不同蒸煮方式对南极磷虾粉虾青素含量的影响

谈佳玉

摘要[目的]研究有机溶剂法提取南极磷虾粉中虾青素的条件，并以虾青素为评价指标，探讨不同蒸煮方式对南极磷虾粉品质的影响，确定南极磷虾最佳蒸煮方式及工艺参数。[方法]以南极磷虾为原料，通过单因素试验及正交试验分析得到虾青素提取的最佳工艺条件;研究在不同蒸煮温度、时间条件下，直接水煮、隔水蒸煮、100℃水煮-直接水煮和100℃水煮-隔水蒸煮4种方式对虾青素含量的影响。[结果]虾青素的最佳提取條件为：无水乙醇为溶剂，浸提时间6h、浸提温度50℃、料液比1∶20（g/mL）;直接水煮、隔水蒸煮2种单一蒸煮方式在蒸煮温度70℃、蒸煮时间9min时，所得虾粉的虾青素含量都达到最大值，且直接水煮的效果更好，虾青素含量达到221.58μg/g;与单一方式蒸煮相比，组合方式蒸煮对虾青素含量的影响更小，南极磷虾的最佳组合方式是100℃水煮-直接水煮，蒸煮参数为第1次100℃直接水煮30s，第2次50℃直接水煮9min，最终得到虾粉的虾青素含量为253.16μg/g。[结论]该研究为南极磷虾粉生产中蒸煮加工提供理论依据。

关键词南极磷虾粉;虾青素;提取;蒸煮方式

中图分类号S986文献标识码A

文章编号0517-6611（2019）01-0190-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.01.056

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

南极磷虾是世界海洋中生物储备量最大的生物之一，生物量约为6.50亿～10.0亿t[1]。南极磷虾蛋白含量较高，氨基酸种类齐全，脂肪酸种类丰富，矿物元素较高[2]，加工生产南极磷虾粉是南极磷虾资源开发利用的主要途径之一。南极磷虾粉的一般生产工艺为蒸煮、脱水、干燥[3]。蒸煮是虾粉加工过程中的关键环节，蒸煮加热的方式、时间和温度对产品的出粉率、外观、营养等各项指标都有影响。因此在实际生产加工过程中，如何合理地选择加热方式、控制加热时间和加热温度是改进南极磷虾粉加工工艺的一个重要方面，使得加热既能达到蒸煮的目的，又能使磷虾营养损失最小，最终所得虾粉品质高。挪威阿克公司研发了一种两步蒸煮过程生产磷虾粉的方法：第一阶段从磷虾中除去蛋白质和磷脂并作为凝聚物沉淀;第二阶段将不含磷脂的磷虾进行蒸煮，除去残余的脂肪和虾青素，最后制得高营养的磷虾粉[4]。

南极磷虾粉加工工艺的研究一般以出粉率为评价指标来确定最佳生产工艺及工艺参数，而虾粉品质质量与生产过程、工艺参数关系的研究目前报道较少。鱼粉加工工艺研究已从产量指标转变为品质质量指标的评定，如谢超等[5]以鳀鱼鱼粉粗蛋白、粗脂肪为指标，优化加工过程中蒸煮工艺参数。虾青素是评价南极磷虾粉品质的重要指标之一，南极磷虾粉的虾青素含量可达到100～300mg/kg[6]。虾青素分子含有很长的共轭双键[7]，这种特殊的结构使得虾青素具有不稳定性，易受光、热、酸碱等因素的影响而发生降解[8]。在虾粉生产中，蒸煮、干燥的热加工都会对虾青素结构产生破坏，影响虾粉品质。鉴于此，笔者从南极磷虾粉生产中定量分析其中虾青素的变化，研究不同蒸煮加工方式对虾青素含量的影响，减少热源对虾青素结构的破坏，对于改进南极磷虾粉生产工艺、生产参数设置，利用资源生产优质虾粉具有重要的意义。

