沙丁鱼油中EPA和DHA富集工艺的研究

摘要

沙丁鱼(Sardine)是一种近海暖水性的中上层经济鱼类，鱼体内含油量较高，且富含多不饱和脂肪酸(Polyunsaturated fatty acid，PUFA)，尤其是二十碳五烯酸(Eicosapentaenoic acid，EPA)和二十二碳六烯酸(Docosahexaenoic acid，DHA)，故将沙丁鱼作为生产鱼油制品的原料具有较大的经济价值。然而未经富集纯化处理的沙丁鱼油中EPA和DHA含量不能满足市场需求，因此，研究沙丁鱼油中EPA和DHA的富集工艺，并分析富集纯化过程对所得鱼油样品中脂肪酸组成和挥发性成分的影响，对生产高含量EPA和DHA的沙丁鱼油制品及满足市场需求具有重要意义。本文以精制沙丁鱼油为原料，在原料分析的基础上，经碱催化转酯工艺将精制鱼油转化成乙酯型，再通过尿素包合工艺富集EPA和DHA，并分别对这两个工艺处理后的鱼油样品进行了脂肪酸组成和挥发性成分分析。最后，在乙酯化和尿素包合工艺的基础上，采用分子蒸馏进一步富集EPA和DHA，并以理化指标、脂肪酸组成和挥发性成分为评判标准，分析了分子蒸馏油的品质。主要研究结果如下: 通过测定理化指标、脂肪酸组成和挥发性成分，并采用相对气味活度值法(Relative odor activity value，ROAV)对原料油，即精制沙丁鱼油的品质进行了分析。结果表明:精制沙丁鱼油的酸价、过氧化值、碘值均达到鱼油行业标准SC/T3502-2016中规定的精制鱼油标准。精制沙丁鱼油的脂肪酸分布范围为C12～C22，PUFA含量占26.66％，其中EPA与DHA总含量为23.41％，由此可知，精制沙丁鱼油可作为生产高含量EPA和DHA鱼油制品的原料。通过项空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术(Headspace solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry,HS-SPME-GC-MS)检出精制沙丁鱼油中35种挥发性成分，并通过ROAV法确定其主体风味成分为壬醛、己醛、十一醛、2-壬酮、乙苯，使鱼油呈现脂肪味、鱼腥味、清香等。 采用碱催化法对精制沙丁鱼油进行乙酯化工艺研究，考察了无水乙醇用量、NaOH用量、反应时间、反应温度对乙酯得率的影响，对最佳工艺条件下得到的乙酯油进行了脂肪酸组成和挥发性成分分析。结果如下:通过响应面法确定了最佳乙酯化工艺参数为无水乙醇用量60g、NaOH用量1.2g、反应时间75min、反应温度50℃，经三次平行试验，乙酯得率平均值达到88.12％。在最佳工艺条件下，所得乙酯油中共检出15种脂肪酸，其中饱和脂肪酸(Saturated fatty acid，SFA)总含量最高，达37.42％，以棕榈酸和肉豆蔻酸为主;EPA与DHA总含量为25.25％，占∑PUFA的82.44％。乙酯油中共检出挥发性成分41种，以酯类物质含量最高，其中十四酸乙酯含量达到31.98％,是含量最高的挥发性成分，呈现一定的油脂气味。故通过单因素和响应面优化试验所得到的乙酯化最佳工艺，能有效地将精制沙丁鱼油转化成乙酯型，为沙丁鱼油中EPA和DHA的富集纯化奠定了基础。 采用尿素包合工艺对乙酯油中的EPA和DHA进行富集，考察了尿酯比、包合温度、醇尿比和包合时间对EPA和DHA总含量的影响，并分析了最佳尿包工艺对鱼油脂肪酸组成及挥发性成分的影响。结果如下:采用响应面法得到最佳工艺参数为尿酯比3.5∶1、包合温度0℃、醇尿比2.6∶1、包合时间1.2h。在最佳工艺条件下，所得尿包油中EPA和DHA总含量达到78.12％，SFA和单不饱和脂肪酸(Monounsaturated fatty acid,MUFA)含量较乙酯油大幅度降低。在尿包油中共检出挥发性成分33种，其中十六酸乙酯的含量最高，为27.31％;对尿包油风味形成具有重要影响的挥发性成分主要是醛类物质，其含量为6.49％。因此，通过单因素和响应面优化试验所得到的最佳尿包工艺，能大幅度提高鱼油中EPA和DHA含量。 精制沙丁鱼油通过乙酯化和尿包工艺处理后，再经分子蒸馏以获得最终鱼油制品。通过测定分子蒸馏油的理化指标、脂肪酸组成和挥发性成分，并结合ROAV法对鱼油品质进行了分析。结果表明:分子蒸馏油的过氧化值、酸价、碘值均达到鱼油行业标准SC/T3502-2016中规定的一级精制鱼油标准。分子蒸馏油中共检出5种脂肪酸，分别为油酸、二十碳烯酸、二十二碳五烯酸、EPA及DHA，其中EPA和DHA总含量为88.90％，比原料油增加了65.49％。分子蒸馏油中共检出挥发性成分33种，酯类仍是含量最高的一类物质;通过ROAV法确定分子蒸馏油中主体风味成分为正己醛、(Z)-3-己烯醛、辛醛、(E，E)-2，4-庚二烯醛、己酸乙酯、庚酸乙酯、辛酸乙酯、2-戊基-呋喃，使鱼油呈现了一定的鱼腥味、青草味、焦香、脂香、果香、清甜酒香、青豆味等。因此，分子蒸馏能进一步提高沙丁鱼油中EPA和DHA含量，从而使最终鱼油制品的品质满足市场需求。

