挤压对南极磷虾渣中脂质留存的影响

刘志东1，2，陈雪忠2，陈勇3，曲映红4，欧阳杰1，刘勤2，马庆保4，黄洪亮2，*
（1.农业部渔业装备与工程技术重点实验室，中国水产科学研究院渔业机械研究所，上海200092；2.中国水产科学研究院东海水产研究所，上海200090；3.上海开创远洋渔业有限公司，上海200090；4.上海海洋大学食品学院，上海201306）

摘　要：南极磷虾因其巨大的生物资源量，良好的营养和功能特性受到广泛关注。比较未经热处理南极磷虾和经热处理南极磷虾采用双螺杆挤压前后脂质含量和组成的变化，探索双螺杆挤压技术应用于南极磷虾单元加工的可行性。研究发现，两种处理方法的南极磷虾经过双螺杆挤压处理后，其饱和脂肪酸总含量减少，单不饱和脂肪酸总含量相对稳定，ω-3多不饱和脂肪酸总含量减少，ω-6多不饱和脂肪酸总含量增加。未经热处理的南极磷虾挤压前后脂质含量的变化1.74%小于经过热处理的南极磷虾挤压前后的脂质含量4.16%。试验结果表明，双螺杆挤压处理对南极磷虾固体部分脂质留存有较大的影响，其中经过热处理后的南极磷虾挤压后其固体部分的脂质改变较显著。

关键词：双螺杆挤压；南极磷虾；固体部分；脂质；脂肪酸

南极磷虾（Euphausia Superba）是一种生活在南极海域的小型甲壳动物，据估计其生物量约为6.5亿t～10亿t，相当于目前全世界鱼类和甲壳类年渔获量的总和；每年可捕获量约为0.6亿t～1.0亿t，目前处于尚未充分开发利用的状态［1-2］。由于南极磷虾生长于寒冷、无污染的南极水域而使其具有独特的营养和功能特性。因此，南极磷虾已经成为近年来食品、医学和药学等领域的研究热点之一［3］。南极磷虾脂质成分分析结果表明，南极磷虾脂质含量约为7%～26%（干基），包括甘油三脂32%～60%，磷脂13%～33%，固醇13%，酯类12%和游离脂肪酸等及其衍生物。南极磷虾脂质的特殊性在于其所含的ω-3多不饱和脂肪酸（PUFA）主要与磷脂相连，而鱼油中的ω-3 PUFA主要与甘油三酯相连［3-4］。深入研究发现，南极磷虾脂质具有预防和缓解心脑血管疾病、抗氧化、糖尿病、减肥等功效。由于南极磷虾巨大的生物资源量，南极磷虾脂质独特的营养、功能特性。因此，南极磷虾脂质具有良好的研究开发应用前景。

国内外研究人员针对实验室规模南极磷虾及其相关产品的脂质组成和提取等开展了一系列研究并取得了积极的进展［5-7］。但对南极磷虾脂质规模化加工过程中存在的一些问题尚不了解，尤其是单元加工操作（如挤压加工）对南极磷虾产品组分和后续加工的影响更是鲜见报道。因此，在广泛查阅国内外资料的基础上，基于南极磷虾船载加工的现状，本文探索性地采用双螺杆挤压技术处理南极磷虾，分析、比较经双螺杆挤压前后南极磷虾固体部分脂质含量和组成的变化，以期探讨双螺杆挤压技术应用于南极磷虾船载加工的可行性。

1　材料与方法

南极磷虾：由上海开创远洋渔业有限公司提供（上海开创远洋渔业有限公司2012-2013捕捞季捕获于南极48.1区海域，2013年运回国内-18℃冷冻保藏）。南极磷虾常规成分：水分含量77.20%，蛋白质含量13.80%，脂质含量5.61%，灰分含量3.01%。