1材料与方法

1.1试验材料

南极磷虾由辽渔集团有限公司提供，捕捞于2015年，原料运至实验室后-20℃冷冻保存。

1.2试剂与仪器

无水乙醇（分析纯），上海国药试剂有限公司;虾青素标准品（HPLC≥98%），上海源叶生物科技有限公司;紫外可见分光光度计，上海菁华科技仪器有限公司;鼓风干燥箱，上海一恒科学仪器有限公司。

1.3试验方法

1.3.1工艺流程。

南极磷虾→室温流水解冻→不同方式蒸煮→沥干水分→105℃烘干至水分含量约10%→粉碎后过40目筛→南极磷虾粉→提取虾青素→虾青素含量测定。

1.3.2蒸煮加工方式。

1.3.2.1直接水煮。取一定量的磷虾直接放入100、70和50℃的水中恒温加热1、3、5、7、9min。

1.3.2.2隔水蒸煮。取一定量的磷虾装入厚度小于0.1mm的水煮袋中密封，在100、70和50℃的水中恒温加热1、3、5、7、9min。

1.3.2.3100℃水煮-直接水煮。取一定量的磷虾在100℃分别水煮15、30s后，直接放入70和50℃恒温加热1、3、5、7、9min。

1.3.2.4

100℃水煮-隔水蒸煮。取一定量的磷虾在100℃分别水煮15、30s后，装入厚度小于0.1mm的水煮袋中密封，在70和50℃的水中恒温加热1、3、5、7、9min。

1.3.3南极磷虾虾青素提取单因素试验。

将解冻后南极磷虾在105℃烘干后粉碎过40目筛得到的虾粉作为虾青素提取试验原料。采用有机溶剂浸提法[9]，选用无水乙醇为提取剂，按一定比例与虾粉混匀后放入设定温度的水浴锅中，浸提一定时间后取出过滤，取滤液在无水乙醇对虾青素的最大吸收波长474nm处测定吸光值[10]。分别就浸提时间、浸提温度、料液比对虾青素提取效果的影响进行单因素试验。

1.3.4正交试验。

根据单因素的试验结果，采用3因素3水平，按L9（34）正交设计[11]进行虾青素提取正交试验，各因素及水平见表1。

1.3.5南极磷虾虾青素含量的测定。

将虾青素标准品用无水乙醇配置成不同浓度的溶液，在474nm处测定吸光值，绘制标准曲线，得到曲线方程y=0.108x+0.0123（R=0.9992）。

将通过不同蒸煮方式加工后得到的磷虾粉按“1.3.4”正交试验结果提取虾青素，474nm处测定吸光值并根据曲线方程计算含量。

2结果与分析

2.1南极磷虾虾青素提取的单因素分析

2.1.1浸提时间对南极磷虾粉虾青素提取量的影响。

设定浸提温度30℃，料液比1∶30（g/mL），浸提时间为2、3、4、5、6、7h，考察浸提时间因素对南极磷虾粉虾青素提取量的影响，结果见图1。随着时间的延长，虾青素提取量逐渐增加，4h后提取量明显上升，6h达到最高值。

2.1.2浸提温度对南极磷虾粉虾青素提取量的影响。

設定浸提时间5h，料液比1∶30（g/mL），浸提温度分别为20、30、40、50、60、70℃，考察浸提温度对南极磷虾粉虾青素提取量的影响，结果见图2。虾青素提取量随着浸提温度的升高先逐渐增加后缓慢下降，在浸提温度为50℃时提取量最大。

2.1.3料液比对南极磷虾粉虾青素提取量的影响。

设定浸提温度30℃、浸提时间5h，料液比为1∶20、1∶30、1∶40、1∶50、1∶60、1∶70（g/mL），考察料液比对南极磷虾粉虾青素提取量的影响。由图3可知，当料液比为1∶30（g/mL）时，虾青素提取量最大。

2.2正交试验结果分析

根据单因素试验结果，选取浸提时间（A）、浸提温度（B）、料液比（C）3个因素进行L9（34）正交设计，优化南极磷虾粉虾青素提取条件，试验设计及结果见表2。

从表2中K值可以看出，虾青素提取条件的最优组合为A3B3C1，即浸提时间6h、浸提温度50℃、料液比1∶20（g/mL），在此条件下虾青素提取量为105.23μg/g。由表中R值可知各因素影响虾青素提取效果的顺序为B>A>C，即浸提温度>浸提时间>料液比。

