南美白对虾不同部位虾青素的提取及特征分析

齐宇 贾喆 宋茹

摘要 [目的]以南美白对虾（Litopenaeus vannamei）为研究对象，研究不同部位虾青素总量、游离型和酯型虾青素相对含量。[方法]分别采用37 ℃水浴振荡和超声法提取南美白对虾的虾膏、虾壳和虾肉中的虾青素，确定特征吸收波长，分析不同部位和提取方法对虾青素提取效果影响，高效液相色谱法分析游离型和酯型虾青素相对含量。[结果]不同部位南美白对虾的虾青素在477 nm均有特征吸收，虾膏中虾青素含量最高，水浴振荡法提取的虾青素总量为（244.92 ± 36.62）μg/g，高于超声提取法的（155.49 ± 7.47 μg/g）。虾膏中酯型虾青素相对含量高于游离型虾青素的相对含量，虾壳中游离型和酯型相对含量接近，而虾肉中则是游离型虾青素相对含量高于酯型虾青素。[结论]南美白对虾不同部位的虾青素组成不同。

关键词 南美白对虾;虾青素;不同部位;提取;游离型;酯型

中图分类号 S986  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2020）18-0188-03

Abstract [Objective]Litopenaeus vannamei was used as materials， the total astaxanthin （Asta） contents of different parts of L. vannamei， as well as the relative contents of free asta and asta esters were investigated. [Method] The methods of 37 ℃ water bath shaking and 37 ℃ ultrasonic extractions were performed to extract total asta from shrimp paste， shell and meat. The specific absorbance of asta extracts was assayed. Further， the effects of different extraction parts and methods on the asta content were investigated. [Results] All extracts of L. vannamei showed specific absorbance at 477 nm. The highest asta content was detected in the shrimp paste. The total asta content extracted by water bath shaking was （244.92±36.62） μg/g， higher than that of （155.49±7.47） μg/g by ultrasonic extract. Moreover， the shrimp paste had higher relative content of asta esters than free asta. The shrimp shell showed similar relative contents in free asta and asta esters. By comparison， the shrimp meat demonstrated higher relative content of free asta than asta esters. [Conclusion] L. vannamei has different asta composition in different parts.

Key words Litopenaeus vannamei;Asta;Different parts;Extraction;Free asta;Astaxanthin ester

南美白對虾（Litopenaeus vannamei）学名凡纳滨对虾，属于节肢动物门甲壳纲（Crustacea）、十足目（Decapoda）、游泳亚目（Natantia）、对虾科（Penaeidae）、对虾属（Paneaus）、Litopenaeus亚属[1-2]。南美白对虾生长速度快、繁殖周期长，与中国对虾和斑节对虾被称作世界产量较高的三大类养殖虾，也是产量较大的一种养殖虾。南美白对虾的营养价值很高，其中干基蛋白质的含量高达90%，脂肪含量仅为1%，并且富含多种矿物质元素[2-3]。虾青素（astaxanthin），分子式C40H52O4，化学名称3，3-二羟基-4，4-二酮基-β，β-胡萝卜素，存在于许多水生动物体内[4]。虾青素除了具有超强的抗氧化性外，还具有抗癌变和增强免疫等活性[5]。天然虾青素可以从雨生红球藻和法夫酵母中获取，而虾加工副产物中的虾壳和虾头同样含有虾青素[6]。但是，关于虾壳、虾头和虾肉中虾青素的分布情况研究还鲜见报道。因此，该研究以南美白对虾为研究对象，比较水浴振荡和超声提取对南美白对虾的虾膏、虾壳和虾肉中虾青素提取效果影响，分析虾青素提取物中游离型和酯型虾青素的相对含量，旨在为南美白对虾的虾青素综合提取及后续活性研究奠定基础。

1 材料与方法

1.1 主要材料

南美白对虾，购于舟山市定海区华润万家超市;无水乙醇，分析纯，购于国药集团;二氯甲烷、甲醇、乙腈均为色谱纯，购于上海阿拉丁生化科技股份有限公司;虾青素标准品，购于上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 虾青素的提取。冻藏的南美白对虾经流动水解冻，手工剥离虾壳和虾膏，虾壳和虾膏在蒸锅中蒸3 min至变红，虾肉在蒸锅中蒸5 min至肉变红。将虾壳和虾肉分别打碎，取2 g按照1∶5（m∶V）比例加入10 mL无水乙醇，分别采用水浴振荡（37 ℃，1 h）和超声提取（37 ℃，1 h）2种方式提取虾壳和虾肉中虾青素，虾膏单独用水浴振荡（37 ℃，1 h）提取。混合物经6 000 r/min离心10 min，取上清液用无水乙醇定容至15 mL，备用。提取1次后的虾壳、虾膏和虾肉残渣在相同条件下继续提取2次，上清液定容至15 mL，备用。

1.2.2 总虾青素含量的测定。水浴振荡和超声提取1次的虾膏、虾壳和虾肉虾青素分别在200～800 nm进行紫外可见波谱扫描，确定特征吸收波长。将10 mg虾青素标准品用无水乙醇定容至100 mL棕色容量瓶中，制备100 μg/mL虾青素标准储备液。将虾青素标准储备液用无水乙醇稀释成1.0、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0、16.0、32.0 μg/mL虾青素使用液，以无水乙醇调零，测定特征波长下吸光度，绘制虾青素标准曲线。

