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酶解法制备鳗鱼内脏鱼油及品质分析*

2019-08-19钟佳泽师艺冰岑万陈由强黄鹭强

福建轻纺 2019年8期
关键词:鳗鱼鱼油副产物

钟佳泽,师艺冰,岑万,陈由强,黄鹭强

(1.福建师范大学生命科学学院,福建 福州 350117 2.福建师范大学南方海洋研究院,福建 福州 350117)

烤鳗是一种营养价值高、风味好的即食水产品,在日本、韩国、中国香港等国家和地区深受消费者欢迎。福建省是烤鳗加工和出口大省,目前烤鳗加工的大量副产物如鱼头、鱼骨、内脏等常作为鱼粉的生产原料而未深度开发。但是,这些副产物含有丰富的蛋白质、氨基酸、脂肪、微量元素和维生素等,其中鳗鱼内脏中不饱和脂肪酸含量较高并且富含二十碳五烯酸(DHA)和二十二碳六烯酸(EPA)等多不饱和脂肪酸[1],具有特殊的生理功能[2,3],是生产高品质饲用鱼油的良好原料。

目前工业生产多采用蒸煮法[4]、压榨法[5]、溶剂抽提法[6,7]、淡碱水解法[8,9]、酶解法[10,11]等方法制备鱼油。酶解法[12]具有生产条件温和、得率高、产品质量好的特点,蛋白酶水解原料产生的水解液富含氨基酸等物质,可以得到进一步的利用。利用烤鳗副产物鳗鱼内脏提取不饱和脂肪酸的鱼油,可以实现生产副产物的高值化利用,项目具有良好的经济、社会和生态效益。

本研究以鳗鱼内脏为材料,采用酶解法研究粗鱼油的制备及对鱼油的品质进行分析,通过分析精炼鱼油的主要理化指标差异和精炼鱼油的脂肪酸组成,为烤鳗加工副产物的综合开发提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 原料

鳗鱼内脏(-20℃冷冻保存),由福建福铭食品有限公司提供。

1.1.2 试剂

复合风味蛋白酶(50000 U/g),广州华琪生物科技有限公司;

菠萝蛋白酶(60000 U/g)、木瓜蛋白酶(50000 U/g),上海源叶生物科技有限公司。

氢氧化钠、盐酸、磷酸、乙醇、乙醚、乙酸、异辛烷、硫代硫酸钠、异辛烷、碘化钾、硫代硫酸钠、韦氏试剂、环己烷等,均为国产分析纯,上海国药集团化学试剂有限公司;

高岭土为食品级试剂,上海阿拉丁试剂有限公司。

1.1.3 仪器

电热恒温水浴锅,金坛市易晨仪器制造有限公司;

MQK-WSL-2罗维朋比色仪,上海精密科学仪器有限公司;

高速离心机,贝克曼湘仪离心机仪器(湖南)有限公司;

pH计,奥豪斯仪器(上海)有限公司;

旋转蒸发仪(带真空泵),上海亚荣仪器有限公司;

6890 N-5975C气相色谱质谱色谱仪,美国安捷伦科技有限公司。

1.2 方法

1.2.1 粗鱼油制备及精炼

鳗鱼内脏→原料预处理→酶解→灭酶→水和鱼油混合物→离心分离→粗鱼油→脱胶→脱酸→水洗→脱色→脱臭→精炼鱼油

1.2.2 原料预处理

将冷冻保存的鳗鱼内脏用4 ℃低温解冻,洗净,切成2~3 cm的小段。

1.2.3 酶解

称取鱼油内脏组织(湿基),按料液比(w∶w=1∶1)添加等质量的水,搅拌均匀。用NaOH溶液和HCl溶液调节料液pH至7.0。酶解温度为50 ℃,酶添加量为1.5%,酶解时间为2.0 h,在酶解过程中,隔15 min用玻璃棒搅拌15 s,促进酶与底物接触。

1.2.4 灭酶

将酶解后的料液置于100 ℃恒温水浴中处理10 min灭酶。

1.2.5 离心分离

取酶解后的料液于离心管中,4000 r/min室温离心15 min。离心后的鱼油与水分层,用移液枪吸出上层的油,即粗鱼油,将其置于样品瓶中密封,冰箱4 ℃冷藏保存。

1.2.6 脱胶

取一定量的粗鱼油,加入鱼油量1%的浓度为60%的磷酸,在65 ℃恒温水浴下加热搅拌1 min,取出鱼油在5000 r/min的速率下离心10 min,取出上层的油脂,得到脱胶鱼油。