2.2不同蒸煮方式对南极磷虾粉虾青素含量的影响

2.2.1单一蒸煮方式。

由图4、5可知，当南极磷虾在不同温度下采用直接水煮和隔水蒸煮方式加工后，最后得到虾粉中的虾青素含量都随着蒸煮时间的延长逐渐增加，且在9min时达到最大值。在100、70、50℃温度下直接水煮加工后的虾青素含量差异较大，而隔水蒸煮方式虾青素含量差异较小。虾青素对热性质不稳定，容易发生分解或变性，导致提取量的下降[12]，在蒸煮温度为100℃时，2种方式蒸煮后的虾青素含量都最低，说明100℃高温对虾青素的破坏较大。研究发现温度低于70℃时，加热对虾青素的破坏影响较小[13]，当蒸煮温度为70℃时虾青素含量最大，且在9min条件下达到最大值221.58μg/g（直接水煮）、210.94μg/g（隔水蒸煮）。

2.2.2组合蒸煮方式。

南极磷虾在100℃直接水煮30s后，分别在70、50℃采用直接水煮与隔水蒸煮，所得虾粉中虾青素含量的变化如图6所示。磷虾经过2次蒸煮加工，虾粉中虾青素含量随蒸煮时间的增加逐渐增大，其中70℃隔水蒸煮、70℃直接蒸煮、50℃隔水蒸煮3种组合方式的虾青素含量增加较缓慢，50℃直接蒸煮方式的虾青素含量在蒸煮时间1～3min内增长缓慢，在5min后迅速增加，蒸煮9min时达到最大值251.31μg/g。通过4种组合蒸煮方式相比较发现，100℃直接水煮30s后，采用50℃直接水煮进行第二次蒸煮最后所得虾粉的虾青素含量最高，而二次加热选择50℃隔水蒸煮的组合方式所得虾粉的虾青素含量最低。

图6100℃水煮30s与不同蒸煮方式组合加热对虾青素含量的影响

Fig.6Effectsofboilingat100℃for30scombinedwithdifferentcookingmethodsonthecontentofastaxanthin

由图7可以看出，南极磷虾经过100℃直接水煮15s与70、50℃分别直接水煮与隔水间接蒸煮4种组合方式加热后，所得虾粉中虾青素含量随着蒸煮时间的增加而增加。其中第2次加热采用70、50℃直接方式所得虾粉中虾青素含量较高，蒸煮效果明显优于隔水蒸煮方式。第2次加热采用直接水煮方式蒸煮时，在温度70℃蒸煮的虾粉虾青素含量高于50℃，因此100℃直接水煮15s后第2次加热选择70℃直接水煮方式对虾青素破坏影响最小。

采用试验所选用的8种组合方式进行南极磷虾蒸煮加热，在蒸煮时间为9min时，所得虾粉中的虾青素含量都达到最高值，将其进行对比如图8所示。100℃水煮30s后70℃直接水煮与隔水蒸煮后的虾青素含量相当，其他组合方式中第2次加热采用直接水煮方式的虾青素含量都高于间接蒸煮方式，说明直接水煮方式能较好的减少虾青素的损失。肉类在加热过程中的明显变化为水分流失[14]，随着蒸煮温度、蒸煮时间的增加，肉组织细胞内的游离水释放出来，失水率增加[15]，含水量降低。蒸煮后磷虾水分含量与后序干燥时间长短紧密相关，水分含量越高干燥时间越长，虾青素受热时间长则破坏越严重。与直接水煮相比，隔水蒸煮传热速度慢、受热不均，加热相同时间后的磷虾水分流失较少，导致干燥时间加长，虾青素在干燥阶段破坏严重、含量降低。组合蒸煮中第1次沸水煮时间与第2次直接水煮温度为负相关关系，沸水加热时间长对虾青素结构破坏较大，若第2次选择高温直接水煮则加重了虾青素的分解，所以第2次选择较低温度蒸煮得到的虾粉虾青素含量较高;反之，第1次沸水煮时间短，磷虾失水率低，水分含量高，第2次采用高温直接水煮方式增加了磷虾的水分流失，降低磷虾水分含量，干燥时间减少，虾粉中虾青素含量较高。在8种组合方式中，蒸煮效果较好的2种方式为100℃直接水煮30s后50℃直接水煮9min与100℃直接水煮15s后70℃直接水煮。

