水煮加工对南极磷虾粉脂质品质的影响

高翠竹，岂玉丽，张泳成，王际辉,2，王 晗，詹宏磊，刘冰南，刘玉佳,

（1.大连工业大学生物工程学院，辽宁大连 116034；2.东莞理工学院化能学院科技创新研究院，广东东莞 523808）

南极磷虾（Euphausia superba）是生活在南大洋海域的一种甲壳类浮游动物，生物学年捕捞量达1 亿吨，营养丰富。根据国内外学者的研究报道，南极磷虾富含优质蛋白质及必需氨基酸，同时含有Omega-3 多不饱和脂肪酸磷脂、虾青素等海洋活性成分[1−3]，是一种非常重要的海洋生物资源。国务院发布的《国务院关于促进海洋渔业持续健康发展的若干意见》（国发〔2013〕11 号）也明确指出：积极参与开发南极海洋生物资源。南极磷虾高产量、低污染、高价值的特点使其具有打造我国第二个远洋渔业和海洋生物战略性新兴产业的巨大潜力[4]。

目前我国自主开发的南极磷虾产品主要有冷冻南极磷虾肉、南极磷虾干、南极磷虾油及南极磷虾粉等产品。南极磷虾粉因富含蛋白质、营养价值极高的脂类物质及矿物质备受大众关注[5]，其可以通过加工新鲜南极磷虾与冷冻南极磷虾获得，但生产加工等一系列参数都会对其品质产生影响，所以优化南极磷虾粉的加工工艺尤为重要。我国南极磷虾粉的生产工艺主要参考鱼粉的生产工艺而来[6]。“深蓝号”南极磷虾捕捞加工船已经建立了冻虾、虾肉和虾粉的智能加工体系，其中南极磷虾粉的加工主要包括蒸煮、分离、干燥、冷却和粉碎等步骤[7]。高温蒸煮可以使南极磷虾中的蛋白酶和多酚氧化酶等失活，使用红外线将磷虾加热至70～75 ℃也可以达到灭酶及杀灭微生物的效果[8]，这可以减慢氧化速度，延长贮存时间，但高温加工也会对南极磷虾粉的脂质、蛋白等产生影响。脂质在食品加工期间受温度或其它因素的影响会发生氧化反应，产生脂质氢过氧化物（Lipid peroxidation，LOOH），而过氧化物作为脂类氧化的主要初期产物是不稳定的，它经过分裂和许多复杂的相互作用，产生二级产物，最终形成小分子挥发性物质[9]，如丙二醛（Malondialdehyde，MDA）、4-羟基-2-己烯醛（4-hydroxy-2-trans-hexenal，4-HHE）和4-羟基-2-壬烯醛（4-hydroxy-2-trans-nonenal，4-HNE）等有害氧化产物[10−12]。Liu等[13]发现热处理会加速南极磷虾粉脂质氧化、促进非酶褐变的发生，从而导致产品的营养价值、质地和外观发生不良变化。为解决这一问题，马田田等[14]对南极磷虾粉制备过程中蒸煮条件进行了优化，结果表明南极磷虾粉脂肪提取最佳蒸煮条件是：蒸煮温度为80 ℃，保温时间为5.0 min，升温时间为2.5 min，此条件下南极磷虾粉脂肪含量为23.4%。

本实验以南极磷虾肉为原料，选取不同的水煮温度及时间对磷虾肉进行加工得到南极磷虾粉，考察两大条件对南极磷虾粉中脂质的过氧化值、酸值、TBARS及脂肪酸组成的影响，以此来评价水煮温度和时间对南极磷虾粉品质的影响，为南极磷虾的热加工工艺提供实验依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

南极磷虾肉 辽宁省大连海洋渔业集团公司提供，置于−20 ℃储存备用；碱蓝6B、酚酞、氯仿、甲醇、硫代巴比妥酸、无水乙醇、正己烷 购于大连博诺生物化学试剂厂，试剂均为分析纯。

DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器 巩义市予华仪器公司；DK-S24 型电热恒温水浴锅 上海森信实验仪器公司；V-1000 型可见分光光度计 翱艺仪器（上海）公司；FD-1C-50 冷冻干燥机 北京博医康实验仪器公司；RE-52A旋转蒸发器 上海亚荣生化仪器厂；6890N GC-5973 MSD气质联用仪 安捷伦；BSA223S型电子天平 赛多利斯科学仪器（北京）公司。

