不同加工方法对马脂流变特性的影响

王文君+杨志国+张妍+阿迪拉·阿迪力+林敏+杨海燕

摘 要：采用旋转流变仪的定温变速和定速变温两种方法，对酶解、乙酯化、分子蒸馏、超临界CO2萃取4 种加工工艺处理的马脂进行流变特性的分析。结果表明：4 种工艺处理在0 ℃附近出现以相变为主的较大变化，酶解与超临界CO2组、乙酯化与分子蒸馏组的斜率相近，说明不同加工方法马脂中的脂肪酸组成存在一定相似性，且这种在组成上的差异最终导致了相变的温度差异。

关键词：马脂；酶解；乙酯化；分子蒸馏；超临界CO2萃取；流变特性

Effects of Different Processing Methods on the Rheological Properties of Horse Fat

WANG Wenjun1， YANG Zhiguo2， ZHANG Yan1， Adila·Adili1， LIN Min1， YANG Haiyan1，*

（1.College of Food Science and Pharmacy， Xinjiang Agricultural University， ?rümqi 830052， China；

2.Huocheng Junchi Livestock Co. Ltd.， Huocheng 835200， China）

Abstract： A rotational rheometer under two different conditions， fixed temperature and variable speed， and fixed speed and variable temperature， was used to analyze the rheological characteristics of horse fat processed by enzymatic hydrolysis， ethyl esterification， molecular distillation and supercritical CO2 extraction. The results showed that great changes mainly phase transition occurred at a temperature near 0 ℃ during the four processes. Similar slopes were observed between enzymatic hydrolysis and supercritical CO2 extraction groups， and between ethyl esterification and molecular distillation groups， implicating similarity in the fatty acid composition of horse fat produced by different processing methods. On the other hand， the difference in fatty acid composition led to the difference in phase transition temperature.

Key words： horse fat； enzymatic hydrolysis； ethyl esterification； molecular distillation； supercritical CO2 extraction； rheological property

DOI： 10.15922/j.cnki.rlyj.2016.04.006

中图分类号：TS221 文献标志码：A 文章编号：1001-8123（2016）04-0025-05

引文格式：

王文君， 杨志国， 张妍， 等. 不同加工方法对马脂流变特性的影响[J]. 肉类研究， 2016， 30（4）： 25-29. DOI： 10.15922/j.cnki.rlyj.2016.04.006. http：//rlyj.cbpt.cnki.net

WANG Wenjun， YANG Zhiguo， ZHANG Yan， et al. Effects of different processing methods on the rheological properties of horse fat[J]. Meat Research， 2016， 30（4）： 25-29. （in Chinese with English abstract） DOI： 10.15922/j.cnki.rlyj.2016.04.006. http：//rlyj.cbpt.cnki.net

近几年，熏马肉和熏马肠等马肉产品[1-3]越来越受到人们的喜爱，产业化程度也在不断提升，然而，在加工过程中剔除的大量马脂肪的综合利用问题则逐渐受到生产者及学者的关注。因为马脂肪含有某些生物活性成分[4-7]，具有极好的药用价值[8]及美白、易吸收效果[9]，亦可作为保健品和化妆品[10]的首选原料。酶解法[11]、乙酯化法[12]、分子蒸馏法[13-14]及超临界CO2萃取法[15-16]在油脂加工方面的应用为马脂产品的加工多样性创造了更多的可能。但是加工后的油脂存在很大的稳定性问题[17-18]，而通过研究油脂的流变特

性[19-22]可以更好地了解油脂的组成成分及结构构成，为产品加工工艺优化、产品稳定性控制等提供帮助和参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

粗马脂（马鬃、马内脏、皮下组织等产品加工中剔除的马脂）、超临界CO2萃取的马脂 霍城骏驰畜牧有限公司；酶解法制备马脂、乙酯化制备马脂、分子蒸馏[11]

制备马脂 实验室自制。

中性蛋白酶（20 万U/g） 南京庞博生物科技有限公司；液氮 乌鲁木齐市良种站；无水乙醇 天津市致远化学仪器有限公司；氢氧化钠 天津市福晨化学试剂厂；CO2（99.99%） 霍城骏驰畜牧有限公司。

1.2 仪器与设备

76-1A数显玻璃恒温水浴搅拌装置 江苏金坛医疗器械厂；RE-85C旋转蒸发器 郑州长城科工贸有限公司；VKL-70分子蒸馏设备 德国VTA公司；HA420-40-96型超临界萃取装置（四萃二分CO2循环式） 海安