3结论

该试验采用乙醇有机溶剂浸提法提取虾青素，通过正交

试验确定提取最佳条件为浸提时间6h、浸提温度50℃、料液比1∶20（g/mL），在此条件下虾青素提取量为105.23μg/g。影响浸提效果的因素先后顺序为浸提温度、浸提时间、料液比。通过单一方式蒸煮南极磷虾的试验表明，以虾青素含量为指标，在不同蒸煮温度下，直接水煮的效果优于隔水间接蒸煮;随着蒸煮时间的延长，虾青素含量逐渐增加，但7min后缓慢增加到9min时达到最高值，单一方式蒸煮南极磷虾的最优条件是70℃直接水煮9min，在此条件下的虾青素含量为221.58μg/g。对比8种不同组合蒸煮方式发现，第1次沸水煮时间与第2次蒸煮温度呈负相关关系，沸水加热时间长，第2次选择较低温度蒸煮得到的虾粉虾青素含量较高，反之亦然。最佳组合蒸煮方式为100℃直接水煮-直接水煮，蒸煮参数为：第1次100℃直接水煮30s，第2次50℃直接水煮9min，最终得到虾粉的虾青素含量为253.16μg/g。与单一方式蒸煮相比，组合方式蒸煮对虾青素含量的影响更小，最终得到虾粉的虾青素含量较高，因此在南极磷虾蒸煮加工中，可选择两次直接水煮的组合蒸煮方式进行加工。

参考文献

[1]黄洪亮，陈雪忠，冯春雷.南极磷虾资源开发现状分析[J].渔业现代化，2007，34（1）：48-51.

[2]刘丽，刘承初，赵勇，等.南极磷虾的营养保健功效以及食用安全性评价[J].食品科学，2010，31（17）：443-447.

[3]赵伟，刘建君，苏学锋，等.南极磷虾粉制备新工艺研究[J].食品研究与开发，2014，35（13）：65-68.

[4]阿克海洋生物股份公司.制备磷虾粉的方法：CN200880112125.6[P].2010-09-08.

[5]谢超，孙如宝.优质鳀鱼鱼粉蒸煮工艺技术的优化研究[J].粮食与饲料工业，2008（10）：32-33.

[6]孙来娣，高华，刘坤，等.南极磷虾粉中虾青素的提取[J].食品与发酵工业，2013，39（3）：196-201.

[7]高新征，黄东爱，邬强，等.虾青素生产及其生物合成途径的研究进展[J].海南医学学报，2013，19（1）：141-144.

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

[9]王红霞，杨雯，田洪，等.雨生红球藻中虾青素的提取及稳定性研究[J].中国食品添加剂，2015（2）：101-106.

[10]于晓.南极大磷虾（Euphausiasuperba）虾青素制备与理化性质的研究[D].青岛：中国海洋大学，2013.

[11]董红敏，李素清，牛小勇，等.正交实验优化川明参多糖超声提取工艺[J].食品工业科技，2014，35（8）：306-309，322.

[12]张晓燕，刘楠，周德庆.正交试验优化南极磷虾壳中虾青素提取工艺研究[J].食品工业，2013，34（4）：12-15.

[13]张影霞，武利刚，罗志辉，等.虾青素的提取及其稳定性的研究[J].现代食品科技，2008，24（12）：1288-1291.

[14]孙丽，夏文水.蒸煮对金枪鱼肉及其蛋白质热变性的影响[J].食品與机械，2010，26（1）：22-25.

[15]郑皎皎，吴琼，王垚，等.鲤鱼肌肉蒸制过程中的品质变化[J].食品与发酵工业，2015，41（1）：90-95.