响应面法优化乙醇提取大黄鱼鱼卵油工艺的研究

黄璐瑶，张 敏，黄 莹，梁 鹏

(福建农林大学 食品科学学院，福州 350002)

大黄鱼又称黄瓜鱼，曾是我国四大经济鱼类之一，主要分布于我国福建省宁德市沿海地区。根据2017年中国渔业年鉴统计研究，大黄鱼产量共计16.55万t，其中仅福建省区域的大黄鱼产量高达14.65万t，占全国总量的88.52%，表明大黄鱼在福建渔业资源中占有重要地位。由于大黄鱼的肉质鲜嫩，口感极佳且易于烹饪，人们常用大黄鱼作为原料加工制成各种产品[1]。研究表明，鱼卵是一种富含不饱和脂肪酸、蛋白质、磷脂、钙、铁等营养元素的海洋食品，具有极高的食用营养价值[2-4]。在大黄鱼加工过程中，大黄鱼鱼卵往往被人们当作腥臭物所丢弃，导致大黄鱼鱼卵的营养价值被忽略，甚至造成环境污染。

目前，国内外提取鱼油的方法主要有复合蛋白酶水解法[5]、传统淡碱水解法[6]、超临界流体萃取法[7-9]、蒸煮法以及有机溶剂法[10]。近年来已有多位学者将有机溶剂法应用于提取脂质，并取得较好的效果[11-13]。研究表明，乙醇毒性远低于氯仿、正己烷等，而且乙醇价格低廉、易制备、可回收。但目前关于使用乙醇提取大黄鱼鱼卵油的研究未见报道。因此，本试验利用乙醇(95%)提取大黄鱼鱼卵油，通过响应面法优化乙醇提取大黄鱼鱼卵油的工艺条件，旨在为大黄鱼鱼卵的开发和综合利用提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

新鲜大黄鱼鱼卵，由福建岳海水产食品有限公司提供；乙醇(95%)，分析纯，购自国药集团化学试剂有限公司。

LGJ-12S冷冻干燥机；RE-52AA型旋转蒸发仪；HHS-11-8型电热恒温水浴锅；DHG-9070A型电热恒温鼓风干燥箱；Agilent 7890A气相色谱仪，美国Agilent公司。

1.2 试验方法

1.2.1 大黄鱼鱼卵油的提取工艺

大黄鱼鱼卵冷冻干燥处理(温度-60℃，时间24 h，经冷冻干燥处理后的鱼卵水分含量为(1.0±0.005)%)→加95%乙醇调节料液比→调节提取温度→设置搅拌时间→过滤→旋转蒸发去除乙醇→分离得大黄鱼鱼卵油。

大黄鱼鱼卵油得率=提取所得鱼卵油质量/原料质量×100%

1.2.2 大黄鱼鱼卵油脂肪酸组成分析

委托福建省产品质量检验研究院，依据文献[14-15]进行大黄鱼鱼卵油脂肪酸组成分析。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 料液比对大黄鱼鱼卵油得率的影响

以大黄鱼鱼卵(50 g)为原料，提取温度55℃，提取时间6 h，考察料液比对鱼卵油得率的影响，结果见图1。

图1 料液比对大黄鱼鱼卵油得率的影响

由图1可知，在料液比为1∶8～1∶14时，鱼卵油得率随着料液比的增大而升高，当料液比为1∶14～1∶16时，鱼卵油得率呈下降趋势。可能是因为在料液比为1∶14时，鱼卵中的大部分鱼卵油已被提出，此时鱼卵油与乙醇溶液达到平衡状态[11]；而当料液比为1∶16时，破坏了这种平衡状态，故鱼卵油得率降低。综合考虑，选择1∶14为最佳料液比。

2.1.2 提取温度对大黄鱼鱼卵油得率的影响

以大黄鱼鱼卵(50 g)为原料，料液比1∶14，提取时间6 h，考察提取温度对鱼卵油得率的影响，结果见图2。

图2 提取温度对大黄鱼鱼卵油得率的影响

由图2可知，随着提取温度的升高，鱼卵油得率先增加后减少，当提取温度达到55℃时，鱼卵油得率达到最大，随后随着提取温度升高，鱼卵油得率开始减少。研究发现，温度过高会影响油脂得率[12]，其原因可能是提取温度过高加快了提取溶剂挥发，导致鱼卵与乙醇溶液的接触面减少，故鱼卵油得率呈下降趋势。因此，选择55℃为最佳提取温度。

2.1.3 提取时间对大黄鱼鱼卵油得率的影响

以大黄鱼鱼卵(50 g)为原料，料液比1∶14，提取温度55℃，考察提取时间对鱼卵油得率的影响，结果见图3。

图3 提取时间对大黄鱼鱼卵油得率的影响

由图3可知，鱼卵油得率与提取时间的关系呈现先增后降的趋势，在提取时间为6 h时，鱼卵油得率最高，但随着提取时间继续延长，鱼卵油得率开始下降。其原因可能是提取时间过长会导致大部分鱼卵原料氧化分解[13]，从而影响鱼卵油得率。因此，从鱼卵油品质以及生产成本方面考虑，确定6 h为最佳提取时间。

