CN113249170A

CN113249170A - 一种降低南极磷虾油酸价和氟含量的方法

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Publication number: CN113249170A
Application number: CN202110513397.4A
Authority: CN
Inventors: 修志龙; 滕鑫楠; 王书昌; 董悦生
Original assignee: Dalian University of Technology
Current assignee: Dalian University of Technology
Priority date: 2021-05-11
Filing date: 2021-05-11
Publication date: 2021-08-13
Anticipated expiration: 2041-05-11
Also published as: CN113249170B

Abstract

本发明公开了一种降低南极磷虾油酸价和氟含量的方法，属于食品、生物和医药技术领域。本发明利用吸附原理，向有机溶剂提取得到的含油相中加入甲壳素、壳聚糖及羧甲基壳聚糖等壳聚糖衍生物作为吸附剂，后经固液分离和减压蒸发等操作，回收有机溶剂和吸附剂，得到低酸价、低氟、高磷脂、高游离脂肪酸含量的南极磷虾油。本发明在降低南极磷虾油酸价和氟含量的同时，保留具有高附加值的磷脂和游离多不饱和脂肪酸，具有操作简单易实现、条件温和、周期短、对设备的要求低、能耗低和环境友好等优点，易于产业化。

Description

一种降低南极磷虾油酸价和氟含量的方法

技术领域

本发明属于食品、化学和医药技术领域，具体涉及一种降低南极磷虾油酸价和氟含量的方法。

背景技术

南极磷虾是一种生活于南极海域的甲壳类动物，因其巨大的生物保有量及丰富的营养价值而受到广泛关注。据估计，目前南极地区的南极磷虾生物总量可达数亿至数十亿吨，每年可捕获量达到数千万吨。新鲜的南极磷虾约含80％的水分、10％的粗蛋白、3％的油脂以及少量的甲壳素和微量元素，具有巨大的开发和利用潜力。

南极磷虾油一直被认为是南极磷虾最重要的高值成分，也是最早被开发的南极磷虾产品。南极磷虾油约占南极磷虾干重的15％左右，其含量和组成因捕捞季节、生长阶段、储藏方式及提取方法等的不同而有所差异。与鱼油相比，南极磷虾油含有丰富的磷脂，约占总油脂含量的40～60％，以磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇胺为主，达50％以上。磷脂是细胞膜的重要组成部分，具有促进脂肪代谢、降低血清胆固醇、改善血液循环、预防心血管疾病等生理活性。南极磷虾油还富含以EPA、DHA为代表的ω-3多不饱和脂肪酸，其含量可达到总脂肪酸的30～40％，含量远超鱼油。ω-3多不饱和脂肪酸具有促进神经发育、降低氧化应激和炎症、抗肿瘤、保护心脑血管、抗病毒以及抗肿瘤等生理活性。

南极磷虾体内存在脂肪酶和磷脂酶，在捕捞和储存过程中会发生应激反应，导致部分磷脂和甘油三酯发生酶促水解，产生游离脂肪酸及其他酸性物质，升高酸价。由于南极磷虾体内超过1/3的脂肪酸都是ω-3多不饱和脂肪酸，因此自发水解得到的游离脂肪酸中ω-3多不饱和脂肪酸含量很高，其中EPA和DHA约占30％，具有很高的附加值。

一般地，酸价是油脂中游离脂肪酸含量的标志，油脂在保藏过程中会由于微生物、酶和热的作用发生缓慢水解，产生游离脂肪酸。因此，对于以甘油三酯为主要成分的大部分动、植物油，酸价越低，说明油脂的质量越高，新鲜度和精炼程度越高。相应地，降低这一类油脂酸价的方法多是基于中和或酯化等化学或物理原理，通过去除游离脂肪酸来降低酸价，常用的有碱炼法、蒸馏法、化学酯化法和酶酯化法等。但是这些方法并不适合处理磷脂含量高、游离脂肪酸附加值高的南极磷虾油，否则磷脂和游离ω-3多不饱和脂肪酸也会被不加选择地去除，处理后显著降低了南极磷虾油的营养价值。因此，研究一种在保留磷脂和游离ω-3多不饱和脂肪酸的同时，降低南极磷虾油的酸价的处理方法具有潜在的应用价值。

