超声波辅助虾油提取工艺研究
目 录
1 引言 1
1.1 龙虾下脚料的营养价值及应用价值 1
1.2 主要的油脂提取及精炼工艺 2
1.3 研究现状及发展趋势 3
1.4 存在的问题与不足 4
1.5 研究的目的和意义 4
2 实验材料和方法 5
2.1 实验原料与设备 5
2.2 试验方法 6
2.3 数据处理与分析 12
3 结果与分析 12
3.1 乙醇浓度对提取效果的影响 12
3.2 料液比对提取效果的影响 13
3.3 提取温度对提取效果的影响 13
3.4 提取时间对提取效果的影响 14
3.5 超声功率对提取效果的影响 15
3.6 提取次数对提取效果的影响 15
3.7 虾油提取工艺优化实验结果（响应曲面法） 16
3.8 虾油脂肪酸分析 23
3.9 虾油氧化稳定性分析 24
4 讨论 24
结 论 26
致 谢 27
参 考 文 献 28
1 引言
克氏原螯虾又称小龙虾（Proeambarus clarki），英文名为crayfish，隶属甲壳纲，软甲亚纲，十足母刺蛄科。原产于北美洲，1919年由美国引进到日本，1929年由日本移植到我国。由于其生命力强，现已广泛分布于我国十几个省市。小龙虾作为一种新的大众食品，具有营养价值高、味道鲜美等特点，近年来迅速风靡国内市场，成为餐饮业的热门菜肴之一，并带动了我国众多城市龙虾经济的发展。龙虾的加工产生大量的废弃物，其虾头和虾壳的组 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
成部分，含有丰富的甲壳素、蛋白质、酶和油脂等，具有较高的营养价值。对这些废弃物的综合利用不仅可以保护环境，还可以节约资源，创造价值。
1.1 龙虾下脚料的营养价值及应用价值
1.1.1 龙虾下脚料的成分分析[1]
龙虾下脚料，主要是虾头和壳，占龙虾重量的85％左右。据资料报道虾头中含粗蛋白质13.13%，粗脂肪4.50%，无氮浸出物8.54%，并含甲壳质10～15%和壳聚糖7.5%，还含DHA、EPA的虾油、虾青素，各种氨基酸，有益元素和维生素。
1.1.2 龙虾下脚料的应用价值
实际上，龙虾头、壳的综合加工利用方式很多。可加工成各种食品、工业原料、医药材料等高档次的产品[2]。如龙虾头经水解可制成营养丰富、具有保健治疗功能的调味品，又可作虾味食品的添加剂。
虾壳可制成甲壳素、壳聚糖及氨基葡萄糖盐酸盐等[3]。甲壳素、壳聚糖在各国临床医药应用中证实了它在促进人体健康、抑制癌细胞生长转移、降低胆固醇，防治心、血管疾病，降血压、强化肝脏功能等方面具有良好的康复效果，且对人体安全性极高，已广泛应用在轻工、食品、医药、日用化妆品、环保、农业等诸多领域。
虾青素、虾红素等具有多种生理功能[4-5]，包括强抗氧化性、抗癌性、可降低糖尿病患者的葡萄糖毒性、预防动脉硬化症、保护皮肤免受太阳光紫外线的伤害，可用于水产业蛙蹲鱼的着色和家禽饲料的添加，还可配制保健食品和化妆品等。
从其中提取的蛋白质可以生产风味产品[6]，钙可以作为补钙产品等。
从上面的论述中我们可以看出，虽然目前有关龙虾废弃物研究利用的报道很多，但是都集中在对甲壳素、蛋白质、色素等的提取与利用上，且大多停留在实验室，形成产品的不多。本文根据研究现状与研究形势，以作为废弃物的龙虾下脚料为原料，提取其中的油脂，并对其纯化，希望为龙虾废弃物的综合利用提供一定的技术支持，提高龙虾的利用价值并减少废弃物的排放，提高龙虾产业的附加值。
