CN109321352A - 一种从南极磷虾中提取高脂肪酸含量虾油的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及海产品加工技术领域,为解决南极磷虾油的传统提取工艺中存在的溶剂去除不彻底、成本高、提取率低、南极磷虾油中脂肪酸含量低的问题,提供了一种从南极磷虾中提取高脂肪酸含量虾油的方法,包括以下步骤:(1)将南极磷虾冷冻干燥、组织粉碎,得南极磷虾粉;(2)加入有机溶剂浸提,涡旋,离心,取上层清液;(3)将上层清液萃取,浓缩,水洗,取上层有机相,旋蒸,即得高脂肪酸含量虾油。采用本发明的方法提取的南极磷虾油中具有较高的脂肪酸含量,其中,EPA和DHA分别占南极磷虾油中脂肪酸总量的48.8%和27.8%。
Description
技术领域
本发明涉及海产品加工技术领域,尤其涉及一种从南极磷虾中提取高脂肪酸含量虾油的方法。
背景技术
南极磷虾(Euphausia superba),又名大磷虾或南极大磷虾,是一种小型海洋浮游甲壳类生物,隶属节肢动物门、甲壳动物纲、磷虾目、磷虾科,广泛分布于南纬50°以南的南极海域,南极磷虾生物资源量巨大,是全球最大的蛋白质来源。目前,南极磷虾产品主要包括饲料级干虾粉、冷冻磷虾、虾油,食品级(冷冻和罐装)、虾仁、虾油,医药级磷虾油等。
南极磷虾油(Krill Oil)主要成分有甘油酯、磷脂、虾青素、DHA(Docosahexenoicacid)和EPA(Eicosapntemacnioc acid),具有促进大脑发育,预防心脑血管疾病、减轻炎症,恶性肿瘤、痴呆症、糖尿病等多种保健功效。南极磷虾油具有抑制肝脂肪化、抗过敏、抗氧化、降血脂、降血糖及心脏保护等生物活性。南极磷虾油含有二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)等Omega-3多元不饱和脂肪酸是人体无法自行合成的脂肪酸,Omega-3必需脂肪酸有很多促进健康的益处,包括心血管,神经,骨骼和关节,视力,皮肤保健等,同时也是人体合成各种荷尔蒙及内生性物质必要的营养素,只有靠食物外来的补充这些油酸,才能让人体的生理机能得以正常运作。
南极磷虾油中最主要的营养成分是脂肪酸,所含的脂肪酸种类较多,特别是不饱和脂肪酸,含量约占总脂肪酸含量的49.1%~67.6%,其中EPA和DHA含量尤其丰富。
周长平等研究采用水酶法提取南极磷虾油,提油率达到64.52%,EPA和DHA含量分别为9.82%和21.97%。大量研究表明,近年来,南极磷虾油作为一种新型的海洋功能性油脂受到全世界的关注,已成为最具市场价值的南极磷虾产品之一。
目前,南极磷虾油粗品的制备方法主要有:有机溶剂萃取法,超临界-CO2萃取法,酶解提油法等。其中,有机溶剂萃取法存在着溶剂脱除不彻底的问题,具有食品安全隐患;超临界-CO2萃取法提取成本过高,不利于实现产业化;酶解提油法的虾油提取率低、有效成分易变质、流失。此外,目前对南极磷虾油粗品的研究主要集中在高磷脂含量磷虾油的提取,针对高脂肪酸含量虾油的提取方法鲜有研究。
中国专利文献上公开了“一种从南极磷虾中提取磷虾油的方法”,其公告号为CN108329988A,该发明采用碳酸二甲酯作为提取剂,所提取的南极磷虾油的磷脂含量高达40%。但是,该发明并未对的南极磷虾油中的脂肪酸含量做测定。
发明内容
本发明为了克服南极磷虾油的传统提取工艺中存在的溶剂去除不彻底、成本高、提取率低、南极磷虾油中脂肪酸含量低的问题,提供了一种从南极磷虾中提取高脂肪酸含量虾油的方法,该方法提取率高、无残留,对设备无特殊要求,工艺条件温和,易于实现产业化。
为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种从南极磷虾中提取高脂肪酸含量虾油的方法,包括以下步骤:
(1)取冰冻南极磷虾原料,置于冷藏室避光解冻(4℃放置12h),解冻完全后,沥干;将解冻后的南极磷虾(水份85%)冷冻干燥、组织粉碎,得南极磷虾粉;
(2)将步骤(1)中的南极磷虾粉中加入有机溶剂浸提,涡旋,离心,取上层清液;
(3)将步骤(2)中的上层清液连续萃取三次,浓缩,水洗三遍取上层有机相,减压旋转蒸发有机溶剂,即得高脂肪酸含量虾油。
作为优选,步骤(2)中,萃取工艺中所用萃取剂为:正己烷,乙醇,石油醚,乙酸乙酯以及互相之间按照不同比例的配伍。
作为优选,步骤(3)中,减压旋转蒸发有机溶剂的步骤为:当使用正己烷为萃取溶剂时,水浴温度设置为40℃,真空度设置为50~100Pa;当使用乙醇为萃取溶剂时,水浴温度设置为45℃,真空度设置为10~50Pa。
作为优选,所述步骤(2)中,所述有机溶剂由乙醇与正己烷按照体积比1:1配制而成。
作为优选,在步骤(2)之前,先对南极磷虾粉进行酸水解处理。
作为优选,所述酸水解处理的步骤为:在步骤(1)的南极磷虾粉中加入体积分数为95%的乙醇水溶液,混匀;再加入盐酸溶液(浓盐酸与水按照体积比1:1稀释),混匀;所述盐酸溶液与乙醇水溶液的添加体积比为5:1;将离心管放入75~85℃水浴中水解35~45min。
酸水解处理,常用的酸有硫酸、盐酸、磷酸、醋酸等,具有以下作用:硫酸可以得到很高的浓度以及硫酸难挥发的特点,常用于需加热的酸水解,盐酸无法达到很高浓度,同时加热易挥发,一定程度上限制了它的使用;但是硫酸较高浓度时有强的氧化性,这也可能在一定程度上限制了它的使用。而磷酸有难挥发、氧化性弱的特点,但酸性比较弱,醋酸的酸性也比较弱,同时易挥发,使用较少。
水解过程中,要注意酸性和温度的控制。酸性太弱,温度太低,对组织的解离效果较差,使得包裹的虾油不容易脱出;而酸性太强,温度太高,造成体系中磷脂、氨基酸等含量太高,影响脂肪酸的分离使得提取效率降低。因此选择合适种类的酸和最佳的水解条件,有助于提高在提取南极磷虾油过程中脂肪酸的提取含量。
作为优选,步骤(2)中,所述南极磷虾粉与有机溶剂的料液体积比为1:(5~7)。
作为优选,步骤(1)中,冷冻干燥的温度控制在-45℃,冷冻干燥过程中南极磷虾的水分控制在7%以内。
作为优选,步骤(1)中,所述南极磷虾粉的粒度大于60目。
作为优选,步骤(2)中,涡旋8~12min;离心速率为4000~4800r/min;离心时间为3~5min。
作为优选,步骤(3)中,浓缩工艺为:采用氮气吹干浓缩至原液的10%。
一种如上述任一方法提取的南极磷虾油。
因此,本发明具有如下有益效果:采用乙醇与正己烷1:1配伍的有机溶剂对南极磷虾油的进行提取,提取率达到8.5%,所提取南极磷虾油中具有较高的脂肪酸含量,其中,EPA和DHA分别占南极磷虾油中脂肪酸总量的48.8%和27.8%。
附图说明
图1是37种脂肪酸甲酯标准品的色图谱。
图中:1:C4:0;2:C6:0;3:C8:0;4:C10:0;5:C11:0;6:C12:0;7:C13:0;8:C14:0;9:C14:1;10:C15:0;11:C15:1;12:C16:0;13:C16:1;14:C17:0;15:C17:1;16:C18:0;17,18:C18:1n9c/c18:1n9t;19:C18: 2n6c;20:C18:2n6t;21:C18:3n6;22:C18:3n3;23:C20:0;24:C20:1n9;25:C20:2;26:C20:3n6;30:C21:0;27:C20:3n3;28:C20:4n6;29:C20:5n3;31:C22:0;32:C22:1n9;33:C22:2;35:C23:0;36:C24:0;34:C22:6n3;37:C24:1n9。
具体实施方式