1.2.7 脱酸

将脱胶鱼油加入体积为鱼油量1%,浓度为20%的NaOH溶液,搅拌后升温至65 ℃恒温水浴加热30 min。取出鱼油在5000 r/min 速率下离心10 min,去除下层沉淀。再向鱼油中加入一定量60 ℃的蒸馏水,洗去鱼油中残留的皂脚,然后在5000 r/min的速率下离心10 min,重复2次,取出上层的油,得到脱酸鱼油。

1.2.8 脱色

将脱酸鱼油加入一定量的高岭土,搅拌均匀,65 ℃下加热30 min,然后在5000 r/min的速率下离心10 min,取出上层油脂,得到脱色鱼油。

1.2.9 脱臭

使用旋转蒸发仪,在50 ℃真空条件下对脱色鱼油进行脱臭,得到精炼鱼油。

1.3 脂肪酸组成测定

1.3.1 鱼油甲酯化

准确称取1.0 g精炼鱼油,加入6 mL 5%盐酸甲醇溶液,密封,隔绝外界空气,于60 ℃恒温水浴3 h,每隔0.5 h上下颠倒一次,充分混匀。结束后加入适量的水和正己烷,充分混匀,静置,取上层有机相,氮吹干,再加入2 mL的正己烷溶解,用0.22μm滤膜过滤于样品瓶中,用于后续检测。

1.3.2 脂肪酸组成测定

用气质联用仪,对鱼油的脂肪酸组成进行测定。

柱类型和条件:SP2560 100 m×0.25 mm×0.2μm。

色谱条件:升温程序为柱温60 ℃保持2 min后,以4 ℃/min升至100 ℃,保持1 min,再以5 ℃/min升至250 ℃,再保持12.5 min。进样口温度220 ℃,分流比10∶1,载气为氦气,流速为 1 mL/min,进样量为1μL,采用峰面积归一化法计算脂肪酸相对含量。

1.4 鱼油理化指标的测定

1.4.1 鱼油得率的计算

鱼油得率的计算采用如下公式

式中:F—鱼油得率,%

w1—粗鱼油质量,g

w2—内脏质量,g

1.4.2 色泽测定

参照张丽等[13]使用罗维朋比色仪检测油脂的黄值与红值。

1.4.3 酸值测定

按照GB 5009.229-2016测定鱼油酸值。

1.4.4 碘值测定

按照GB/T 5532-2008 测定鱼油碘值。

1.4.5 过氧化值测定

按照LS/T 6106-2012 测定鱼油过氧化值。

1.4.6 鱼油的理化指标评定标准

按照SC/T 3502-2016 对鱼油进行评价,如表1所示。

表1 鱼油的理化指标的规定

1.5 数据处理

数据分析与统计采用SPSS 19.0 软件,用 Duncan氏多重比较法分析各实验组间的差异显著性,图表制作工具采用origin 8.5。数据处理均为平均值±标准差(n=3),柱形图上标有不同字母表示在0.05 水平有显著差异。

2 结果与分析

2.1 提取工艺

2.1.1 蛋白酶

在酶解温度50 ℃,酶添加量为1.5%,酶解时间为2.0 h的条件下,选用木瓜蛋白酶、复合风味蛋白酶、菠萝蛋白酶进行酶解试验,结果见图1。

结果显示,木瓜蛋白酶酶解未彻底,另外2组酶解较彻底。复合风味蛋白酶的鱼油得率最高,为14.0%,其次是菠萝蛋白酶,木瓜蛋白酶效果最差。相对于木瓜蛋白酶和菠萝蛋白酶,复合风味蛋白酶酶解效果具有显著差异(P<0.05)。

图1 不同种类的蛋白酶对应的鱼油提取率

2.1.2 酶解温度

采用复合风味蛋白酶,酶添加量为1.5%,酶解时间为2.0 h,设定5组温度,结果见图2。

结果表明,温度55 ℃以下,随着温度的升高,鱼油得率呈现上升趋势;55 ℃时达到最大值,鱼油得率为15.5%;随后鱼油得率随着温度的升高而下降。推断温度过高导致酶活性降低,从而影响酶解效率。因此,选择酶解温度55 ℃时鱼油得率最高,与其它温度条件比较具有显著性差异(P<0.05)。