1.2 实验方法

1.2.1 单因素实验 将冷冻南极磷虾肉置于4 ℃冰箱中完全解冻，用纱布沥水，将虾肉捣碎后进行水煮处理。将南极磷虾肉分别在40、60、80、100 ℃水煮15 min，冷冻干燥得到南极磷虾粉，提取虾粉脂质成分后考察不同水煮温度对南极磷虾粉脂质品质的影响；将南极磷虾肉在60 ℃分别水煮15、30、45、60 min，冷冻干燥得到南极磷虾粉，提取虾粉脂质成分后考察不同水煮时间对南极磷虾粉脂质品质的影响。

1.2.2 南极磷虾粉脂质的提取 将处理后的南极磷虾肉放至−80 ℃冰箱预冻12 h，冷冻干燥36 h后得到南极磷虾粉。参考田创[15]的方法，用正己烷和无水乙醇（2:1 v/v）提取南极磷虾粉脂质，料液比为1:15（w/v），提取温度为40 ℃，提取时间为90 min。浸提完成后静置过夜，取上清液抽滤，在40 ℃下旋转蒸发并用氮气吹干得到南极磷虾粉脂质。

1.2.3 氧化指标的检测

1.2.3.1 过氧化值的检测 参照《GB/T 5009.37-2003食用植物油卫生标准的分析方法》中第二法[16]—比色法测定试样中的过氧化物，通过在500 nm下测定硫氰酸铁的吸光度来计算样品的过氧化值，实验所需标准曲线的回归方程为y=0.0493x−0.0138，R2=0.997。

1.2.3.2 酸值的检测 参照《GB 5009.229-2016 食品安全国家标准食品中酸价的测定》中第三法[17]，用热乙醇指示剂滴定法测定南极磷虾粉脂质的酸值。

1.2.3.3 硫代巴比妥酸值的检测 参照《GB/T 35252-2017 动植物油脂 2-硫代巴比妥酸值的测定直接法》[18]，测定南极磷虾粉脂质的硫代巴比妥酸值。

1.2.3.4 脂肪酸组成分析 称取200 mg南极磷虾粉脂质于厌氧管中，加入1 mL 2 mol/L的KOH-CH3OH溶液，密封后于85 ℃加热2 h，待皂化至澄清透明油滴消失为止；趁热加入1.5 mL BF3-CH3OH溶液，85 ℃水浴30 min；冷却后加入1 mL色谱级正庚烷和1 mL饱和NaCl溶液萃取洗涤，分层后取上层液体进行气相色谱-质谱（GC-MS）分析。

检测方法参考阴法文[19]的方法并作修改。使用安捷伦6890N GC-5973 MSD气质联用仪对样品进行分析，选用HP-5-MS毛细管柱（30 m×0.25 m×0.25 μm）作为色谱柱。初始温度50 ℃，保持1 min，以50 ℃/min升高至170 ℃，以4 ℃/min升高至250 ℃，保持5 min。进样体积为5 μL，分流比50:1。质谱分析采用EI源（70 eV），选取Scan模式，扫描范围50～550 m/z，溶剂延迟4 min。根据GC-MS中各组分保留时间及质谱图，在NIST08 库检索鉴定，通过归一法计算各脂肪酸的百分比。

1.3 数据处理

实验数据均以平均值±标准差表示，并采用SPSS 22.0 统计学软件对实验所得各组数据进行单因素方差分析，在P<0.05 时认为有统计学差异。

2 结果与分析

2.1 水煮温度对南极磷虾粉脂质品质的影响

2.1.1 水煮温度对南极磷虾粉脂质过氧化值的影响 经过40、60、80 和100 ℃水煮15 min得到的南极磷虾粉，其脂质的过氧化值检测结果如图1 所示。数据显示，40、60、80 和100 ℃的水煮加热显著提高南极磷虾粉中脂质的过氧化值（P<0.05），说明水煮热加工促进了磷虾脂质的初级氧化程度。随着水煮温度的升高，过氧化值总体呈上升趋势，相比较其他温度，60 ℃时脂质的氧化程度相对较低。

图1 水煮温度对南极磷虾粉脂质过氧化值的影响Fig.1 Effect of boiling temperature on lipid peroxidation value of Antarctic krill meal