华安超临界设备有限公司；MCR51 SN8089767流变仪

奥地利安东帕（中国）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 流变特性测定

根据样品黏度特点，选用探头型号为DG26.7-SN25968，测量槽型号为24288，探头初始位置140 mm，测量位置1 mm，进样量15 mL。测试方法：1）定温变速：温度梯度为25、20、15、10、5、0 ℃，转速控制为0～600 r/min，记录点50 个，10 s/个；2）定速变温：因为低转速表现出的黏度变化更灵敏，因此在考察温度对于流体黏度影响的测试中，将转速定为6 r/min，温度变化区间-10～40 ℃，记录点101 个，25 s/个。每组2 个平行。

1.3.2 数据处理

应用Rheoplus/32 V3软件和Microsoft Excel软件进行数据处理。

2 结果与分析

2.1 酶解法制备马脂流变特性结果分析

2.1.1 酶解法制备马脂定温变速流变特性

Fig.1 Viscosity curves at fixed temperature and variable speed of horse fat processed by enzymatic hydrolysis

由图1可知，温度的影响在初始阶段较大，之后随温度的升高，黏度值大小基本不变，黏度值下降至一定数值再无波动。随着转速不断升高，黏度基本无太大变化，趋于一条水平直线；转速在0～600 r/min，对流体黏度的影响不大，但是考虑到转子在高转速产生的剪切力也较大，极易破坏流体状态，使测试结果不准确，故为减小误差，提高数据的可靠性，将转速定为6 r/min。

2.1.2 酶解法制备马脂定速变温流变特性

实验存在3 种温度的梯度关系，其中酶解2、3、4为10～

40 ℃，酶解5、6为0～40 ℃，酶解7、8为-10～40 ℃。

Fig.2 Viscosity curves at fixed speed and variable temperature of horse fat processed by enzymatic hydrolysis

由图2可知，在温度区间为10～40 ℃时，在温度下降至15.9 ℃以后开始出现第1个较为明显的黏度上升趋势，说明此时流体的状态正在发生改变，但是就黏度大小而言，此时的改变仍不是关键。另外，通过观察流体状态可以看出，此温度下的流体呈过渡状态，且有上升趋势，说明此温度范围内的流体状态并不稳定，所以继续设计实验参数至更低温度。当温度低至0 ℃时，上升趋势仍未结束，故继续降温至-10℃，且保持一段时间。结果发现，上升趋势仍不减弱，但是流变仪内的流体已经变成了膏体或者是块状固体，此时黏度上升且未达平衡的原因可能是马脂由液态转向固态所致。因此，酶解马脂的凝固点温度在-1.05 ℃，在此温度前，流体的状态一直呈现乳液状。

2.2 乙酯化法制备马脂流变特性结果分析

2.2.1 乙酯化法制备马脂低温变速流变特性

Fig.3 Viscosity curves at fixed temperature and variable speed of horse fat processed by ethyl esterification

由图3可知，温度的影响在初始阶段较大，随着转速不断升高，黏度基本无太大变化，趋于一条直线，且黏度值下降至一定数值后再无波动。但在0 ℃时马脂黏度值明显高于另外5 个温度，在转速达到150 r/min后黏度下降趋势再无明显变化，基本呈一条直线。就总体趋势而言，高转速对流体整体的状态影响较大，随着转子转速增大导致剪切力变大，流体结构遭到较大改变，以至于黏度基本无变化，所以在考察温度对于流体黏度影响的测试中，将转速定为6 r/min，这样流体出现细微状态变化能更清晰地反映在曲线中。

2.2.2 乙酯化法制备马脂定速变温流变特性

Fig.4 Viscosity curves at fixed speed and variable temperature of horse fat processed by ethyl esterification

由图4可知，乙酯化后的马脂在大于0 ℃时黏度变化出现了与酶解组明显的不同趋势，酶解法制备马脂在温度逐渐降至0 ℃时黏度一直处于上升趋势，而乙酯化后的马脂在这一过程中，流体状态基本处于无上升的直线状态，无任何明显改变，直到温度降至-0.04 ℃流体状态开始呈现较大变化。两次平行实验结果及变化趋势相同，即在相同的温度下出现明显的相态改变。但是两次实验的最终趋势却不同，具体原因分析如下：油脂受相变影响，黏度骤然升高，且凝固点出现以后，“结冰”现象导致转子（探头）与马脂接触中出现了不同程度的黏附，因而曲线呈现两种不同末端走势。