下面通过具体实施例,对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
在本发明中,若非特指,所有设备和原料均可从市场购得或是本行业常用的,下述实施例中的方法,如无特别说明,均为本领域常规方法。
实施例1
(1)取冰冻南极磷虾原料,置于冷藏室避光解冻(4℃放置12h),解冻完全后,沥干;将解冻后的南极磷虾(水份85%)在真空冷冻干燥机-45℃条件下,冷冻干燥过夜控制水份7%以内;用刀片粉碎机,将干虾粉碎至60目以上,得南极磷虾粉;
(2)按照南极磷虾粉与有机溶剂的料液体积比为1:5,将步骤(1)中的南极磷虾粉中加入有机溶剂(乙醇:正己烷=1:1)浸提,涡旋10min,以离心速率4500r/min,离心3~5min,取上层清液;
(3)将步骤(2)中的上层清液连续萃取三次,采用氮气吹干浓缩至原液的10%,水洗三遍取上层有机相,减压旋转蒸发有机溶剂,其中,使用正己烷为萃取溶剂,水浴温度设置为40℃,真空度设置为50Pa;即得高脂肪酸含量虾油。
实施例2
(1)取冰冻南极磷虾原料,置于冷藏室避光解冻(4℃放置12h),解冻完全后,沥干;将解冻后的南极磷虾(水份85%)在真空冷冻干燥机-45℃条件下,冷冻干燥过夜控制水份7%以内;用刀片粉碎机,将干虾粉碎至60目以上,得南极磷虾粉;
(2)取3g步骤(1)的南极磷虾粉于50mL离心管,加入2mL体积分数为95%的乙醇水溶液,混匀;再加入10mL盐酸溶液(浓盐酸与水按照体积比1:1稀释),混匀;将离心管放入80℃水浴中水解40min;
(3)按照南极磷虾粉与有机溶剂的料液体积比为1:6,在经过步骤(2)酸水解处理后的南极磷虾粉中加入有机溶剂(乙醇:正己烷=1:1)浸提,涡旋8min,以离心速率4800r/min,离心3min,取上层清液;
(4)将步骤(3)中的上层清液连续萃取三次,采用氮气吹干浓缩至原液的10%,水洗三遍取上层有机相,减压旋转蒸发有机溶剂,其中,使用乙醇为萃取溶剂,水浴温度设置为45℃,真空度设置为10Pa;即得高脂肪酸含量虾油。
实施例3
(1)取冰冻南极磷虾原料,置于冷藏室避光解冻(4℃放置12h),解冻完全后,沥干;将解冻后的南极磷虾(水份85%)在真空冷冻干燥机-45℃条件下,冷冻干燥过夜控制水份7%以内;用刀片粉碎机,将干虾粉碎至60目以上,得南极磷虾粉;
(2)取3g步骤(1)的南极磷虾粉于50mL离心管,加入2mL体积分数为95%的乙醇水溶液,混匀;再加入10mL盐酸溶液(浓盐酸与水按照体积比1:1稀释),混匀;将离心管放入75℃水浴中水解45min;
(3)按照南极磷虾粉与有机溶剂的料液体积比为1:7,在经过步骤(2)酸水解处理后的南极磷虾粉中加入有机溶剂(乙醇:正己烷=1:1)浸提,涡旋8~12min,以离心速率4000r/min,离心5min,取上层清液;
(4)将步骤(3)中的上层清液连续萃取三次,采用氮气吹干浓缩至原液的10%,水洗三遍取上层有机相,减压旋转蒸发有机溶剂,其中,使用正己烷为萃取溶剂,水浴温度设置为40℃,真空度设置为100Pa;即得高脂肪酸含量虾油。
对比例1~对比例16
对比例1~对比例16与实施例1的区别在于,步骤(2)中所用有机溶剂不同,具体参见表1,其余工艺步骤完全相同。
按照以下公式,分别测定实施例1~3和对比例1~16提取到的虾油的提取率,结果如表1所示。
表1.实施例1~3和对比例1~16的有机溶剂配方和提取率
编号 | 有机溶剂 | 提取率(%) |
实施例1 | 乙醇:正己烷=1:1 | 8.5 |
实施例2 | 乙醇:正己烷=1:1 | 9.8 |
实施例3 | 乙醇:正己烷=1:1 | 9.6 |
对比例1 | 乙酸乙酯:丙酮=1:1 | 4.0 |
对比例2 | 丙酮:乙醇=1:1 | 4.4 |
对比例3 | 石油醚:丙酮=1:1 | 2.2 |
