常所称的南极磷虾（Euphausia superba）[1]。南极磷虾是地球上数量最大、繁衍最成功的单种生物资源之一。根据最新估计，南极磷虾的生物量为6.5～10.0亿t[2]。研究表明，南极磷虾营养丰富而全面[3]，Fricke等人[4]研究发现南极磷虾中的脂肪含量占湿重的1～6g/100g，主要的油脂类型包括卵磷脂（PC）、磷脂酰乙醇胺（PE）、甘油三酯（TG）、游离脂肪酸（FFA）和甾醇；使用GLC/MS可确定超过50种脂肪酸。目前，对于南极磷虾中油脂提取工艺的研究还比较少，为此，本文对有机溶剂提取工艺进行了探讨，并对提取物的脂肪酸组成进行分析。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

南极大磷虾 2010年2月于南极海域捕获，冰冻保存，实验前将冰鲜虾取出后，解冻，75℃热风烘干，水分降至5%以下时，机械粉碎；石油醚、环己烷、正己烷、乙酸乙酯、丙酮、无水乙醇、异丙醇 分析纯，天津市广成化学试剂有限公司。

JYL-B050九阳料理机 九阳股份有限公司；Rotavapor R-3旋转蒸发仪 BUCHI；SHZ-D循环水式真空泵 巩义市予华仪器有限责任公司；电热恒温水浴锅 龙口市先科仪器公司；101-1型干燥箱 上海市实验仪器厂；YP2002N电子天平。

1.2 实验方法

1.2.1 提取工艺流程

1.2.2 提取设计方案 采用溶剂提取法提取南极大磷虾中的虾油。以提取剂、提取温度、料液比、提取时间作为影响提取效果的主要因素，以虾油提取率作为衡量提取效果的评价指标。先通过单因素实验选择较优的有机溶剂提取剂，再对其余3个因素分别进行5水平单因素实验，最后进行正交实验，得到虾油提取的最佳工艺条件。

1.2.3 提取率计算 提取率（g/100g）=虾油质量（g）/ [虾粉质量（g）×100]。

1.2.4 脂肪酸成分分析 委托山东省分析测试中心，依据GB/T17376-2008、GB/T17377-2008对提取物中的脂肪酸组成进行分析。

2 结果与讨论

2.1 提取试剂对提取效果的影响

在温度为45℃，料液比为1∶5，浸泡时间为3h的条件下，依据文献[5-8]，选择石油醚（20℃下实验）、环己烷、正己烷、乙酸乙酯、丙酮、无水乙醇、异丙醇7种试剂进行提取，每组实验重复3次，求平均值，结果见图1。

图1 提取试剂对提取效果的影响Fig.1 Effect of extraction solvent on extraction yield

从图1可知，无水乙醇的提取率最高（15.40± 0.10）g/100g。而且乙醇的价格相对便宜，安全性更高，残溶对人身体健康影响较小，因此选择无水乙醇作为提取试剂。

2.2 提取温度对提取效果的影响

在料液比为1∶7.5，浸泡时间为3h的条件下，选取温度为35、45、55、65、75℃进行单因素实验，重复3次，求平均值，结果如图2所示。

由图2可知，在一定范围内提取率与萃取温度成正相关，但是当温度高于65℃以后，提取率增加并不明显，甚至略有下降。原因是随着萃取温度的升高，分子热运动加剧，有利于油脂分子向萃取剂中的扩散；但是当温度过高时（接近沸点），试剂汽化加剧，在虾粉颗粒表面会形成一个汽化层，阻碍了油脂分子的扩散，同时会使有机溶剂的回收率降低，提取成本增加。此外，高温也会对南极大磷虾油质产生负面影响，故选择65℃为最适温度。

图2 提取温度对提取效果的影响Fig.2 Effect of extraction temperature on extraction yield

2.3 提取时间对提取效果的影响

在料液比为1∶7.5，温度为65℃条件下，选取提取时间为1、2、3、4、5h为单因素实验，重复3次，求平均值，结果如图3所示。

图3 提取时间对提取效果的影响Fig.3 Effect of extraction time on extraction yield

从图3可知，浸泡时间在3h以内时，虾油提取率随着时间的延长而增高；当浸泡时间超过3h，提取率随时间的延长并没有明显变化，而趋于平稳。原因是在浸泡初期，料液内外浓度差比较大，扩散迅速，随着时间的推移，内外浓度差逐步缩小，扩散速度变慢，提取率也因此趋于平缓。为提高生产效率，将提取时间定为3h较为合适。

