南极磷虾油脂肪酸组成及氧化稳定性

刘小莉++胡彦新++贾洋洋++夏秀东++刘源++周剑忠

doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2016.10.104

摘要：采用溶剂萃取法提取南极磷虾中的油脂，以气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）分析磷虾油中的脂肪酸组成，并采用Schaal烘箱法研究添加抗氧化剂对磷虾油氧化稳定性及货架期的影响。结果表明，采用Folch法提取南极磷虾冷冻干燥粉末，总脂肪得率为（21.08±0.52）%。通过GC-MS分析甲酯化磷虾油中的脂肪酸组成，共鉴定出23个组分，其中不饱和脂肪酸占总脂肪酸的63.895%，多不饱和脂肪酸占总脂肪酸的25.739%、占不饱和脂肪酸的 40.28%，油酸、二十碳五烯酸（EPA）、二十二碳六烯酸（DHA）是主要的不饱和脂肪酸，十四碳酸、十六碳酸是主要的饱和脂肪酸。在磷虾油储藏过程中添加抗氧化剂，可显著提高稳定性、延长货架期，0.015%维生素E与0.005%柠檬酸增效剂协同作用可延长货架期至12.21个月，抗氧化效果优于合成的抗氧化剂。

关键词：磷虾油；脂肪酸；抗氧化剂；货架期

中图分类号： TS254.1文献标志码： A文章编号：1002-1302（2016）10-0357-03

收稿日期：2015-08-26

基金项目：国家自然科学基金青年科学基金（编号：31401534）。

作者简介：刘小莉（1981—），女，江苏泰兴人，博士，副研究员，主要从事食品科学研究。Tel：（025）84391571；E-mail：liuxljaas@hotmail.com。南极磷虾是一种生活在南极洲水域的甲壳类浮游动物，蕴藏量十分惊人，约50亿t，是重要的海洋生物资源。南极磷虾油含有磷脂质结合型ω-3多不饱和脂肪酸（ω-3PUFAs），与目前市场上销售的以甘油三酯或乙酯ω-3 PUFAs 形式存在的传统鱼油相比更易吸收[1-2]。另外，磷虾油还含有超强抗氧化物磷脂型虾青素以及动物性类黄酮，与多不饱和脂肪酸键合，从而形成一种兼具高生物体利用率（95%～98%）与超强抗氧化力的天然活性多效能复合分子[3-4]，是DHA和EPA的有效来源。很多临床试验证实，磷虾油具有超强的降血脂、降血糖、降血压、穿越血脑屏障营养、活化脑部细胞和神经的能力，起到预防和治疗脑血管疾病的作用；此外，还可预防和治疗冠状动脉粥样硬化、冠心病，预防心梗等心血管疾病；并具有抗菌消炎、预防癌症发生和发展、延缓衰老、调节内分泌等多重功效[5-6]。由于磷虾油富含多不饱和脂肪酸，使磷虾油极易受光、热、氧、自由基等的影响而发生氧化，产生醛、酮等有害化合物，不仅颜色和口感劣变，且失去原有的营养和保健价值[7-8]。

目前，我国已有企业进行磷虾油的生产和销售，但产品开发和质量控制方面与发达国家相比仍有较大差距。美国、加拿大、日本、澳大利亚等发达国家已经建立了南极磷虾油产品的相关质量标准，而我国在此方面还不够完善。本研究采用溶剂法提取南极磷虾油，分析磷虾油脂肪酸组成，并采用加速试验法考察抗氧化剂对南极磷虾油的抗氧化效果，为南极磷虾油的工业化提取、延缓储藏过程中的氧化酸败提供技术支撑。

1材料与方法

1.1材料与试剂

供试南极磷虾由中国水产总公司提供，于-20 ℃下保存备用。

甲醇、氯仿、氢氧化钾、三氟化硼乙醚、氯化钠、正己烷均为分析纯（上海化学试剂有限公司），柠檬酸、特丁基对苯二酚（TBHQ）、二丁基羟基甲苯（BHT）、天然生育酚（维生素E）等均为食品级添加剂（郑州思源食品添加剂有限公司）。