另外，南极磷虾还具有特殊的富氟现象，能够帮助其在南极极端环境下快速完成脱壳和甲壳硬化，因此南极磷虾体内的氟含量(1000～1800mg/kg)比海水(1.3mg/kg)高出几个数量级。南极磷虾各部分氟含量差异较大，以甲壳(2300～3000mg/kg)和头胸(2000～2500mg/kg)部最多，南极磷虾死亡后甲壳中的氟会迅速向肌肉中迁移，造成提取得到的南极磷虾油具有较高的氟含量。研究表明，摄入高含量的氟可能会产生氟中毒现象，导致氟骨病和氟斑牙等。因此，亟需开发一种能够在保留磷脂和游离ω-3多不饱和脂肪酸的同时，降低南极磷虾油的酸价和氟含量，且操作简单、对设备要求低的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够保留磷脂和游离ω-3多不饱和脂肪酸的同时，有效降低南极磷虾油酸价和氟含量的方法。

本发明所述的降低南极磷虾油酸价和氟含量的方法，主要包括将有机溶剂提取南极磷虾得到的含油上相与甲壳素、壳聚糖及其衍生物等吸附剂混合均匀并搅拌，进行吸附脱酸，经固液分离和减压蒸发，得到低酸价、低氟、高磷脂、高游离脂肪酸含量的南极磷虾油。

本发明的目的是通过以下方式实现：

一种降低南极磷虾油酸价和氟含量的方法，其主要包括如下步骤：

(1)提取：将一种有机溶剂或两种以上的有机溶剂混合溶液加入到南极磷虾中，搅拌提取，油脂富集在有机相中，将有机相与下相分离，获得富含南极磷虾油的有机相；

(2)吸附：向步骤(1)得到的富含南极磷虾油的有机相中加入吸附剂并混合均匀，维持室温或升温搅拌，固液分离，回收吸附剂，所得的有机相经减压蒸发回收溶剂，得到低酸价、低氟、高磷脂、高游离脂肪酸含量的南极磷虾油。

进一步地，基于以上技术方案，所述的吸附剂包括甲壳素、壳聚糖、羧甲基壳聚糖以及壳聚糖衍生物中的一种或几种的组合。

进一步地，基于以上技术方案，所述的吸附剂为羧甲基壳聚糖，吸附剂的来源、分子量、粒径和粘度均不做限定，壳聚糖的乙酰化程度不做限定。

进一步地，基于以上技术方案，步骤(1)所述的有机溶剂包括但不限于醇类、酮类、烷烃类、酯类及醚类。

进一步地，基于以上技术方案，步骤(1)所述的有机溶剂包括但不限于乙醇、丙酮、正己烷、乙酸乙酯、石油醚。

进一步地，基于以上技术方案，步骤(1)所述的提取过程，南极磷虾与有机溶剂的质量比、提取温度、搅拌转速、提取时间不做限定。

进一步地，基于以上技术方案，步骤(1)所述的提取过程，南极磷虾与有机溶剂的质量比为1:1～1:20，提取温度为5～70℃，搅拌转速为50～500rpm，提取时间为30～300min。

进一步地，基于以上技术方案，步骤(2)所述的吸附剂的加入量为磷虾油有机相质量的1～20％，优选为15％。

进一步地，基于以上技术方案，步骤(2)的搅拌温度为20～50℃。

进一步地，基于以上技术方案，步骤(2)的搅拌时间为5～90min，优选为15min。

进一步地，基于以上技术方案，步骤(2)的搅拌转速为50～200rpm。

进一步地，基于以上技术方案，步骤(2)所述减压蒸发具体步骤为于20～80℃，相对真空度为-0.005～-0.1MPa条件下旋转蒸发。

本发明相对于现有技术具有的有益效果如下：

1.本发明的方法在降低磷虾油酸价和氟含量的同时，能够有效保留具有高附加值的磷脂和游离ω-3多不饱和脂肪酸。

2.本发明的方法具有操作简单易实现、条件温和、周期短、对设备的要求低、能耗低和环境友好等特点，易于产业化。

附图说明

图1为实施例3、4、5处理后的磷虾油的酸价降低率。

图2为实施例7处理后的磷虾油的酸价降低率随时间变化情况。

图3为实施例10中吸附前后南极磷虾油中游离EPA和DHA含量的变化情况。

具体实施方式

下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。下述实施例中，如无特殊说明，所使用的实验方法均为常规方法，所用材料、试剂等均可从生物或化学公司购买。所用吸附剂为甲壳素、壳聚糖和羧甲基壳聚糖，其中甲壳素的含水量<15％，蛋白含量<3％；壳聚糖分子量分别为100、700和1200kDa；羧甲基壳聚糖为水溶性的固体粉末，羧基化程度>60％，20℃时1％的水溶液粘度10～80mPa·s。所用的南极磷虾为储存在-70～-20℃的冷冻磷虾。