2.1.2 水煮温度对南极磷虾粉脂质酸值的影响 经过不同温度水煮15 min得到的南极磷虾粉，其脂质的酸值变化结果如图2 所示。数据显示，不同温度的水煮热加工均使南极磷虾粉中脂质的酸值显著升高（P<0.01）。酸值是反映油脂酸败的重要指标之一。此实验结果说明水煮热加工导致脂质加速水解，游离脂肪酸含量升高，南极磷虾粉的品质降低[20−21]。其中，水煮温度为60 ℃处理组脂质的酸值较小，为45.474 mg/g。

图2 水煮温度对南极磷虾粉脂质酸值的影响Fig.2 Effects of boiling temperature on lipid acid value of Antarctic krill meal

2.1.3 水煮温度对南极磷虾粉脂质TBARS的影响 经过不同温度水煮15 min得到的南极磷虾粉，其脂质的TBARS变化结果如图3 所示。结果显示，南极磷虾肉经水煮加工等处理后，提取的南极磷虾粉脂质的TBARS显著升高（P<0.05），其趋势与过氧化值升高趋势一致。这说明高温促使过氧化物不断分解产生丙二醛等小分子物质，影响产品质量，而60 ℃时南极磷虾粉脂质中的丙二醛含量较低，为0.17。

图3 水煮温度对南极磷虾粉脂质TBARS的影响Fig.3 Effects of boiling temperature on TBARS Antarctic krill meal lipid

2.1.4 水煮温度对南极磷虾粉脂质脂肪酸组成的影响 经过不同温度水煮15 min得到的南极磷虾粉，其脂质的脂肪酸组成如表1 所示。南极磷虾粉脂质中饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸及多不饱和脂肪酸分别占比28.745%±1.852%、24.069%±2.587%、47.186%±2.125%。多不饱和脂肪酸中EPA和DHA占比非常多，分别占总脂的24.757%±0.688%和22.286%±1.565%，营养价值极高。水煮处理后南极磷虾粉脂质的EPA和DHA基本持平，饱和、单不饱和及多不饱和脂肪酸均无显著性变化（P>0.05），说明水煮温度对磷虾粉中的脂肪酸组成影响不大。

表1 水煮温度对南极磷虾粉脂质脂肪酸组成的影响Table 1 Effects of boiling temperature on lipid fatty acid composition of Antarctic krill meal

综合比较不同水煮温度对南极磷虾粉脂质的过氧化值、酸值、TBARS及脂肪酸组成的影响，可以看出温度会明显加速脂质氧化，导致南极磷虾粉的品质降低，60 ℃时各指标与空白组相差较小，因此，在加工磷虾肉时，水煮温度在60 ℃左右较好。在后续探究水煮时间对南极磷虾粉品质影响的实验中，水煮温度设定为60 ℃。

2.2 水煮时间对南极磷虾粉脂质品质的影响

2.2.1 水煮时间对南极磷虾粉脂质过氧化值的影响

在60 ℃下将南极磷虾肉分别水煮15、30、45 和60 min、经冻干后得到的南极磷虾粉，其过氧化值变化情况如下图所示。分析图4 可知，不同水煮时间对南极磷虾粉中脂质的过氧化值均有显著性影响（P<0.05），各样品的过氧化值均显著升高，且总体呈上升趋势。其中，15 和30 min时过氧化值相对较低，分别为0.935 和0.858 meq/kg。

图4 水煮时间对南极磷虾粉脂质过氧化值的影响Fig.4 Effects of boiling time on lipid peroxidation value of Antarctic krill meal

2.2.2 水煮时间对南极磷虾粉脂质酸值的影响 在60 ℃下分别水煮不同时间得到的南极磷虾粉，其酸值变化情况如图5 所示。分析结果可知，水煮15 和30 min对南极磷虾粉脂质的酸值无显著性影响（P>0.05），水煮45 和60 min时，脂质的酸值显著性升高（P<0.05）。随着水煮时间延长，酸值逐渐升高。说明水煮时间的延长会加剧游离脂肪酸的生成，影响磷虾粉的脂质品质。

图5 水煮时间对南极磷虾粉脂质酸值的影响Fig.5 Effects of boiling time on lipid acid value of Antarctic krill meal

2.2.3 水煮时间对南极磷虾粉脂质TBARS的影响 在60 ℃下分别水煮不同时间得到的南极磷虾粉，其TBARS变化情况如图6 所示。分析数据可知，随着水煮时间的延长，脂质的TBARS值有波动，但是没有显著性变化（P>0.05）。说明随着水煮时间的延长对脂质中次级氧化产物丙二醛含量并无太大影响。