对比例4 | 乙醇:环己烷=1:1 | 6.2 |
对比例5 | 环己烷:丙酮=1:1 | 1.6 |
对比例6 | 乙酸乙酯:乙醇=1:1 | 5.8 |
对比例7 | 环己烷:乙酸乙酯=1:1 | 2.2 |
对比例8 | 正己烷:丙酮=1:1 | 2.3 |
对比例9 | 正己烷:乙酸乙酯=1:1 | 1.7 |
对比例10 | 石油醚:乙醇=1:1 | 5.4 |
对比例11 | 石油醚:乙酸乙酯=1:1 | 1.4 |
对比例12 | 正己烷 | 7.0 |
对比例13 | 石油醚 | 6.4 |
对比例14 | 丙酮 | 1.8 |
对比例15 | 乙醇 | 4.5 |
对比例16 | 环己烷 | 0.5 |
通过分析比较不同提取溶剂最终得到的虾油质量,计算虾油的提取率,筛选出合适的提取溶剂,实验结果如表1所示。由表1可以看出,不同有机溶剂对南极磷虾油的提取率影响很大,环己烷单独作为溶剂提取效率最低仅为0.5%;乙醇与正己烷1:1配伍的有机溶剂对油脂的提取效率最高为8.5%,合适的溶剂配伍可以调试出最佳的极性,提高提取效率,且能减少杂质量,因此选择体积比1:1的乙醇与正己烷作为提取溶剂。同时,通过对比实施例1和2、3可以得出,在有机溶剂提取前对南极磷虾粉进行酸水解处理,则可以更进一步提高虾油提取率及虾油中脂肪酸的含量。
脂肪酸组成分析:
(1)外标曲线的建立:
在已优化的实验条件下,分别对5个浓度梯度的脂肪酸酯标准品进行色谱分析,标准品色谱图如图1所示,出峰时间均匀,峰形良好;以脂肪酸酯峰面积与之相对应的浓度绘制标准曲线。结果表明,37种脂肪酸标准品在9.01~235.92mg/L浓度范围内线性相关系数范围为0.849-0.999,满足仪器分析的需要。
(2)对实施例1~3提取的虾油做南极磷虾脂肪酸组成分析:
分别将实施例1~3提取到的虾油加8mL 2%氢氧化钠-甲醇溶液在80℃±1℃下回流1h左右至油滴消失(每隔10min震荡烧瓶使壁上残留的样品反应完全),加7mL 18%三氟化硼-甲醇溶液,在80℃±1℃下回流2min,用水冲洗冷凝器,停止加热,取出烧瓶冷却至室温。加10mL正己烷和3mL饱和氯化钠溶液,涡旋分层离心,取5mL正己烷层于15mL离心管加3g无水硫酸钠,振摇1min,静置5min,吸取上层溶液1mL到进样瓶中待测定,分析南极磷虾油中的脂肪酸组成及含量,结果如表2所示。
表2.南极磷虾油中的脂肪酸组成及含量
脂肪酸种类 | 中文名 | 相对含量(%) |
C<sub>14:0</sub> | 肉豆蔻酸 | 0.14±0.03 |
C<sub>17:0</sub> | 十七碳酸 | 0.02±0.01 |
C<sub>18:0</sub> | 硬脂酸 | 0.04±0.01 |
C<sub>20:0</sub> | 花生酸 | 0.03±0.01 |
C<sub>23:0</sub> | 二十三碳酸 | 0.25±0.02 |
∑SFA | 0.48 | |
C<sub>14:1</sub> | 肉豆蔻烯酸 | 0.09±0.01 |
C<sub>16:1</sub> | 棕榈油酸 | 0.20±0.02 |
C<sub>18:1</sub> | 油酸 | 0.40±0.03 |
C<sub>20:1</sub> | 二十碳烯酸 | 0.03±0.01 |
C<sub>22:1</sub> | 芥酸 | 0.22±0.02 |
C<sub>24:1</sub> | 神经酸 | 0.05±0.01 |
∑MUPA | 0.99 | |
C<sub>18:2</sub> | 亚油酸 | 0.23±0.03 |
C<sub>18:3</sub> | α-亚油酸 | 0.02±0.01 |
C<sub>20:4</sub> | 花生四烯酸 | 0.02±0.01 |