2.2 响应面试验

2.2.1 响应面试验设计

在单因素试验基础上，选取料液比(A)、提取温度(B)和提取时间(C)3个因素为自变量，以鱼卵油得率(Y)为响应值，根据Box-Behnken 中心组合试验设计原理，采用Design-Expert 8.0.6 Trial软件设计三因素三水平的响应面优化试验。响应面试验因素水平见表1，响应面试验设计与结果见表2。

表1 响应面试验因素水平

表2 响应面试验设计与结果

拟合得到鱼卵油得率(Y)与料液比(A)、提取温度(B)和提取时间(C)之间的二次回归方程模型为：

Y=30.22+0.075A-0.21B-0.34C-0.46AB+0.015AC-0.26BC-1.22A2-1.49B2-0.84C2

采用Design-Expert 8.0.6 Trial软件对表2数据进行回归模型拟合和方差分析，方差分析结果见表3。

由表3可知：回归方程模型的复相关系数R2=0.956 1，P=0.000 6，说明模型差异极显著(P<0.01)；而失拟项P=0.990 9，差异不显著，说明该模型拟合度良好，有一定可靠性，证明采用响应面法预测大黄鱼鱼卵油得率是可行的。各因素对鱼卵油得率的影响大小顺序为提取时间>提取温度>料液比。其中，模型的极显著因子项(P<0.01)有A2、B2和C2；显著的因子项(P<0.05)为C。由此可见，各试验因素对响应值的影响并非简单的线性关系，而是呈现出一种二次抛物面关系。

表3 回归模型的方差分析

注：P<0.05，表示差异显著；P<0.01，表示差异极显著。

2.3 验证试验

由Design-Expert 8.0.6 Trial软件预测得出乙醇提取大黄鱼鱼卵油的最优工艺条件为：料液比1∶14.04，提取温度54.71℃，提取时间5.81 h。最优条件下的鱼卵油得率预测值为30.26%。考虑到实际操作的可行性，将以上工艺条件修正为：料液比1∶14，提取温度55℃，提取时间5.8 h。在修正条件下进行4次平行验证试验，得到鱼卵油平均得率为(30.23±0.03)%，与理论预测值相符，说明该优化结果可靠，具有实际应用价值。

2.4 大黄鱼鱼卵油脂肪酸组成(见表4)

由表4可知：大黄鱼鱼卵油中主要检测出25种脂肪酸，饱和脂肪酸成分共8种，总含量为(17.0±0.58)%；单不饱和脂肪酸成分共7种，总含量为(36.6±1.22)%；多不饱和脂肪酸成分10种，总含量为(31.0±0.96)%，其中DHA和EPA的总含量高达(21.9±0.83)%。有研究表明[4]，摄入鱼油中的ω-3 脂肪酸EPA和DHA能够显著降低心脑血管疾病的发病率，增强记忆力。因此，研究和开发大黄鱼鱼卵油资源可以有效促进大黄鱼产业绿色发展。

表4 大黄鱼鱼卵油主要脂肪酸组成及相对含量%

脂肪酸相对含量脂肪酸相对含量豆蔻酸3.1±0.02山嵛酸0.1±0.00豆蔻油酸0.1±0.018,11,14-二十碳三烯酸0.1±0.01十五碳酸0.4±0.01芥酸0.1±0.01棕榈酸11.1±0.0311,14,17-二十碳三烯酸0.1±0.04棕榈油酸16.7±0.14二十碳四烯酸0.9±0.03十七碳酸0.2±0.01二十二碳二烯酸2.2±0.12十七碳一烯酸0.7±0.06木焦油酸0.1±0.02硬脂酸1.8±0.18二十碳五烯酸4.8±0.18油酸17.8±0.14二十四碳一烯酸0.1±0.01亚油酸2.4±0.05二十二碳六烯酸17.1±0.20γ-亚麻酸0.1±0.11DHA+EPA21.9±0.83花生一烯酸1.1±0.02SFA17.0±0.58α-亚麻酸1.1±0.01MUFA36.6±1.22二十一碳酸0.2±0.01PUFA31.0±0.96花生二烯酸2.2±0.03UFA67.6±1.57

3 结 论

本试验采用乙醇提取法，对大黄鱼鱼卵中的鱼卵油进行提取。通过单因素试验以及响应面优化分析法对大黄鱼鱼卵油提取工艺进行优化，得出最优工艺条件为：料液比1∶14，提取温度55℃，提取时间5.8 h。在最优条件下，鱼卵油平均得率为(30.23±0.03)%，与模型预测值30.26%接近，证明该模型具有较好的拟合度和可靠性。

大黄鱼鱼卵油中富含多种不饱和脂肪酸，且DHA和EPA总含量高达(21.9±0.83)%。试验结果表明，该优化工艺条件对进一步开发利用大黄鱼鱼卵油资源具有较好的参考价值，能够有效拓展大黄鱼鱼卵加工新途径。