1.2 主要的油脂提取及精炼工艺
1.2.1 油脂主要提取工艺
超声波辅助提取法：通过声音的空化效应和力学效应（机械作用）起作用。空化作用可以破坏细胞壁促进溶剂进入动植物体并且促进胞内物质的释放。由超声引起的另一个力学效应还可以促进提取剂的搅动，通过允许更大量的溶剂渗透到样品基质使得溶剂和目标之间的接触表面积得到提高。这样便可以缩短提取时间和减少溶剂消耗。此外，超声波辅助提取可以在一个比较低的温度下进行，这样可以避免提取物的热损伤[7]。
机械压榨法：在制取油脂类化合物中，通常用压榨法，即通过各种压榨机在10 -10 pa的压力下，将流动性较大的油从材料破碎的细胞中挤压出来，常用这种方法从油料作物的种子中制取油（花生油、豆油等）。
水代法：在民间仍然沿用一种简单、便利的取油法，即用水代油，获取所要的油。其原理是油料细胞中的蛋白质亲水性强，而油的疏水性强，在热的条件下加大量水，剧烈搅拌，水进入细胞和蛋白质结合而将油顶替出来。这种方法要求设备简单，劳动成本低廉，生产安全而出油率高。
溶解度法：溶解度法是依据脂类生化产品在不同溶剂中溶解度差异进行分离的方法，如游离胆红素在酸性条件溶于氯仿及二氯甲烷，故胆汁经碱水解及酸化后用氯仿抽提 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
，其他物质难溶于氯仿，而胆红素则溶出，因此得以分离；又如卵磷脂溶于乙醇，不溶于丙酮，脑磷脂溶于乙醚而不溶于丙酮和乙醇，故脑干丙酮抽提液用于制备胆固醇，不溶物用乙醇抽提得卵磷脂，用乙醚抽提得脑磷脂，从而使三种成分得以分离。
有机溶剂法：自然界中，脂类的形态是以结合形式存在的。中性和非极性脂类，是通过它们分子中的烃链以相当弱的分子间引力与其他脂类分子或蛋白质分子的疏水区相结合；极性脂类如磷脂、胆固醇等是通过氢键或静电力与蛋白质分子相结合；脂肪酸类则以酷、酞胺、糖普等方式与多糖分子共价相结合。选择提取溶剂时，疏水结合的脂类，一般用非极性溶剂提取，如乙醚、氯仿、苯等。与生物膜相结合的脂类，要用相对极性较强的溶剂提取，以断开蛋白质分子与脂类分子间的氢键或静电力。共价结合的脂类不能用溶剂直接提取，要先用酸或碱水解，使脂类分子从复合物中分裂出来再提取。
由于这些方法具有减少副产物、提高收率、简化工艺、品质高等优点，将是未来油脂提取工艺的发展趋势。
1.2.2 油脂精炼工艺
用压榨法或浸出法制得的植物油，由于含有水分、机械杂质、脂溶性杂质、胶溶性杂质、微量杂质等，故称毛油。为了得到品质优良的食用油，必须将这些杂质去除，这一过程就是油脂的精炼。油脂的精炼主要包括脱胶、脱酸、脱色、脱臭，去除机械杂质等。
脱胶最普遍的是水化脱胶和酸炼脱胶。所谓水化，是指用一定数量的热水或稀碱。盐及其他电解质溶液，加入毛油中，使水溶性杂质凝聚沉淀而与油脂分离的一种去杂方法。主要利用的是磷脂的亲水性质，吸水形成胶体，因而从油中沉淀析出。酸炼脱胶：粗油中加入一定量的无机酸，使胶溶性杂质变性分离的一种脱胶方法称之为酸炼脱胶。
氯化钠 分析纯 上海宏达化工有限公司
丙酮 分析纯 无锡市亚盛化工有限公司
氧化稳定性测定仪 Rancimat 743型 瑞士万通有限公司
气相-质谱(GC-MS)分析仪 日本岛津QP2010 GC-MS 日本岛津有限公司
