不同动物油脂酶解法制备及其品质对比分析
2025-01-26孙龙珠郭玉杰李娟张春晖曹克涛
摘要：我国动物油脂资源丰富，作为加工复合调味料的重要原料，广泛应用于现代食品工业中。为探究不同物种来源动物油脂的理化性质和营养组分差异，分别以马脂、牛脂、羊脂和猪脂为原料，采用酶解法制备不同动物油脂，并对其酸价、碘价、过氧化值等理化特性和脂肪酸组成、生育酚含量、矿物质元素等营养组分进行对比分析。结果表明，马油酸价为1.13 mg/g，明显低于其他动物油脂（猪油1.30 mg/g，牛油1.48 mg/g，羊油1.77 mg/g）；马油碘价为81.6 g/100 g，明显高于猪油（55.27 g/100 g）、羊油（46.53 g/100 g）和牛油（34.04 g/100 g）。对比分析脂肪酸组成发现，动物油脂主要由棕榈酸（C16∶0）、硬脂酸（C18∶0）、油酸（C18∶1n9c）和亚油酸（C18∶2n6c）组成，马油中多不饱和脂肪酸含量高达31.13%，亚油酸含量显著高于其他油脂（Plt;0.05）。4种动物油脂中都不含β-生育酚，马油中的δ-生育酚含量最高；4种油脂的矿物质组成无明显差异，常量元素以钙、钠和磷元素为主，微量元素铁和锌含量较多。综上，不同物种来源动物油脂的理化性质和营养组分均存在显著差异；与其他动物油脂相比，马油在理化特性和营养组分方面品质突出，更符合现代健康饮食要求。
关键词：动物油脂；酶解法；理化特性；脂肪酸组成；营养组分
中图分类号：TS227
文献标志码：A
文章编号：1000-9973（2025）01-0028-07
Preparation of Different Animal Oils by Enzymatic Hydrolysis Method and Comparative Analysis of Their Quality
SUN Long-zhu1，2， GUO Yu-jie2*， LI Juan2， ZHANG Chun-hui2*， CAO Ke-tao3
（1.School of Food Science and Engineering， Ningxia University， Yinchuan 750021， China; 2.Comprehensive Key Laboratory of Agro-products Processing， Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Institute of Food Science and Technology CAAS， Beijing 100193， China; 3.Xinjiang Yema Cultural Development Co.， Ltd.， Urumqi 830011， China）
Abstract： In China， there are abundant animal oil resources， which are widely used as the important raw materials for processing compound seasonings in the modern food industry. In order to explore the differences of physicochemical properties and nutrients of animal oils from different species， with horse fat， butter， sheep fat and lard as the raw materials respectively， different animal oils are prepared by enzymatic hydrolysis method， and the physicochemical properties such as acid value， iodine value， peroxide value and nutrients such as fatty acid composition， tocopherol content and mineral elements are compared and analyzed. The results show that the acid value of horse oil is 1.13 mg/g， which is significantly lower than that of other animal oils （lard 1.30 mg/g， butter 1.48 mg/g， sheep oil 1.77 mg/g）. The iodine value of horse oil is 81.6 g/100 g， which is significantly higher than that of lard （55.27 g/100 g）， sheep oil （46.53 g/100 g） and butter （34.04 g/100 g）. The comparative analysis of fatty acid composition shows that animal oils are mainly composed of palmitic acid （C16∶0）， stearic acid （C18∶0）， oleic acid （C18∶1n9c） and linoleic acid （C18∶2n6c）. The content of polyunsaturated fatty acid in horse oil is up to 31.13%， and the content of linoleic acid is significantly higher than that of other oils （Plt;0.05）. There is no β-tocopherol in the four animal oils， and the content of δ-tocopherol in horse oil is the highest. There is no significant difference in the mineral composition of the four oils， with calcium， sodium and phosphorus as the main constant elements， and iron and zinc as the trace elements. In conclusion， there are significant differences in physicochemical properties and nutrients of animal oils from different species. Compared with other animal oils， horse oil has outstanding quality in physicochemical properties and nutrients， which is more in line with the requirements of modern healthy diet.