1.2仪器与设备

气质联用仪（Thermo Fisher公司）配有Trace 1300型气相色谱仪和TSQ 800 EVo型三重四极杆质谱，手提式高速中药粉碎机（广州市一搏机电设备有限公司），电子天平（普利赛斯国际贸易有限公司），真空冷冻干燥机（南京载智自动化设备有限公司）。

1.3方法

1.3.1南极磷虾油的提取将南极磷虾整虾冷冻干燥后，采用高速粉碎机粉碎1 min，过40目筛备用。称取磷虾粉，采用Folch法[9]进行磷虾油的提取。

1.3.2油脂的甲酯化参照Liu等的方法[10]对磷虾油进行甲酯化处理。将0.2 mL南极磷虾油加入2 mL体积分数为5%的氢氧化钾-甲醇溶液，于75 ℃水浴15 min；冷却后加入2 mL体积分数为14%的三氟化硼乙醚-甲醇溶液，于75 ℃水浴2 min；加入2 mL饱和氯化钠溶液和1 mL正己烷，混匀后静置，取上清备用。

1.3.3色谱条件采用SLB-5MS型毛细管色谱柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）。升温程序：120 ℃保持6 min，以 3 ℃/min 升温至250 ℃，保持25 min；载气（He）流速为 1.2 mL/min，压力为2.4 kPa，进样量为1.0 μL；分流比为 30 ∶1。

1.3.4质谱条件电子轰击（EI）离子源，电子能量为 70 eV，灯丝发射电流为200 μA，离子源温度为200 ℃，接口温度为250 ℃，检测器电压为350 V，扫描范围m/z为 33～800。

1.3.5磷虾油氧化稳定性采用Schaal烘箱加速法[11-12]，在避光条件下，将装有100 g南极磷虾油的碘量瓶置于（62±1） ℃恒温干燥箱中，每隔2 d取样测定其过氧化值（POV），探讨添加不同抗氧化剂对南极磷虾油的影响。POV值的测定参照国家标准GB/T5538—2005规定进行。以POV值达到12 meq/g所需时间为诱导时间，计算诱导期（天数）和抗氧化剂的抗氧化因子PF[13]，公式为：

PF=T1T2。

式中：T1为加抗氧化剂的样品POV值升至12 meq/kg所需时间，T2为对照样品POV值升至12 meq/kg所需时间。

1.3.6磷虾油货架预测期的计算根据Arrhenius经验公式，对于正常化学反应，反应温度每升高10 ℃则反应速度升高1倍，即K（T+10 ℃）/K（T）=2（式中：K为反应速度常数）；而反应速度常数与食品货架寿命成反比，即反应速度常数越大则食品货架寿命越小，因此有N（T）/N（T+10 ℃）=2（式中：N为食品货架寿命）。在（62±1） ℃条件下，Schaal烘箱法试验的 1 d 相当于20 ℃下16 d的货架寿命[14]。

2结果与分析

2.1磷虾油的提取

采用Folch法提取总脂，可将磷脂等极性脂提取完全。本研究在南极磷虾干粉中测得的总脂肪平均含量为（21.08±0.52）%。李恩霞等采用乙醇提取法对南极磷虾中的油脂进行提取，提取产率仅为6.14%[15]。郭休玉等比较了乙醇1步提取法、丙酮-乙醇1步提取法、乙醇2步提取法3种工艺条件下的磷虾油得率，发现乙醇2步提取法的虾油得率较高，达到15.72%[16]。磷虾油含量差别的原因可能与样品的取样地点、季节、虾龄、样品贮存与处理方式、总脂的提取方法等有关[17]。

2.2磷虾油脂肪酸组成分析

南极磷虾油中脂肪酸成分的GC-MS总离子流色谱图见图1。通过标准质谱数据库检索，同时结合特征离子、出峰时间及顺序进行定性分析，按峰面积归一法进行定量，磷虾油中脂肪酸分析结果见表1。共鉴定出磷虾油中的脂肪酸及其酯类成分23个，其中含量较高的脂肪酸为十四碳酸（肉豆蔻酸）及其酯（12.223%）、9-十六碳烯酸（4.266%）、十六碳酸及其酯（20.865%）、十八碳四烯酸（5.271%）、十八碳烯酸（油酸）及其酯（33.464%）、二十碳五烯酸及其酯（EPA，13.215%）、二十二碳六烯酸（DHA，5.532%）。不饱和脂肪酸、多不饱和脂肪酸分别占总脂肪酸的63.895%、25.739%，多不饱和脂肪酸占不饱和脂肪酸的40.28%，饱和脂肪酸主要是十四碳酸和十六碳酸。