本发明的具体实施方式中涉及如下实验技术与分析方法：

1.油脂酸价测定参考国标GB 5009.229-2016。

式中：

X₁——处理后样品的酸价；

X₀——处理前样品的酸价。

2.磷脂含量测定参考国标GB/T 5537-2008。

3.游离EPA和DHA的测定方法：利用高效液相色谱法定量分析。反向C18色谱柱，流动相为乙腈和水的混合溶剂，流速为1mL/min，洗脱条件为：0～20min，60～90％乙腈洗脱；20～30min，100％乙腈洗脱。检测器为蒸发光散射检测器，喷雾器温度36℃，漂移管温度60℃，载气为压力30psi的高纯氮。

4.氟含量测定参考国标GB/T 5009.18-2003。所有样品分析均在搭载了电导检测器(CD)的离子色谱仪DIONEX ICS-5000系统上进行。洗脱液为5mmol/L的氢氧化钾，流速为1mL/min。分离柱为Ion Pac AS11-HC(直径4×250mm)，柱温为35℃。抑制器为ADRS-4mm，连接于检测器和分离柱之间。抑制电流为13mA，注入量为25L。

式中：

X₁——处理后样品的氟含量；

X₀——处理前样品的氟含量。

实施例1乙醇提取南极磷虾油

称取400g南极磷虾，以料液质量比1:5加入无水乙醇，于室温下以150r/min搅拌120min后，分离富含油脂的上相。

取一定量富含油脂的上相于25～40℃，相对真空度为-0.07～-0.095MPa条件下减压旋转蒸发除去溶剂后得到粗提南极磷虾油，测定酸价为59.21mg/g。

实施例2正己烷/乙醇混合溶剂提取南极磷虾油

称取400g南极磷虾，以料液质量比1:5加入正己烷/乙醇混合溶剂(正己烷和乙醇质量比为9:1)，于室温下以150r/min搅拌120min后，分离富含油脂的上相。

取一定量富含油脂的上相于25～40℃，相对真空度为-0.07～-0.095MPa条件下减压旋转蒸发除去溶剂后得到粗提南极磷虾油，测定酸价为13.44mg/g。

实施例3甲壳素处理乙醇提取南极磷虾油上相

向实施例1得到的富含南极磷虾油的上相溶剂中分别加入上相溶剂质量的1.5％、7.5％和15％的甲壳素，在30℃的条件下以200rpm的转速搅拌处理30min。经3000rpm的转速离心5min分离甲壳素后，将得到的含油有机相在39℃、相对真空度为-0.095MPa的条件下进行减压旋转蒸发，回收有机溶剂，得到处理后的磷虾油。测定磷虾油酸价，计算酸价的降低率，结果如图1所示，甲壳素可以有效降低酸价20％左右。

实施例4壳聚糖处理乙醇提取南极磷虾油上相

向实施例1得到的富含南极磷虾油的上相溶剂中分别加入上相溶剂质量1.5％、7.5％和15％不同分子量的壳聚糖，在30℃的条件下以200rpm的转速搅拌处理30min。经3000rpm的转速离心5min分离壳聚糖后，将得到的含油有机相在39℃、相对真空度为-0.095MPa的条件下进行减压旋转蒸发，回收有机溶剂，得到处理后的磷虾油。测定磷虾油酸价，计算酸价的降低率，结果如图1所示。壳聚糖降低磷虾油酸价的效果较甲壳素更优，不同分子量的壳聚糖处理磷虾油后，对酸价的降低没有明显差异。

实施例5羧甲基壳聚糖处理乙醇提取南极磷虾油上相

向实施例1得到的富含南极磷虾油的上相溶剂中分别加入上相溶剂质量1.5％、7.5％和15％的羧甲基壳聚糖，在30℃的条件下以200rpm的转速搅拌处理30min。经3000rpm的转速离心5min分离羧甲基壳聚糖后，将得到的含油有机相在39℃、相对真空度为-0.095MPa的条件下进行减压旋转蒸发，回收有机溶剂，得到处理后的磷虾油。测定磷虾油酸价，计算酸价的降低率，结果如图1所示。羧甲基壳聚糖添加量为15％时，可降低磷磷虾油酸价达80％。