Key words： animal oils; enzymatic hydrolysis method; physicochemical properties; composition of fatty acid; nutrient
收稿日期：2024-07-24
基金项目：2022年丝绸之路经济带创新驱动发展试验区、乌昌石国家自主创新示范区科技发展计划（简称：“两区”科技发展计划）（2022LQ01002）
作者简介：孙龙珠（1998—），女，硕士研究生，研究方向：畜产品加工。
*通信作者：郭玉杰（1989—），男，助理研究员，博士，研究方向：畜产品加工利用；
张春晖（1971—），男，研究员，博士，研究方向：肉品科学。
中国是世界上最大的肉类生产国和消费国，2023年肉类总产量达9 641万吨，约占世界肉类总产量的1/4[1-2]。肉品生产加工过程中产生大量的骨、血、脂、皮毛等副产物，约占其胴体重量的30%～50%[3]。动物脂肪作为重要的可食性副产物，富含多种脂肪酸和其他生物活性物质，能为机体提供能量和必需脂肪酸，在传统烹饪和现代食品工业中都有广泛应用，如用作起酥油、馅料、布丁、调味料原料、香肠和人造黄油等[4]。
随着预制菜肴的兴起，复合调味品也迎来新的商机，2023年市场规模达2 032亿元，占中国调味料市场总规模的34.3%。动物脂肪作为复合调味品的重要原料，凭借其独特的口感和风味，广泛应用于预制食品工业生产中。前期研究发现，不同来源的动物脂肪在理化特性和营养组成上存在显著性差异[5]，也使得不同的动物油脂有着不同的应用场景。猪油在食品加工和烹饪中最常见，用于中式菜肴的炒制、煎炸、炖煮等烹饪方式，赋予菜肴细腻的口感和独特的诱人风味[6]；牛油因其独特的风味在火锅底料、烘焙等食品领域广泛应用[7]；羊油常用于一些民族特色菜肴烹饪和复合调味品制备等方面[8]。在我国的新疆、内蒙古等牧区，马油的食用有着悠久的历史；近年来，随着国民收入的增加和马产业的发展，马产品消费群体呈现由产区向全国逐年扩展的趋势。马脂肪作为肉马加工中的副产品，具有温经散寒、活血通络的功效[9]，深受广大消费者的喜爱。但在食品工业化加工领域尚未见其应用报道，因此有必要针对马油的理化性质和营养组分开展加工适宜性评价。
动物油脂是肉品屠宰加工过程中的重要副产物，原料成本低且来源充足，作为制备食品调味料的重要原料，加工潜力巨大。但目前对动物油脂原料的品质分析仍不够深入，缺乏不同物种间油脂品质的对比分析，限制了专用加工技术的研发和相关新产品的创制，进而制约了动物脂肪的高效利用。本文以牛脂肪、羊脂肪、猪脂肪、马脂肪4种脂肪为原料，采用酶解法制备不同来源动物油脂并对其理化性质和营养组分进行对比分析，为不同动物油脂分类加工和高效利用提供了依据。
1 材料和方法
1.1 实验材料
1.1.1 原料与试剂
马脂肪：采样自新疆阿勒泰地区屠宰场；羊脂肪和牛脂肪：购于京东腾瑞贝达生鲜专营店；猪脂肪：购于家佳康京东自营旗舰店。
中性蛋白酶（100 000 U/g，食品级）：上海源叶生物科技有限公司；三氯甲烷、冰乙酸、氢氧化钾、碘化钾、硫代硫酸钠、无水硫酸钠、乙醚、异丙醇、可溶性淀粉、1-丁醇、环己烷、韦氏试剂等（均为分析纯）：上海阿拉丁生化科技股份有限公司。
1.1.2 仪器与设备
ME403电子分析天平、FE-20 pH计 梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；PH-208便携式pH计 德国Testo公司；CR-400色差仪 日本柯尼卡美能达公司；Allegra X-12型台式高速冷冻离心机 美国贝克曼库尔特有限公司；HHS21-4电热恒温水浴锅 上海博迅医疗生物仪器股份有限公司；ICP-MS 7700X 电感耦合等离子体质谱仪 美国Agilent公司；DH-101-3BS型电热恒温鼓风干燥箱 天津中环电炉股份有限公司；Kjeltec 8100全自动凯氏定氮仪 福斯华（北京）科贸有限公司；GC-450气相色谱仪 美国Varian公司。