2.4 料液比对提取效果的影响

提取温度45℃，浸泡时间为3h条件下，选取料液比（w∶v）为1∶2.5、1∶5.0、1∶7.5、1∶10、1∶12.5进行单因素实验，每组重复3次，求平均值，结果如图4所示。

图4 料液比对提取效果的影响Fig.4 Effect of ratio of materials and organic solvent on extraction yield

从图4可知，随着料液比值的减少，提取率逐渐提高。原因是料液比越小，料液内外的浓度差值就越大，油脂的提取越充分；但是，过量的提取溶剂会使后期处理的量增大，造成人力与物力资源的浪费，因此，综合考虑各种因素，选择料液比为1∶10为宜。

2.5 正交实验

为提高提取效率，节省资源，降低成本，选取提取时间、提取温度、料液比3因素各3个水平，采用L9（34）正交表进行正交实验，实验设计及结果见表1所示。

从表1分析可知，各因素对提取率的影响顺序为：B（提取时间）＞A（提取温度）＞C（料液比）。从极差分析得出最佳组合为A3B3C3，但从提取率的直接效果来看，最佳组合为第9组A3B3C2，因此对A3B3C2和A3B3C3进行对比验证实验，得到A3B3C2和A3B3C3提取效率分别是19.60g/100g和19.45g/100g，即最佳组合为提取时间为3h，提取温度为65℃，料液比为1∶9。

表1 正交实验设计及实验结果Table 1 Design and results of orthogonal experiment

2.6 脂肪酸组分分析[9-10]

表2 无水乙醇提取物中脂肪酸组成分析结果Table 2 Analysis of fatty acids component of absolute alcohol extract

通过气相色谱对无水乙醇提取物脂肪酸组成进行分析，共鉴定出14种脂肪酸，其中饱和脂肪酸成分共7种，总含量为65.26%，不饱和脂肪酸成分7种，总含量为34.73%。无水乙醇提取物中含有比较丰富的多不饱和脂肪酸，其中营养价值比较高的DHA含量为10.2%，此外还含有人体必需的多不饱和脂肪酸亚油酸（C18∶2）和亚麻酸（C18∶3），具有一定的营养价值。

有研究报道[11-12]，南极大磷虾油脂中的脂肪酸种类、含量与季节、食物及其生活环境密切相关，在不同海域、不同季节捕获的南极磷虾其脂肪酸会出现种类和含量的巨大差异。因此，此分析结果只适于本批实验样品。此外，由于实验条件限制，某些含量较低（＜0.05%）的脂肪酸种类可能未检出。

3 结论

采用溶剂浸泡法提取南极大磷虾脂溶性成分，通过单因素实验和正交实验，获得的最佳提取工艺为：无水乙醇作为提取剂，提取温度为65℃，提取时间为3h，料液比为1∶9，在最佳提取条件下，提取率为19.60g/100g（干基）。

通过分析无水乙醇提取物中脂肪酸成分，共鉴定出14种脂肪酸组分，饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸各7种，分别占总含量的65.26%、34.73%；主要脂肪酸种类包括棕榈酸（29.3%）、二十二酸（20.1%）、油酸（13.7%）、十四酸（11.7%）、二十二碳六烯酸（10.2%）、十六烯酸（7.39%）、亚油酸（2.04%），具有一定的营养价值。

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Extraction of oil and analysis of its fatty acids component of Antarctic krill

ZHAO Chuan-kai，JIANG Guo-liang*，ZHAO Jing，TIAN Dan
（College of Marine Life Sciences，Ocean University of China，Qingdao 266003，China）

The extraction of oil in Antarctic krill by organic solvent was investigated.Extraction process was studied through single factor’s test and orthogonal experiment，and the optimization conditions of it were listed as follows：the absolute alcohol was suitable as extraction solvent.And the yield was 19.60g/100g（dry basis），when it was extracted at 65℃ for 3h，powder of krill∶complex of organic solvent ratio 1∶9（w∶v）.Fatty acid constituents in krill oil were analyzed and determined by gas chromatography.The main result showed that the major fatty acid constituents were C16∶0（29.3%），C22∶0（20.1%），C14∶0（11.7%）of SFA，C18∶1（13.7%）and C16∶1（7.39%）of MUFA，DHA（10.2%）and C18∶2（2.04%）of PUFA.

Antarctic krill；krill oil；fatty acids；gas chromatography

TS254.1

B

1002-0306（2012）03-0207-03

2011－03－07 *通讯联系人

赵传凯（1986-），男，硕士研究生，研究方向：生物化学。