2.3 分子蒸馏法制备马脂流变特性结果分析

2.3.1 分子蒸馏法制备马脂定温变速流变特性

Fig.5 Viscosity curves at fixed temperature and variable speed of horse fat processed by molecular distillation

由图5可知，温度的影响在初始阶段较大，转速在6 r/min后，黏度基本无太大变化，趋于一条水平直线。在0 ℃时的黏度变化同其他温度不同，因为待系统降温至0 ℃时，测量槽内的流体已经变成固体，启动系统后，转子与测量槽包括流体在内，三者紧紧黏在一起，无法测量，因此图5中没有0℃的曲线。另外，黏度值主要集中在10-2 Pa·s处，这与乙酯化处理马脂的黏度值变化相近，推测两种方法处理后马脂主要脂肪酸组成相同。

2.3.2 分子蒸馏制备马脂定速变温流变特性

Fig.6 Viscosity curves at fixed speed and variable temperature of horse fat processed by molecular distillation

由图6可知，在3.5 ℃附近，分子蒸馏法制备马脂的黏度值出现了较大上升趋势，且两组平行的趋势出现不同的走势。分析可知，在0 ℃停止的曲线，是由于流体变成了固态“结冰”，因此转子无法转动，导致记录停止，这个现象同乙酯化处理极其相似。但变化点温度却比乙酯化处理的提前了4 ℃左右，说明两种处理后的马脂在分子组成上有较大差异。就总体4 种处理而言，分子蒸馏处理较其他3 种处理也是较为特殊的，因为另外3种方法处理后马脂的变化点温度相差甚微。

2.4 超临界CO2萃取法制备马脂流变特性结果分析

2.4.1 超临界CO2萃取马脂定温变速流变特性

由图7可知，曲线的变化趋势与酶解、乙酯化、分子蒸馏处理的基本一致，即说明在0 ℃以上温度变化对超临界CO2处理马脂黏度影响极小。另外发现，超临界CO2处理马脂的定温变速测试黏度曲线与酶解的极其相似，由此可推测，两种处理后马脂中主要脂肪酸的组成比较相近。

2.4.2 超临界CO2萃取马脂定速变温流变特性

Fig.8 Viscosity curves at fixed speed and variable temperature of horse fat processed by supercritical CO2 extraction

由图8可知，在温度处于35～40 ℃之间时，黏度基本无变化，随着温度的进一步降低，黏度开始逐渐升高，但升值幅度很小，黏度变化在10 Pa·s以内，直到在0 ℃附近出现较大增幅，且增幅大于10 Pa·s，平行实验结果也出现了近似100%的重合率，说明本次实验的结果可靠。再由观察流体状态可知，此时马脂已经凝固，变为膏状。

2.5 4 种工艺处理马脂流变特性黏度测试对比

2.5.1 4 种工艺处理马脂定温变速黏度变化

由表1可知，酶解与超临界CO2萃取的方程斜率相较接近，而乙酯化与分子蒸馏处理的方程斜率更接近，在一定程度上可以说明酶解与超临界CO2处理的马脂、乙酯化与分子蒸馏处理的马脂在主要组成上存在较大的相似性。

2.5.2 4 种工艺处理马脂定速变温黏度变化

Fig.9 Comparison of viscosity at fixed temperature and variable speed of horse after produced by 4 different processing methods

由图9可知，4 种马脂在定速变温处理时，黏度出现较大改变时的温度节点分别为-0.8005、0.2054、

3.708 0、-0.3061 ℃，由此可推论，4 种处理后马脂中主要组成还是有很大差距的，其中分子蒸馏处理组较其他组差异明显。

3 结 论

通过对酶解法、乙酯化法、分子蒸馏法、超临界CO2萃取法处理的马脂进行流变特性的分析得出，4 种处理都在某个特殊温度下出现了较明显拐点，进一步对数据进行分析得到，酶解组与超临界CO2组、乙酯化组与分子蒸馏组斜率相近，分别在拐点处表现出相近的黏度变化及温度变化，说明虽然工艺方法上不尽相同，但得到的产物中所含脂肪酸组成及含量有一定的相似性，其中分子蒸馏组差异最显著，说明了分子蒸馏富集不饱和脂肪酸的优势。就乙酯化组与超临界CO2组而言，两种处理都没有改变马脂的分子构型，所以其流变性表现极其相似，但是从拐点温度看，两者之间的脂肪酸组成及成分差异还是很大的。综上所述，不同的工艺处理对马脂流变特性的影响主要体现在对脂肪酸分子结构的改变及不饱和脂肪酸的富集程度，两者共同决定了加工后马脂的流变特性。

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