1.2 实验方法
1.2.1 脂肪组织基本营养成分的测定
不同脂肪组织水分含量的测定参照GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》中直接干燥法；灰分含量的测定参照GB 5009.4—2016《食品安全国家标准 食品中灰分的测定》中第一法；蛋白质含量的测定参照GB 5009.5—2016《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》中凯氏定氮法；粗脂肪含量的测定参照GB 5009.6—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》中索氏抽提法。每个样品重复测定3次，结果取平均值。
1.2.2 酶解法提取4种动物油脂
不同动物油脂酶解法制备参照郑晶[10]的实验方法并作修改。将4种动物脂肪去除筋膜和结缔组织后切成约0.5 cm×0.5 cm×0.5 cm的小块。称取15.00 g脂肪于100 mL烧杯中，加入0.3 g中性蛋白酶，加入脂肪质量2倍体积的蒸馏水，用玻璃棒搅拌后密封，在55℃下恒温水浴酶解2 h，在80℃灭酶10 min，以8 500 r/min离心15 min，吸取上层油脂，即为提取的动物油。
1.2.3 提取率的测定
4种动物油脂的提取率按公式（1）计算。
ω（%）=m1/m0×100%。（1）
式中：m1为酶解法提取油酯的质量（g）；m0为生脂肪的质量（g）。
1.2.4 理化指标的测定
不同动物油脂酸价的测定参照GB 5009.229—2016《食品安全国家标准 食品中酸价的测定》中第一法冷溶剂指示剂滴定法；过氧化值的测定参照GB 5009.227—2016《食品安全国家标准 食品中过氧化值的测定》中第一法滴定法；2-硫代巴比妥酸值的测定参照GB/T 35252—2017《动植物油脂 2-硫代巴比妥酸值的测定 直接法》；碘值的测定参照GB/T 5532—2022《动植物油脂 碘值的测定》。每个样品重复测定3次，结果取平均值。
1.2.5 色差的测定
利用色差仪对不同动物油脂的颜色进行测定，参考孙佳宁[11]的方法并稍作修改，将4种油脂装入透明自封袋中，用锡箔纸紧密包裹。打开色差仪对黑、白标板进行校准，操作完成后，将色差仪镜头对准待测样品进行测定。每个样品重复测定3次，结果取平均值。
1.2.6 脂肪酸组成的测定
不同动物油脂肪酸的测定参照GB 5009.168—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪酸的测定》中内标法；甲酯化按照GB 5009.168—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪酸的测定》中酯交换法对脂肪酸进行前处理。
色谱条件：参照GB 5009.168—2016，用配备毛细管色谱柱（100 m×0.25 mm×0.2 μm）的GC-450气相色谱仪（美国Varian公司）分析脂肪酸甲酯。载气为氮气，流速为1 mL/min，进样器温度为270℃，检测器温度为280℃。初始温度设为100℃，持续13 min；以10℃/min的速率升温至120℃，持续6 min，随后以1℃/min的速率升温至180℃，持续20 min，然后以4℃/min的速率升温至220℃，持续10 min。