1.2.3 游离型和酯型虾青素的测定。采用高效液相色谱法[7]分析虾壳和虾肉中游离型和酯型虾青素含量。具体方法如下：Agilent1260高效液相色谱仪，ZORBAX SB-C18（4.6 mm×250 mm，5 μm）色谱柱，柱温25 ℃，进样量10 μL，流速1 mL/min，0～10 min用100%流动相A（二氯甲烷∶甲醇∶乙腈∶水=5∶85∶5.5∶4.5）洗脱，11～35 min用100%流动相B（二氯甲烷∶甲醇∶乙腈∶水=22∶28∶45.5∶4.5）洗脱。虾青素标准品（32 μg/mL）在相同条件下洗脱。

1.3 数据统计分析

测定结果采用平均值±标准差（n=3）形式来表示，用SPSS 19.0软件进行组间显著性差异比较（P<0.05）。采用Origin 2019软件绘制图形。

2 结果与分析

2.1 提取方法和提取次数对南美白对虾虾青素提取效果的影响

2.1.1 紫外可见光谱扫描结果。

分别用37 ℃水浴振荡和37 ℃ 超声提取南美白对虾的虾膏、虾壳和虾肉中虾青素，提取液的紫外可见扫描图谱如图1所示。由图1可知，南美白对虾不同部位的虾青素提取物均在477 nm处出现特征吸收峰，与杨霞等[8]报道结果一致。此外，不同部位南美白对虾的虾青素提取液在220和280 nm出现与蛋白质、肽类或氨基酸相关吸收峰，推测与提取体系中含有一定量水（虾本身含水量高），结果水溶性或者疏水性蛋白质、肽类或氨基酸被同时提取出来有关。

2.1.2 提取方法对虾壳、虾膏和虾肉中总虾青素含量的影响。

从图2可以看出，虾青素标准曲线为y=0.097x+0.010 8（R2=0.992 6），表明虾青素在0～10 μg/mL线性关系良好，可用于提取液中虾青素总量的测定。

比较水浴振荡和超声萃取的南美白对虾的虾膏、虾壳和虾肉中虾青素含量（图3）发现，水浴振荡法提取的虾膏中虾青素含量最高（595.85±53.21 μg/g），其次为虾壳（168.64±33.54 μg/g），虾肉中虾青素含量最少（49.82±19.96 μg/g）。超声波具有较好的破壁作用，但是南美白对虾的虾壳和虾肉经超声提取后虾青素的含量分别为（157.11±17.09）和（31.93±6.27）μg/g，与水浴振荡法提取的虾青素含量无显著性差异（P>0.05）。

2.1.3 提取次数对虾膏、虾壳和虾肉中总虾青素含量的影响。

进一步研究了水浴振荡和超声提取次数对虾膏、虾壳和虾肉中虾青素提取效果的影响，结果见图4。

从图4可以看出，虾膏经水浴振荡提取3次时，虾青素含量为（52.01±16.41）μg/g，显著低于提取1次和2次的虾青素含量（P<0.05）。水浴振荡下，虾壳中虾青素提取1次后含量达到（101.59±3.52）μg/g，显著高于提取2次的虾青素含量（44.12±15.49 μg/g）（P<0.05），虾肉中虾青素则是在提取1次后已经基本提取完全。在超声破壁作用下，虾壳经2次提取后虾青素含量无显著性差异（P>0.05），虾肉中虾青素同样是提取1次后基本提取完全。但是，值得注意的是超声法提取出来的虾壳总虾青素含量（159.79 μg/g）低于水浴振荡法提取的虾壳总虾青素含量（179.10 μg/g）。虾青素分子具有多不饱和结构，易受到光、熱、氧等因素影响而发生降解[5，9]。研究发现超声处理能够使全反式虾青素降解为无色未知物质，而且这种降解作用随着超声功率的增大和作用时间的延长而加强[9]。图4中虾壳和虾肉经过超声提取后，总虾青素含量降低应与超声处理导致部分虾青素降解有关。

2.2 南美白对虾不同部位游离型和酯型虾青素含量比较

高效液相法分析水浴振荡法提取的南美白对虾的虾膏、虾壳和虾肉游离型和酯型虾青素分布，结果见图5。从图5可以看出，虾青素标准品（游离型）在8 min附近有特征吸收峰，根据洗脱时间定性可知南美白对虾的虾膏、虾壳和虾肉中均含有游离型虾青素。虾青素六元环上的羟基能够与脂肪酸结合形成虾青素脂肪酸酯[8，10]。虾青素酯类在477 nm附近也有特征吸收，但是因为疏水性高于游离型，所以洗脱时间长、出峰时间晚。结合文献报道[7]，推测图5中28～40 min 色谱峰应为酯型虾青素。通过积分峰面积得出，虾膏中游离型和酯型虾青素的相对含量分别为38%和62%，虾壳中游离型和酯型虾青素相对含量接近，而虾肉中游离型虾青素相对含量达到60%。由此可见，南美白对虾的虾膏、虾壳和虾肉中虾青素存在形式具有差异性，游离型和酯型虾青素在南美白对虾的虾膏、虾壳和虾肉中比例分别为2∶3、1∶1和3∶2。

3 结论

南美白对虾的虾青素在477 nm有典型吸收峰，水浴振荡法提取的虾青素总量高于超声提取法。虾膏、虾壳和虾肉中均含有游离型和酯型虾青素，但是虾膏中虾青素以酯型为主，虾壳中游离型和酯型虾青素含量接近，虾肉中虾青素则以游离型为主。所以，南美白对虾不同部位的虾青素组成不同。

参考文献

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