实施例6羧甲基壳聚糖处理混合溶剂提取南极磷磷虾油上相

向实施例2得到的富含南极磷虾油的上相溶剂中分别加入上相溶剂质量1.5％、7.5％和15％的羧甲基壳聚糖，在30℃的条件下以200rpm的转速搅拌处理30min。经3000rpm的转速离心5min分离羧甲基壳聚糖后，将得到的含油有机相在39℃、相对真空度为-0.095MPa的条件下进行减压旋转蒸发，回收有机溶剂，得到处理后的磷虾油。测定磷虾油酸价，计算酸价的降低率，加入1.5％、7.5％和15％的羧甲基壳聚糖的实验组磷虾油酸价的降低率分别为40.24％、45.34％和49.76％。

实施例7羧甲基壳聚糖处理时间优化

将实施例1得到的富含南极磷虾油的上相溶剂分为7份，分别加入15％的羧甲基壳聚糖，在30℃的条件下以200rpm的转速搅拌处理1、5、10、15、30、45和60min。经3000rpm的转速离心5min分离羧甲基壳聚糖后，将得到的含磷虾油有机相在39℃、相对真空度为-0.095MPa的条件下进行减压旋转蒸发，回收有机溶剂，得到处理后的磷虾油。测定处理后的磷虾油酸价，计算酸价的降低率，结果如图2所示，可以看出在该条件下10～15min磷虾油的酸值降低趋于稳定。

实施例8磷脂含量的测定

对实施例1得到的南极磷虾油样品以及实施例5中经15％的羧甲基壳聚糖处理后的南极磷虾油样品进行磷脂含量的测定。实施例1得到的乙醇提取南极磷虾油样品磷脂含量为39.92％，实施例5中经15％羧甲基壳聚糖处理后南极磷虾油样品磷脂含量为36.83％。羧甲基壳聚糖处理后南极磷虾油的磷脂含量没有明显差异。

实施例9游离脂肪酸含量的测定

对实施例1得到的南极磷虾油样品、实施例4中经15％的壳聚糖(分子量为700kDa)处理后的南极磷虾油样品以及实施例5中经15％的羧甲基壳聚糖处理后的南极磷虾油样品进行了游离EPA和DHA含量的测定。准确配制不同浓度的EPA和DHA标准品混合溶液(mg/mL)，绘制峰面积与浓度关系的标准曲线。将待测样品稀释一定的倍数后，经过0.22μm的过滤器，取200μL样品于样品瓶中待检测。得到峰面积，代入校准曲线中计算样品中游离EPA和DHA的含量。图3为实施例1、4和5中得到的乙醇提取南极磷虾油经15％的壳聚糖和羧甲基壳聚糖处理前、后游离EPA和DHA含量的变化情况。由图3可知，壳聚糖及羧甲基壳聚糖处理后的南极磷虾油样品中游离EPA和DHA的含量没有明显差异。

实施例10氟含量的测定

对实施例1得到的南极磷虾油样品以及实施例5中经15％的羧甲基壳聚糖处理后的南极磷虾油样品进行了氟的含量测定。准确配置一定浓度(mg/L)的氟标准溶液，绘制标准曲线。将待测样品经消化处理后，稀释一定的倍数待测。根据标准曲线计算南极磷虾油样品中氟的含量，经羧甲基壳聚糖处理后，南极磷虾油的氟含量降低了38％。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种降低南极磷虾油酸价和氟含量的方法，其特征在于，主要包括如下步骤：

(1)提取：将一种或两种以上的有机溶剂加入到南极磷虾中，搅拌提取，收集富含南极磷虾油的有机相；

(2)吸附：向步骤(1)得到的富含南极磷虾油的有机相中加入吸附剂，搅拌一段时间，固液分离，所得的有机相经减压蒸发，得到低酸价、低氟、高磷脂、高游离脂肪酸含量的南极磷虾油。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述的吸附剂包括甲壳素、壳聚糖、羧甲基壳聚糖以及壳聚糖衍生物中的一种或二种以上的组合。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述的吸附剂的加入量为有机相质量的1～20％。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述搅拌的条件为搅拌温度20～50℃、搅拌时间5～90min、搅拌转速50～200rpm。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述的减压蒸发的具体步骤为于20～80℃、相对真空度为-0.005～-0.1MPa条件下旋转蒸发。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述的有机溶剂包括但不限于醇类、酮类、烷烃类、酯类及醚类。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的有机溶剂包括但不限于乙醇、丙酮、正己烷、乙酸乙酯、石油醚。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述南极磷虾与有机溶剂的质量比为1:1～1:20。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述的提取过程中，提取温度为5～70℃，搅拌转速为50～500rpm，提取时间为30～300min。