2.2 试验方法
1 引言 1
1.1 龙虾下脚料的营养价值及应用价值 1
1.2 主要的油脂提取及精炼工艺 2
1.3 研究现状及发展趋势 3
1.4 存在的问题与不足 4
1.5 研究的目的和意义 4
2 实验材料和方法 5
2.1 实验原料与设备 5
2.2 试验方法 6
2.3 数据处理与分析 12
3 结果与分析 12
3.1 乙醇浓度对提取效果的影响 12
3.2 料液比对提取效果的影响 13
3.3 提取温度对提取效果的影响 13
3.4 提取时间对提取效果的影响 14
3.5 超声功率对提取效果的影响 15
3.6 提取次数对提取效果的影响 15
3.7 虾油提取工艺优化实验结果（响应曲面法） 16
3.8 虾油脂肪酸分析 23
3.9 虾油氧化稳定性分析 24
4 讨论 24
结 论 26
致 谢 27
参 考 文 献 28
1 引言
克氏原螯虾又称小龙虾（Proeambarus clarki），英文名为crayfish，隶属甲壳纲，软甲亚纲，十足母刺蛄科。原产于北美洲，1919年由美国引进到日本，1929年由日本移植到我国。由于其生命力强，现已广泛分布于我国十几个省市。小龙虾作为一种新的大众食品，具有营养价值高、味道鲜美等特点，近年来迅速风靡国内市场，成为餐饮业的热门菜肴之一，并带动了我国众多城市龙虾经济的发展。龙虾的加工产生大量的废弃物，其虾头和虾壳的组 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
成部分，含有丰富的甲壳素、蛋白质、酶和油脂等，具有较高的营养价值。对这些废弃物的综合利用不仅可以保护环境，还可以节约资源，创造价值。
1.1 龙虾下脚料的营养价值及应用价值
1.1.1 龙虾下脚料的成分分析[1]
龙虾下脚料，主要是虾头和壳，占龙虾重量的85％左右。据资料报道虾头中含粗蛋白质13.13%，粗脂肪4.50%，无氮浸出物8.54%，并含甲壳质10～15%和壳聚糖7.5%，还含DHA、EPA的虾油、虾青素，各种氨基酸，有益元素和维生素。
1.1.2 龙虾下脚料的应用价值
实际上，龙虾头、壳的综合加工利用方式很多。可加工成各种食品、工业原料、医药材料等高档次的产品[2]。如龙虾头经水解可制成营养丰富、具有保健治疗功能的调味品，又可作虾味食品的添加剂。
虾壳可制成甲壳素、壳聚糖及氨基葡萄糖盐酸盐等[3]。甲壳素、壳聚糖在各国临床医药应用中证实了它在促进人体健康、抑制癌细胞生长转移、降低胆固醇，防治心、血管疾病，降血压、强化肝脏功能等方面具有良好的康复效果，且对人体安全性极高，已广泛应用在轻工、食品、医药、日用化妆品、环保、农业等诸多领域。
虾青素、虾红素等具有多种生理功能[4-5]，包括强抗氧化性、抗癌性、可降低糖尿病患者的葡萄糖毒性、预防动脉硬化症、保护皮肤免受太阳光紫外线的伤害，可用于水产业蛙蹲鱼的着色和家禽饲料的添加，还可配制保健食品和化妆品等。
从其中提取的蛋白质可以生产风味产品[6]，钙可以作为补钙产品等。
从上面的论述中我们可以看出，虽然目前有关龙虾废弃物研究利用的报道很多，但是都集中在对甲壳素、蛋白质、色素等的提取与利用上，且大多停留在实验室，形成产品的不多。本文根据研究现状与研究形势，以作为废弃物的龙虾下脚料为原料，提取其中的油脂，并对其纯化，希望为龙虾废弃物的综合利用提供一定的技术支持，提高龙虾的利用价值并减少废弃物的排放，提高龙虾产业的附加值。