1.2　主要试剂、仪器

PRO250匀浆机：美国PRO公司；CPA324S电子天平：德国赛多利斯公司；RE-3000A型旋转蒸发器：上海亚荣生化仪器公司；DHG-9023A鼓风干燥箱：上海精宏实验设备有限公司；HP5890型气相色谱仪：美国安捷伦公司；剖分式双螺杆挤压机（可以沿轴向拆卸，由三节组合式套筒和三段螺杆组成）：中国水产科学研究院东海水产研究所试制；色谱级脂肪酸标准品：美国Sigma公司；甲醇、乙腈（色谱纯）：美国Merk公司；分析纯级及以上氯仿、甲醇等试剂：国药集团。

1.3.1　原料未经热处理

南极磷虾解冻（室温）→分散→检测脂质含量及脂肪酸组成→双螺杆挤压→收集固体部分→脂质提取→脂肪酸组成分析［8］

1.3.2　原料经过热处理

南极磷虾解冻（室温）→分散→检测脂质含量及脂肪酸组成→热处理（95℃，5 min）→双螺杆挤压→收集固体部分→脂质提取→脂肪酸组成分析［8］

1.4　南极磷虾脂质含量测定

待测样品-80℃条件保存用于脂质分析，参照Folch法（1957）提取样品中的脂质用于后续试验［9］。称取南极磷虾100 g加入氯仿/甲醇（1∶2，体积比）300 mL，室温搅拌2 min；加入100 mL氯仿继续搅拌30 s；加入100 mL水继续搅拌30 s；匀浆液采用Whatman1号滤纸过滤。滤液分层，收集氯仿部分。过滤后采用少量氯仿冲洗滤渣，合并滤液氯仿部分。通过无水硫酸钠脱水，40℃真空旋转蒸发收集。

1.5　南极磷虾脂质的脂肪酸组成分析

南极磷虾脂质样品的脂肪酸甲酯化：采用GB/T 17376-2008《动植物油脂脂肪酸甲酯制备》中四碳或四碳以上脂肪酸甲酯的特殊制备方法［10］。采用配有自动进样器和火焰离子化检测器的气相色谱仪，毛细管色谱柱DB-1（30 m×0.25 mm×0.25 μm），载气为高纯氦气，载气流速为1 mL/min，不分流进样，进样量1.0 μL。采用程序升温：起始温度为130℃保留4 min，以5℃/min的速率升温至230℃保留5min。进样口温度260℃［11］。

质谱条件：电离源EI，电子能量70 eV，离子源温度230℃，扫描质量范围为20 amu～400 amu（原子质量单位）。

分析方法：定量：按照峰面积归一化法计算脂肪酸的相对质量分数。定性：未知物质经过计算机检索同时与NIST Library（107 k compounds）谱库和Wiley Library（320 k compounds version 6.0）谱库相匹配，仅取正反匹配度均大于800（最大值1 000）的物质作为鉴定结果。

1.6　数据处理与分析

试验数据采用SPSS 16.0软件进行统计分析；采用Levene’s法进行齐性方差检验，当不满足齐性方差时，对试验数据进行反正弦或者平方根转换，采用Duncan’s法进行多重比较，采用双尾t-检验（Independentsamplest-test）分析数据的差异显著性。试验结果采用平均值±标准差表示。

2　结果与讨论

2.1　南极磷虾脂质含量

挤压对南极磷虾挤出物脂质含量的影响见表1。

研究表明油脂物料（花生等）采用热榨法提取油脂往往会导致压榨饼中的蛋白质变性严重，致使压榨饼品质较低。然而，低温压榨不需要对油脂物料进行高温处理，压榨饼中的生物活性物质能更好的被保存。因此，低温压榨油脂物料可以用于获得高品质的饲料和脂质［12］。但与热榨相比，低温压榨通常出油率偏低，压榨饼中仍残留有较多的脂质。南极磷虾因其巨大的生物资源量，脂质潜在的功能特性和开发应用前景，中国已经将其列为未来5年～10年远洋渔业发展的主要开发利用渔业资源之一。挤压技术（单螺杆挤压技术）目前已经在南极磷虾的船载“热”虾粉加工过程得到了应用。然而，双螺杆挤压技术应用于南极磷虾加工的相关研究尚鲜见报道。由于有机溶剂法和超临界CO2法在南极磷虾船载加工应用方面的局限性，为双螺杆挤压技术用于南极磷虾船载加工提供了机会。