2.3抗氧化剂对磷虾油氧化稳定性的影响

采用Schaal烘箱加速法考察不同抗氧化剂对南极磷虾油氧化稳定性的影响，结果见图2。原料磷虾油的过氧化值为1.78 meq/kg。在烘箱加速氧化试验中，磷虾油的POV值均随时间的延长而增加。根据预试验结果，分别选择 0.015% TBHQ、0.015% BHT、0.015%维生素E、0.008%维生素E+0.005% 柠檬酸、0.015%维生素E+0.005%柠檬酸作为抗氧化剂。

与对照组相比，添加抗氧化剂明显提高了磷虾油的稳定性，起到了有效的抗氧化效果。在0.015%浓度条件下，单一抗氧化剂的作用效果依次为TBHQ>BHT>维生素E。TBHQ、BHT是食品工业中常用的抗氧化剂，然而近年来很多研究表明，如果人类长期大量食用该类抗氧化剂，有导致畸形、癌症的风险，因此维生素E（天然生育酚）作为天然新型抗氧化剂备受关注。

柠檬酸、苹果酸、酒石酸、琥珀酸等多元羧酸与抗氧化剂共同作用可增强抗氧化效果，是常用的抗氧化增效剂[18-19]。其中以柠檬酸及其衍生物的螯合作用最强，它可络合金属离子，从而使金属离子催化油脂氧化的功能减弱。另外，柠檬酸可使抗氧化剂自由基还原成分子，且生成的自由基活性降低，很难参与油脂氧化的自由基链反应网，最终延缓油脂的氧化[20]。

采用添加量为0.005%的柠檬酸作为增效剂，考察与浓度为0.008%、0.015%维生素E的协同增效作用。结果表明，柠檬酸增效剂的使用显著提高了维生素E的抗氧化效果，使维生素E在浓度为0.008%时的抗氧化作用与0.015% TBHQ相当；当提高维生素E浓度至0.015%时，抗氧化效果显著优于0.015% TBHQ。

2.4磷虾油货架寿命预测

采用0.015%维生素E和0.005%柠檬酸增效剂作为抗氧化剂进行磷虾油的耐热保藏，根据Arrhenius经典公式，Schaal烘箱耐热法的1 d相当于20 ℃下贮藏16 d，外推得出20 ℃下油脂的预期储存时间，即为油脂的预期货架寿命。按国标规定，油脂的POV值上限为12 meq/kg，不添加抗氧化剂的对照样品达到12 meq/kg所需的诱导时间为3.92 d，预测货架期为2.09个月；添加抗氧化剂的磷虾油达到12 meq/kg所需的诱导时间延长至22.9 d，预测货架期为12.21个月。可见，抗氧化剂的使用显著延缓了油脂的氧化反应，抗氧化因子PF为 5.84。

3结论

本研究采用Folch法提取南极磷虾干粉中的油脂，油脂得率达到（21.08±0.52）%。磷虾油含有丰富的不饱和脂肪酸，占总脂肪酸的63.895%；多不饱和脂肪酸占不饱和脂肪酸的40.28%，占总脂肪酸的25.739%。磷虾油中含量最高的脂肪酸为十八碳烯酸（油酸）及其酯，含量高达33.464%，同时含有丰富的二十碳五烯酸及其酯（EPA，13.215%）、二十二碳六烯酸（DHA，5.532%）。可见，磷虾油具有较高的营养和保健价值，可作为人类膳食中补充不饱和脂肪酸的重要来源。

添加抗氧化剂可显著延缓磷虾油的氧化，常用抗氧化剂TBHQ的作用显著优于BHT、维生素E。维生素E与增效剂柠檬酸复合使用时，协同增效效果显著提高。当采用0015%维生素E和 0.005%柠檬酸作为抗氧化剂时，抗氧化效果显著优于相同浓度的TBHQ，预测货架期由2.09个月延长至12.21个月，显著提高了磷虾油储藏销售过程中的品质。

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