1.2.7 生育酚含量的测定
生育酚含量的测定参照GB 5009.82—2016《食品安全国家标准 食品中维生素A、D、E的测定》中反相高效液相色谱法。
1.2.8 矿物质含量的测定
矿物质含量的测定参照 GB 5009.268—2016《食品安全国家标准 食品中多元素的测定》中电感耦合等离子体质谱法。
1.3 数据处理
使用Microsoft Excel 2016统计数据并计算平均值及标准误差，数据结果用“平均值±标准误差”表示。采用SPSS Statistics 25进行单因素ANOVA检验，采用LSD进行多重比较，采用Duncan's进行显著性分析，Plt;0.05代表在统计学上差异显著，使用Origin 2023软件绘制柱状图和雷达图，使用MetaboAnalyst软件绘制主成分分析图。
2 结果与讨论
2.1 不同物种来源动物油脂及其基本营养组成分析
4种动物油脂组织均呈现白色，牛脂肪和羊脂肪的质地较硬，在常温下不易熔化，猪脂肪和马脂肪的质地软且易熔化。不同动物脂肪质感差异可能与不饱和脂肪酸含量有关[12-13]。4种不同来源的脂肪都具有浓郁的脂肪味，并伴有对应动物的腥臭味；其中牛脂肪和猪脂肪的腥臭味较淡，羊脂肪和马脂肪的动物腥臭味较浓，这可能与不同脂肪中含有的醛类、酮类等挥发性物质不同有关[14-17]。由表1可知，不同动物脂肪的粗脂肪含量、水分含量和粗蛋白含量均存在显著性差异。猪来源的脂肪组织中粗脂肪含量高达96.82%，显著高于其他脂肪组织；牛和羊来源的脂肪组织中含水量较高，分别为10.2%和10.0%；牛来源的脂肪组织中粗蛋白含量最高（1.35%），其次为羊来源的脂肪组织（0.97%），马和猪来源的脂肪组织中粗蛋白含量较低，分别为0.86%和0.84%。
2.2 4种动物油脂的酶解法制备与感官分析
本研究利用酶解法制备4种动物油脂，4种动物油脂的提取率与图片见图1。
由图1可知，牛油和马油的提取率均在80%以上，羊油和猪油的提取率均在75%左右，相比传统的熔炼法和压榨法效率更高[15]。分析4种动物油脂在常温状态下的色泽、气味和状态，见表2。常温条件下，牛油、羊油、猪油均为白色固态，而马油呈固液混合状态，具有一定流动性，可能是由于马油中不饱和脂肪酸含量相较其他3种动物油脂更高，这与Park等[18]的研究结果一致。60℃加热熔融后，4种动物油脂均澄清透明，但色泽存在一定差异；牛油和马油颜色较深，羊油、猪油颜色较浅。采用色差仪测定发现，牛油和马油的黄度值（b*）无显著性差异（Pgt;0.05），但显著高于羊油和猪油（Plt;0.05），这与感官色泽评定一致。影响油脂颜色的因素很多，一是脂溶性色素如叶绿素、类胡萝卜素含量不同会影响油脂的颜色[19]；二是不同油脂中甘油三酯、磷脂甾醇等的含量不同造成颜色差异[20]，同时提取过程中发生了一定程度的美拉德反应，导致油脂颜色变化[21]。
不同动物油脂呈现出不同的特征气味，电子鼻分析能够反映不同动物油脂相关气味的区分能力[22]。
由图2中A可知，对于4种油脂，W1W传感器（对硫化氢敏感）的响应值明显更高，其次是W5S传感器（对氮氧化合物敏感），其响应值分别为1.79～2.20，1.58～2.11。雷达图显示，4种动物油脂气味在W1W（对硫化氢敏感）和W5S（对氮氧化合物敏感）传感器上能够有效区分。主成分分析（PCA）结果显示，第一主成分（PC1）和第二主成分（PC2）的贡献率分别为94.8%和4.0%，累计贡献率超过95%，表明这两个主成分能够代表样品的主要特征信息。在常温状态下，4种动物油脂的气味能够有效区分，且马油和其他3种油脂的含硫化合物气味、芳香类化合物气味和氮氧化合物气味有着显著不同。不同动物油脂气味差异可能与其脂肪酸组成差异有关[14，23]。马油中油酸、亚油酸和亚麻酸等不饱和脂肪酸含量高于其他动物油脂，不饱和脂肪酸易被氧化形成醛类、不饱和酮类和呋喃衍生物等挥发性物质，从而影响油脂的气味 [24-25] 。