图2 不同酶解温度对鱼油得率的影响

2.1.3 酶解时间

图3 不同酶解时间对鱼油得率的影响

采用复合风味蛋白酶,酶添加量为1.5%,温度为55 ℃,设定酶解时长,结果见图3。

数据显示,随着酶解时间的延长,鱼油得率不断上升,最高得率为15.2%,超过2.0 h鱼油得率没有显著性差异(p>0.05)。随着酶解时间加长,鱼油色泽加深,可能是鱼油被空气中的氧气氧化所致。因此,综合实际生产因素考虑,酶解时间为2.0 h适宜。

2.1.4 酶添加量

采用复合风味蛋白酶,酶解时间为2.0 h,温度为55 ℃,设定5组不同的酶添加量结果见图4。

由图4可以看出,随着酶添加量的增加,鱼油得率上升,当酶添加量为2% 时,得率最高为15.7%;但当酶添加量大于2% 时,鱼油的得率反而略有下降,这可能是蛋白酶添加过多导致其对自身有部分水解作用,导致酶活力降低。综合各方面因素酶添加量为2%最为合适,其得率相对其它的酶添加量具有显著性差异(P<0.05)。

图4 不同酶添加量对鱼油得率的影响

2.2 鱼油的色泽

经罗维朋比色仪测定,发现鱼油精炼前后的色泽变化明显。黄值和红值均有下降,红值变为0,黄值大幅度下降,从10降到2,黄值和红值的变化表明精炼鱼油的脱色效果好。结果见表2。

表2 精炼前后鱼油色泽比较

2.3 精炼前后鱼油理化指标

鱼油质量可以通过鱼油理化指标高低来评价,具体评价标准见表1。

动植物油脂酸价、过氧化值、碘价等高低反映了动植物油脂品质。鱼油经过精炼步骤,可以去除游离脂肪酸,提高不饱和脂肪酸含量。从表3中可知,粗鱼油酸值为(4.23±0.12) mg/g(<8 mg/g),精炼鱼油的酸值为(0.12±0.02) mg/g(<1 mg/g);粗鱼油的过氧化值为(7.08±0.23) mmol/kg,精炼鱼油的过氧化值为(4.48±0.15)mmol/k(<5 mmol/kg),这些指标均达到了SC/T 3502-2016 规定的一级鱼油标准。

表3 精炼前后鱼油理化指标比较

2.4 鱼油感官评价

粗鱼油颜色呈红棕色,稍微浑浊,有较重的鱼腥味和轻微酸败味;精炼鱼油呈淡黄色,不含杂质,具有特有的微腥味,没有酸败味。

2.5 精炼后鱼油脂肪酸组成

精炼鱼油经甲酯化处理后,用气质联用仪对其进行脂肪酸组成进行分析,结果见表4。

从表4可知,鳗鱼油主要由C14~C22十种脂肪酸组成,其中不饱和脂肪酸占鱼油的比重达到62.42%,主要以十八碳烯酸为主,其含量为49.90%,可见鳗鱼内脏可作为提取十八碳烯酸的良好材料。多不饱和脂肪酸的含量达到9.78%,DHA和EPA含量占9.55%;饱和脂肪酸比例为32.23%,主要以十五酸和十六酸为主。

表4 精炼鱼油的脂肪酸组成

3 小结与讨论

本研究采用酶解法从烤鳗加工副产物鳗鱼内脏中制备鱼油,粗鱼油通过脱胶、脱酸、脱臭等步骤进行精炼,测定精炼前后鱼油的主要理化指标,用气质联用仪测定精炼后鱼油的脂肪酸组成。

通过对3种蛋白酶的实验比较,得出复合风味蛋白酶酶解提油得率最高,此时酶解温度55 ℃、酶解时间2 h、酶添加量2.0%,鳗鱼内脏鱼油得率为15.7%。粗鱼油通过精炼之后,鱼油的酸值、过氧化值以及碘值分别为(0.12±0.02)mg/g、(4.48±0.15)mmol/kg以及(131.56±2.59)g/100g,除了碘值,其余都达到了SCT 3502-2016 规定的一级精炼鱼油标准,色泽得到改善,黄值从10降为2,红值降为0。

通过气质联用仪对精炼鱼油进行检测,得出:鳗鱼油主要由C14~C22十种脂肪酸组成,其中,不饱和脂肪酸占鱼油的比重占62.42%,以单不饱和脂肪酸十八碳烯酸为主。在多不饱和脂肪酸中,DHA和EPA含量占9.55%。饱和脂肪酸比重占32.23%,以十五酸和十六酸为主。

利用酶解法从鳗鱼内脏中提取鱼油,可综合利用生产副产物,提高综合效益。同时,由于制备条件温和,大大保留了鱼油的功能性成分,可为进一步研究和开发高品质鱼油产品提供思路。

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