南极磷虾脂质的提取方法主要包括有机溶剂提取法、酶解法和超临界CO2萃取法等。Folch法作为脂质提取、含量测定的标准方法，通常可以将样品中的脂类物质相对完全地提取出来，其检测结果可以作为脂质提取、分析的基础数据。因此，本文采用Folch法提取南极磷虾脂质。试验发现从压榨饼中提取获得的南极磷虾油为红色，颜色较以南极磷虾为原料，采用同样方法提取的南极磷虾油色泽略浅。其原因可能是由于挤压过程中虾青素等物质进入液体部分所致。由表1可以看出，挤压前未经热处理的南极磷虾的脂质含量5.61%高于经过热处理的南极磷虾5.15%，可能是由于热处理过程中南极磷虾脂质细胞受热裂解或者流失所致。未经热处理的南极磷虾经双螺杆挤压处理后脂质含量降低1.74%。可能是由于南极磷虾在挤压过程中，在腔体内受到挤压、剪切作用引起脂质细胞裂解，脂质流出，导致挤压后的南极磷虾固体部分脂质含量降低。经热处理的南极磷虾通过双螺杆挤压后脂质相对含量升高4.16%。可能是由于热处理过程伴随着蛋白质的凝结变性，脂质细胞裂解的较充分，释放出了较多的结合水及水溶性物质，进而导致了经热处理南极磷虾脂质相对含量经挤压后升高［13-14］。未经热处理的南极磷虾挤压前后脂质含量的变化1.74%小于经过热处理的南极磷虾挤压前后的脂质含量变化4.16%。所以，热处理在南极磷虾挤压过程脂质含量的留存具有较大的影响。

2.2　脂肪酸组成分析

挤压前后南极磷虾脂质的脂肪酸组成，结果见表2。

脂质的含量和组成是评价食品及饲料营养品质的重要指标之一。南极磷虾脂质的含量和组成主要取决于南极磷虾捕获的时间、区域和生长阶段以及冻结和贮存条件等［4］。单元加工/过程加工也会影响南极磷虾及其产品的脂质组成。由表2中可以看出，未经热处理的南极磷虾挤压前脂质中含有较高含量的饱和脂肪酸，其中C16：0含量最高，EPA和DHA总含量为39.74%；未经热处理的南极磷虾挤压后脂质中饱和脂肪酸含量降低，其中C16：0含量最高，EPA和DHA总含量为24.08%。由表2可知，挤压对南极磷虾脂质的脂肪酸组成也有着较大的影响。这可能是由于南极磷虾脂质含有极性脂肪酸，可以吸收挤压以及“内摩擦”产生的热量，促使体系的温度上升，导致部分脂肪酸分子发生改变。挤压前南极磷虾脂质的脂肪酸组成成分与楼乔明［13］等的研究结果基本相似。

由表2中可知，饱和脂肪酸中的C12：0、C13：0、C19：0、C20：0和C23：0在挤压后没有检出，不饱和脂肪酸中的C18：1n7和C20：4n3在挤压后没有检出。这表明这些脂肪酸在挤压过程中可能发生了改变或者由于进入液体部分导致含量太低而无法检出［16-18］。其中C13：0、C17：0、C19：0、C20：0在热处理后也没有检出。C14：0、C15：0、C16：0、C18：0和C23：0经过挤压后也有所减少。表明挤压过程对这些饱和脂肪酸在南极虾粉中的含量影响较小。C17：1、C18：1n9c、C18：2n6c、C18：3n3、C22：2和C22：5n6含量经挤压和热处理后增加。分析原因可能是由于经过挤压的“浓缩”作用，使得这些脂肪酸的含量达到可以检出的最低限度。此外，由于原料来源，贮藏条件等原因，挤压对南极磷虾脂质组成影响的个别试验数据可能与已有的相关研究略有出入。因此，还需要更多批次的原料，更多试验的重复来检验现有的试验结果。