2.3 4种动物油脂理化性质对比分析
酸价是衡量油脂氧化酸败的重要指标，也是评价油脂质量的标志。 由图3中A可知，4种油脂的酸价为羊油（1.77 mg/g）gt;牛油（1.48 mg/g）gt;猪油（1.30 mg/g）gt;马油（1.13 mg/g），马油的酸价显著低于其他3种油脂 （Plt;0.05），表明马油中游离脂肪酸含量更低。过氧化值用来表示油脂中初级氧化产物氢过氧化物的含量，过氧化值越高，表明油脂的氧化程度越高。由图3中B可知，牛油的过氧化值为0.31 mmol/kg，显著高于其他3种油脂（Plt;0.05），猪油的过氧化值显著低于其他油脂（Plt;0.05），表明酶解法提取的猪油中含有的氢过氧化物更少。2-硫代巴比妥酸值表示油脂次级氧化产物醛类物质的含量。由图3中C可知，4种动物油脂的2-硫代巴比妥酸值无明显差异，且都远低于国标限量标准（≤0.25 mg/100 g）。碘价在一定程度上可以反映动物油脂的不饱和程度，碘价越高表示油样的不饱和程度越高[26]。由图3中D可知，马油的碘价最高（75.97 g/100 g），其次是猪油（55.27 g/100 g）、羊油（46.53 g/100 g）和牛油（34.04 g/100 g）。马油的碘价显著高于其他3种动物油脂（Plt;0.05），表明马油的不饱和程度比其他3种动物油脂更高。牛油的碘价最低，表示其饱和度更高，这与樊雨梅等[5]的研究结果一致。总体来看，除碘价外，4种动物油脂的理化指标均符合GB 10146—2015中《食品安全国家标准 食用动物油脂》的标准。
2.4 4种动物油脂的脂肪酸组成对比分析
4种动物油中各种脂肪酸占总脂肪酸的百分比见表3，牛油中共检出10种脂肪酸，其中饱和脂肪酸6种，占比为66.89%；单不饱和脂肪酸3种，占比为31.04%；多不饱和脂肪酸1种，占比为1.83%。其中含量较高的为硬脂酸（C18∶0）、油酸（C18∶1n9c）、棕榈酸（C16∶0），这与王冲等[16]的测定结果相近。羊油中共检出11种脂肪酸，其中饱和脂肪酸5种，占比为55.15%；单不饱和脂肪酸4种，占比为38.51%；多不饱和脂肪酸2种，占比为6.35%。主要由油酸（C18∶1n9c）、棕榈酸（C16∶0）、硬脂酸（C18∶0）组成。猪油中共检测出10种脂肪酸，其中饱和脂肪酸5种，单不饱和脂肪酸3种，多不饱和脂肪酸2种。饱和脂肪酸占比为47.74%，不饱和脂肪酸占比为51.91%，其中单不饱和脂肪酸占比为38.04%，多不饱和脂肪酸占比为13.87%，不饱和脂肪酸占比略高于饱和脂肪酸。主要由油酸（C18∶1n9c）、棕榈酸（C16∶0）、硬脂酸（C18∶0）和亚油酸（C18∶2n6c）组成。马油中共检出16种脂肪酸，其中饱和脂肪酸8种，占比为35.78%；单不饱和脂肪酸4种，占比为32.93%；多不饱和脂肪酸4种，占比为31.13%。主要由油酸（C18∶1n9c）、亚油酸（C18∶2n6c）、棕榈酸（C16∶0）组成。