图6 水煮时间对南极磷虾粉脂质酸值的影响Fig.6 Effects of boiling time on TBARS of Antarctic krill meal lipid

2.2.4 水煮时间对南极磷虾粉脂质脂肪酸组成的影响 在60 ℃下分别水煮不同时间得到的南极磷虾粉，其脂肪酸组成如表2 所示。分析结果可知，随着水煮时间的延长，与空白相比，单不饱和脂肪酸组成没有显著性变化（P>0.05），在60 min时，多不饱和脂肪酸组成有显著性下降（P<0.05），由47.186%±2.125%降低至43.342%±0.381%，说明长时间的水煮加快了脂质的不饱和脂肪酸氧化。

表2 水煮时间对南极磷虾粉脂质脂肪酸组成的影响Table 2 Effects of boiling time on lipid fatty acid composition of Antarctic krill meal

综合比较不同水煮时间对南极磷虾粉脂质的过氧化值、酸值、TBARS及脂肪酸组成的影响，发现水煮时间超过30 min过氧化值及酸值显著上升，单不饱和脂肪酸减少。因此，建议加工南极磷虾肉时，水煮时间控制在30 min内，以保证南极磷虾粉的品质。

3 结论与讨论

本文以磷虾粉脂质的氧化程度为评价指标，探究南极磷虾粉制作工艺中水煮温度和时间两个重要条件对产品品质的影响，发现在60 ℃左右、水煮不超过30 min时所制得的南极磷虾粉品质较好，这表明在此条件下获得的南极磷虾粉产品具有良好的品质，同时为南极磷虾的热加工工艺提供了有力的数据支撑。

在探究温度对南极磷虾粉品质影响的实验中，与空白组相比，磷虾脂质的过氧化值、酸值及TBARS均有显著性变化，随水煮温度上升，各指标总体均呈现上升趋势。未经水煮的磷虾肉脂质过氧化值为0.728 meq/kg，水煮处理后过氧化值最高升至1.345 meq/kg，在温度为60 ℃时，相比较其他温度升高的程度较小，为0.935 meq/kg，过氧化值表示脂肪初级氧化产物氢过氧化物的量[22]，说明高温促使脂肪酸加速氧化生成了较多的氢过氧化物；60 ℃略有减小可能是加热后诱导蛋白质变性，肌原纤维与肌原纤维胶原蛋白的交互作用使肉品的保水性得以提高，使氧化速度变慢，氢过氧化物生成的速度小于分解的速度[23]。酸值一般常用来作为衡量油脂品质氧化程度的标准，本实验空白组的酸值为32.889 mg/g，随着温度升高酸值总体呈上升趋势，40 ℃时升高至44.891 mg/g，在60 ℃时为45.474 mg/g，这也反映高温加速了脂肪的水解及氧化，降低油脂品质。不同温度的水煮加工均会使磷虾粉TBARS显著升高，这与Fa´tima等[24]的结论有一致性，煮和烘烤的方式导致TBARS升高。此外，不同温度水煮加工对脂质的脂肪酸组成没有明显的影响。综合来看，水煮温度在60 ℃较为适宜，且魏荣南等[25]认为在减少产品的营养流失及保证最终产品品质、降低能耗的基础上，南极磷虾常压水煮加热的终点温度应尽量控制在55～60 ℃。

在60 ℃条件下将南极磷虾肉水煮不同时间，所得脂质的各项指标有不同程度的变化。随水煮时间增长，过氧化值显著升高，在60 ℃时升高幅度小，从0.728 meq/kg上升至0.858 meq/kg。酸值在水煮15 和30 min时没有显著提升（P>0.05），在45 和60 min时显著升高（P<0.05），在60 min时酸值达到最高值为38.465 mg/g。通过测定不同水煮时间对南极磷虾粉脂肪酸含量的影响，发现30 min处理组饱和脂肪酸由28.745%升高至32.714%，单不饱和脂肪酸降低了3.658%；水煮时间为60 min时多不饱和脂肪酸含量由47.186%降低至43.342%。综合以上结果发现，水煮越长，磷虾粉的氧化程度越高，对磷虾粉脂质品质影响越大。而在60 ℃水煮15 和30 min，磷虾粉脂质的各氧化指标大都没有显著变化（P>0.05），以此来看，在60 ℃水煮30 min以内获得的南极磷虾粉的品质不会受太大影响。