1.2 主要的油脂提取及精炼工艺
1.2.1 油脂主要提取工艺
超声波辅助提取法：通过声音的空化效应和力学效应（机械作用）起作用。空化作用可以破坏细胞壁促进溶剂进入动植物体并且促进胞内物质的释放。由超声引起的另一个力学效应还可以促进提取剂的搅动，通过允许更大量的溶剂渗透到样品基质使得溶剂和目标之间的接触表面积得到提高。这样便可以缩短提取时间和减少溶剂消耗。此外，超声波辅助提取可以在一个比较低的温度下进行，这样可以避免提取物的热损伤[7]。
机械压榨法：在制取油脂类化合物中，通常用压榨法，即通过各种压榨机在10 -10 pa的压力下，将流动性较大的油从材料破碎的细胞中挤压出来，常用这种方法从油料作物的种子中制取油（花生油、豆油等）。
水代法：在民间仍然沿用一种简单、便利的取油法，即用水代油，获取所要的油。其原理是油料细胞中的蛋白质亲水性强，而油的疏水性强，在热的条件下加大量水，剧烈搅拌，水进入细胞和蛋白质结合而将油顶替出来。这种方法要求设备简单，劳动成本低廉，生产安全而出油率高。
溶解度法：溶解度法是依据脂类生化产品在不同溶剂中溶解度差异进行分离的方法，如游离胆红素在酸性条件溶于氯仿及二氯甲烷，故胆汁经碱水解及酸化后用氯仿抽提 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
，其他物质难溶于氯仿，而胆红素则溶出，因此得以分离；又如卵磷脂溶于乙醇，不溶于丙酮，脑磷脂溶于乙醚而不溶于丙酮和乙醇，故脑干丙酮抽提液用于制备胆固醇，不溶物用乙醇抽提得卵磷脂，用乙醚抽提得脑磷脂，从而使三种成分得以分离。
有机溶剂法：自然界中，脂类的形态是以结合形式存在的。中性和非极性脂类，是通过它们分子中的烃链以相当弱的分子间引力与其他脂类分子或蛋白质分子的疏水区相结合；极性脂类如磷脂、胆固醇等是通过氢键或静电力与蛋白质分子相结合；脂肪酸类则以酷、酞胺、糖普等方式与多糖分子共价相结合。选择提取溶剂时，疏水结合的脂类，一般用非极性溶剂提取，如乙醚、氯仿、苯等。与生物膜相结合的脂类，要用相对极性较强的溶剂提取，以断开蛋白质分子与脂类分子间的氢键或静电力。共价结合的脂类不能用溶剂直接提取，要先用酸或碱水解，使脂类分子从复合物中分裂出来再提取。
由于这些方法具有减少副产物、提高收率、简化工艺、品质高等优点，将是未来油脂提取工艺的发展趋势。
1.2.2 油脂精炼工艺
用压榨法或浸出法制得的植物油，由于含有水分、机械杂质、脂溶性杂质、胶溶性杂质、微量杂质等，故称毛油。为了得到品质优良的食用油，必须将这些杂质去除，这一过程就是油脂的精炼。油脂的精炼主要包括脱胶、脱酸、脱色、脱臭，去除机械杂质等。
脱胶最普遍的是水化脱胶和酸炼脱胶。所谓水化，是指用一定数量的热水或稀碱。盐及其他电解质溶液，加入毛油中，使水溶性杂质凝聚沉淀而与油脂分离的一种去杂方法。主要利用的是磷脂的亲水性质，吸水形成胶体，因而从油中沉淀析出。酸炼脱胶：粗油中加入一定量的无机酸，使胶溶性杂质变性分离的一种脱胶方法称之为酸炼脱胶。
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2.2 试验方法
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