目录

摘要

缩写词表

第1章前言

1．1精制沙丁鱼油简介

1．1．1沙丁鱼概述

1．1．2鱼油精制工艺研究现状

1．2鱼油中EPA和DHA的生理活性功能

1．2．1预防心脑血管疾病

1．2．2改善大脑机能

1．2．3预防癌症

1．2．4抗炎症及抗过敏

1．3决定鱼油品质的因素

1．3．1主要理化指标

1．3．2脂肪酸组成

1．3．3挥发性成分

1．4鱼油乙酯化工艺研究现状

1．4．1酸催化法

1．4．2碱催化法

1．4．3酶催化法

1．5鱼油富集方法简介

1．5．1尿素包合法

1．5．2分子蒸馏法

1．5．3低温结晶法

1．5．4超临界流体萃取法

1．5．5硝酸银硅胶柱层析法

1．6立题依据与研究内容

1．6．1立题依据

1．6．2研究内容

第2章精制沙丁鱼油品质及挥发性成分分析

2．1材料与仪器

2．1．1材料与试剂

2．1．2仪器与设备

2．2实验方法

2．2．1精制油理化指标的测定

2．2．2精制油脂肪酸检测

2．2．3精制油挥发性成分测定

2．2．4主体风味成分评价方法

2．2．5数据分析

2．3结果与讨论

2．3．1理化指标分析

2．3．2脂肪酸组成分析

2．3．3挥发性成分分析

2．4本章小结

第3章响应面法优化精制油乙酯化工艺

3．1材料与仪器

3．1．1材料与试剂

3．1．2仪器与设备

3．2实验方法

3．2．1乙酯化工艺

3．2．2单因素试验设计

3．2．3响应面试验设计

3．2．6数据分析

3．3结果与讨论

3．3．1单因素试验分析

3．3．2响应面试验分析

3．3．3乙酯化工艺的优化与验证

3．3．4脂肪酸组成分析

3．3．5挥发性成分分析

3．4本章小结

第4章响应面法优化乙酯油尿素包合工艺

4．1材料与仪器

4．1．1材料与试剂

4．1．2仪器与设备

4．2实验方法

4．2．1精制油的乙酯化

4．2．2尿素包合法

4．2．3单因素试验设计

4．2．4响应面试验设计

4．2．5尿包油脂肪酸检测

4．2．6尿包油挥发性成分测定

4．2．7数据分析

4．3结果与讨论

4．3．1单因素试验分析

4．3．2响应面试验分析

4．3．3尿包工艺的优化与验证

4．3．4脂肪酸组成分析

4．3．5挥发性成分分析

4．4本章小结

第5章分子蒸馏油的制备及其品质与挥发性成分分析

5．1材料与仪器

5．1．1材料与试剂

5．1．2仪器与设备

5．2实验方法

5．2．1精制油的乙酯化

5．2．2尿素包合工艺

5．2．3分子蒸馏

5．2．4分子蒸馏油理化指标的测定

5．2．5分子蒸馏油脂肪酸检测

5．2．6分子蒸馏油挥发性成分测定

5．2．7主体风味成分评价方法

5．2．8数据分析

5．3结果与讨论

5．3．1理化指标分析

5．3．2脂肪酸组成分析

5．3．3挥发性成分分析

5．4本章小结

第6章结论、创新点与展望

6．1结论

6．2创新点

6．3展望

参考文献

附录

致谢

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