C<sub>20:5</sub> | 顺式-5,8,11,14,17-二十碳五烯酸(EPA) | 1.09±0.11 |
C<sub>22:2</sub> | 二十二碳二烯酸 | 0.25±0.02 |
C<sub>22:6</sub> | 顺式-4,7,10,13,16,19-二十二碳六烯酸(DHA) | 0.62±0.03 |
∑PUFA | 2.23 |
由表2可以看出,南极磷虾油中所含脂肪酸由17种脂肪酸组成,虾油中脂肪酸总质量占虾粉质量的2.23%;其中饱和脂肪酸(SFA)有五种,单不饱和脂肪酸(MUFA)和多不饱和脂肪酸(PUFA)各有六种,虾油中饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸含量分别占总脂肪酸含量的13.0%和87.0%,三者间含量关系为SFA<MUFA<PUFA,不饱和脂肪酸比例较高。采用本发明的方法提取的南极磷虾油中EPA和DHA分别占南极磷虾油脂肪酸总量的48.8%和27.8%。
表3.实施例1~3提取的虾油中脂肪酸的占比
编号 | 脂肪酸(%) |
实施例1 | 0.71 |
实施例2 | 2.23 |
实施例3 | 2.15 |
由表3可以看出,本发明的方法所提取的虾油中含有较高的脂肪酸,其中,经过酸水解处理的工艺,所提取的脂肪酸含量更高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何形式上的限制,在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
Claims (10)
1.一种从南极磷虾中提取高脂肪酸含量虾油的方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将南极磷虾冷冻干燥、组织粉碎,得南极磷虾粉;
(2)将步骤(1)中的南极磷虾粉中加入有机溶剂浸提,涡旋,离心,取上层清液;
(3)将步骤(2)中的上层清液萃取,浓缩,水洗,取上层有机相,旋蒸,即得高脂肪酸含量虾油。
2.根据权利要求1所述的一种从南极磷虾中提取高脂肪酸含量虾油的方法,其特征在于,步骤(2)中,所述有机溶剂由乙醇与正己烷按照体积比1:1配制而成。
3.根据权利要求1或2所述的一种从南极磷虾中提取高脂肪酸含量虾油的方法,其特征在于,在步骤(2)之前,先对南极磷虾粉进行酸水解处理。
4.根据权利要求3所述的一种从南极磷虾中提取高脂肪酸含量虾油的方法,其特征在于,所述酸水解处理的步骤为:在步骤(1)的南极磷虾粉加入体积分数为95%的乙醇水溶液,混匀;再加入盐酸溶液,混匀;于75~85℃中水解35~45min。
5.根据权利要求1或2所述的一种从南极磷虾中提取高脂肪酸含量虾油的方法,其特征在于,步骤(2)中,所述南极磷虾粉与有机溶剂的料液体积比为1:(5~7)。
6.根据权利要求1或2所述的一种从南极磷虾中提取高脂肪酸含量虾油的方法,其特征在于,步骤(1)中,冷冻干燥的温度控制在-45℃,冷冻干燥过程中南极磷虾的水分控制在7%以内。
7.根据权利要求1或2所述的一种从南极磷虾中提取高脂肪酸含量虾油的方法,其特征在于,步骤(1)中,所述南极磷虾粉的粒度大于60目。
8.根据权利要求1或2所述的一种从南极磷虾中提取高脂肪酸含量虾油的方法,其特征在于,步骤(2)中,涡旋8~12min;离心速率为4000~4800r/min;离心时间为3~5min。
9.根据权利要求1或2所述的一种从南极磷虾中提取高脂肪酸含量虾油的方法,其特征在于,步骤(3)中,浓缩工艺为:采用氮气吹干浓缩至原液的10%。
10.一种如权利要求1或2所述的方法提取的南极磷虾油。
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