4种动物油脂的脂肪酸含量差异显著。马油的饱和脂肪酸含量显著低于其他油脂（Plt;0.05），多不饱和脂肪酸含量显著高于其他油脂（Plt;0.05），含有其他3种油脂中没有的癸酸（C10∶0）、月桂酸（C12∶0）、γ-亚麻酸（C18∶3n6）和二十碳二烯酸（C20∶2）。硬脂酸（C18∶0）含量显著低于其他3种油脂（Plt;0.05），亚油酸（C18∶2n6c）含量显著高于其他油脂（Plt;0.05）。而牛油的硬脂酸（C18∶0）含量最多，亚油酸（C18∶2n6c）含量较低，因此牛油比马油在常温下更容易凝固。马油中含有比羊油和猪油更多的n-3脂肪酸α-亚麻酸（C18∶3n3），而在牛油中未检出，这与李华等[12]的研究结果一致，表明马油具有更高的不饱和度，这也与碘价测定结果一致。马油的油酸和亚油酸含量高于其他油脂，油酸具有维持心脑血管健康、改善代谢综合征、提高油酰乙醇胺的人体循环的作用[27]，亚油酸是人体必需脂肪酸之一，这些脂肪酸都对人体有益，并具有一定的营养和保健作用。马油中油酸、亚油酸含量较多，可以作为这两种脂肪酸的丰富来源，并且马油因其较高的不饱和脂肪酸含量，可能具有潜在的生物活性。研究表明，马油具有抗氧化、抗菌消炎、抗皱、皮肤屏障修复[28-32]等作用，但同时高不饱和脂肪酸含量也会带来更易氧化的风险。Saldanha等[24]研究表明，不饱和脂肪酸的热稳定性较差，在加热过程中多不饱和脂肪酸的损失量显著高于单不饱和脂肪酸。
2.5 4种动物油脂生育酚含量
生育酚是一类在机体中参与重要的生理和生化反应的脂溶性化合物，它们是天然的亲脂性抗氧化剂，在动植物油脂中具有重要作用[33-34]。研究发现，羊油中的α-生育酚含量最高（3.4 mg/kg），其次是牛油（1.4 mg/kg），而猪油和马油中的α-生育酚含量接近（0.5 mg/kg）；4种动物油脂中均未检测出β-生育酚；猪油中的γ-生育酚含量最高，马油、牛油和羊油中的γ-生育酚含量接近；猪油和马油中的δ-生育酚含量分别为0.4，0.6 mg/kg，牛油和羊油中不含该生育酚。生育酚总含量分析结果表明，猪油和牛油中的生育酚总含量与Mohamed等[33]的测定结果一致，但马油中的生育酚总含量低于其测定结果，这可能是原料易受饲养环境的影响，且可能存在精制程度越高，油脂中的生育酚含量越低的情况[35]。
2.6 4种动物油脂矿物质元素对比分析
采用ICP-MS 7700X电感耦合等离子体质谱仪测定4种动物油脂中的矿物质元素，见表5。
由表5可知，钙和钠均是4种动物油脂中含量最高的两种矿物质元素，马油中钙含量为36.74 mg/kg，显著高于其他3种动物油脂（Plt;0.05）；4种油脂中钠元素含量差异不显著。钙（Ca）是构成人体骨骼和牙齿的主要成分，而钠（Na）、钾（K）、镁（Mg）、磷（P）参与人体的代谢活动。马油中不含有镁元素，这区别于其他3种动物油脂，而磷元素含量显著高于其他3种油脂，为9.70 mg/kg。锌（Zn）是细胞分裂和生长至关重要的元素；铜（Cu）是一个具有多种作用的活跃元素，有抗感染、抗病毒和抗炎等作用，成年人每天的铜需求量为2.5 mg [36]。马油中铁元素含量最高（11.54 mg/kg），显著高于其他3种动物油脂（Plt;0.05）；牛油中铜元素含量最高（0.11 mg/kg），其次是猪油（0.06 mg/kg）、羊油（0.02 mg/kg）和马油（0.01 mg/kg）；4种动物油脂中锌元素含量无显著差异。
3 结论
本文制备了4种不同物种来源的动物油脂，并对其理化特性和营养组分进行了比较分析。结果表明，马、牛、猪、羊来源4种油脂的提取率分别为82.55%、81.24%、76.93%、74.94%。与其他动物脂肪相比，马油在理化特性上具有酸价低、碘价高等优势。4种动物油的脂肪酸组成和比例显著不同，马油的硬脂酸含量低，亚油酸含量高，总不饱和脂肪酸含量高。4种油脂的生育酚含量差异不大，都不含有β-生育酚，但马油的δ-生育酚含量显著高于其他动物油脂。本研究对4种动物脂肪的基本营养组分和动物油的品质进行比较分析，为动物脂肪的高值化加工和产业化应用提供了依据。
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