3　结论

本文采用双螺杆挤压技术对未经热处理/热处理的南极磷虾开展挤压研究，同时通过改变前处理方式获得不同处理的南极磷虾压榨饼。试验发现，未经热处理的南极磷虾挤压前后脂质含量的变化1.74%大于经过热处理的南极磷虾挤压前后的脂质含量4.16%。饱和脂肪酸总含量减少，单不饱和脂肪酸（MUFA）总含量相对稳定，ω-3 PUFA总含量减少，ω-6 PUFA总含量增加。试验结果表明，双螺杆挤压处理对于南极磷虾固体部分脂质含量的留存具有较大的影响，其中南极磷虾经过热处理后其固体部分的脂质含量改变较显著。因此，本文尝试探讨了双螺杆挤压技术用于“低温”生产低水分含量南极磷虾压榨饼的技术可行性，也为相关产品品质指标的确定及南极磷虾脂质的“低温”规模化制备提供基础数据。此外，本研究对于提高南极磷虾单元加工技术的认识和理解，探讨南极磷虾粉“冷”加工可行性及南极磷虾脂质提取的新方法、新途径具有重要的意义。

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Effect of Extrusion on the Lipids Retained in the Solid of Antarctic Krill Extrudates

LIU Zhi-dong1，2，CHEN Xue-zhong2，CHEN Yong3，QU Ying-hong4，OUYANG Jie1，LIU Qin2，MA Qing-bao4，HUANG Hong-liang2，*
（1.Key Laboratory of Fishery Equipment and Engineering，Ministry of Agriculture of the People's Republic of China，Fishery Machinery and Instrument Research Institute，Chinese Academy of Fishery Sciences，Shanghai 200092，China；2.East China Sea Fisheries Research Institute，Chinese Academy of Fishery Sciences，Shanghai 200090，China；3.Shanghai Kaichuang Deep Sea Fisheries Co.，Ltd.，Shanghai 200090，China；4.College of Food Science and Technology，Shanghai Ocean University，Shanghai 201306，China）

Abstract：Antarctic krill（Euphausia Superba）is paid more attention for its large biomass，better nutritional and functional properties in recent years.Study demonstrated that Antarctic krill lipid differs from other dietary sources of omega-3 in that it contains a relatively high amount of omega-3 fatty acids linked with phospholipids. In order to exploring the feasibility of twin-screw extrusion used in unit processing of Antarctic krill，a comparative study was conducted in this paper on changes of the content and composition of lipids in Antarctic krill （heat treated and unheat treated）before and after extrusion.Experimental results showed that change of the lipid content in the extruded Antarctic krill 1.74%without heat treatment was less than the change of lipid content in the extruded Antarctic krill 4.16%with heat treatment.The total content of saturated fatty acid decreased. The total content of monosaturated fatty acid was relatively stable.The total content of polysaturated fatty acid decreased.The omega-6 polysaturated fatty acid increased.In conclusion，twin-screw extrusion had a great influence on the lipid content and composition in the solid of extruded Antarctic krill，had a greater influence on that of heat treated Antarctic krill extruded，especially.

Key words：twin-screw extrusion；Antarctic krill；solid；lipid；fatty acid

基金项目：农业部渔业装备与工程技术重点实验室开放基金（2012002）；中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金（2011M06）；南极海洋生物资源开发利用专项（2010-2015）；国家“863”计划（2012AA092304）

作者简介：刘志东（1976—），男（汉），副研究员，博士，主要从事水产品加工与产物资源利用研究。
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挤压对南极磷虾渣中脂质留存的影响

1 材料与方法

2 结果与讨论

3 结论

1　材料与方法

2　结果与讨论

3　结论