响应曲面优化索氏提取制备南极磷虾的工艺研究
摘要：采用索氏提取法从南极磷虾中提取脂肪，分别考察提取溶剂、提取温度、提取时间和提取溶剂体积比对南极磷虾油得率的影响。在单因素实验的基础上，采用响应曲面法进行工艺优化，确定最佳提取条件为：提取温度，80℃；提取溶剂比：正己烷-无水乙醇（3.5:1，v/v）；提取时间：5.4h。在此条件下，南极磷虾脂肪提取率为12.32%。采用气相色谱法分析南极磷虾油的脂肪酸组成，结果标明，虾脂肪中主要含有棕榈酸（C16:0，28.86%）、EPA（C20：5n3，15.48%）、油酸（C18：1n9c，12.71%）和DHA（C22:6，12.22%）。不饱和脂肪酸的含量高达57.47%，其中单不饱和脂肪酸19.82%，多不饱和脂肪酸37.65%。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
引言 1
1 材料与方法 2
1.1 材料与试剂 2
1.2 仪器与设备 2
1.3 方法 2
1.3.1 样品处理 2
1.3.2 索氏提取法制备南极磷虾油 2
1.3.3 脂肪酸组成的气相色谱分析 2
2 结果分析 3
2.1 单因素实验 3
2.1.1 提取温度对提取效果的影响 3
2.1.2 提取时间对提取效果的影响 3
2.1.3 提取溶剂对提取效果的影响 4
2.1.4 提取溶剂体积比对提取效果的影响 4
2.2 响应曲面优化试验 5
2.2.1 响应曲面试验 5
2.2.2 响应曲面模型方程建立与显著性分析 6
2.2.3 响应曲面图与等高线图分析 6
2.2.4 最佳提取工艺条件的响应曲面优化及模型验证 9
2.3 南极磷虾油的脂肪酸组成 10
3 结论 11
致谢 12
参考文献 12
响应曲面优化索氏提取制备南极磷虾油的工艺研究
引言
引言
南极磷虾是一种生物量极大的小虾，其分布在南大洋南极辐合区以南的南
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
极海域[1]。据估计，磷虾的资源量为1.25亿7.25亿吨[2]，由于南极磷虾所处的特殊环境，使其拥有了许多生物学特性，因此南极磷虾的开发及其附加产品都备受人们关注。南极磷虾富含氨基酸种类丰富的蛋白质，脂肪含量较少，但含有丰富的多不饱和脂肪酸，尤其是EPA和DHA。南极磷虾油因其成分组成含有多种生理功能。王亚恩[3]采用无水乙醇浸提法从南极磷虾粉中提取南极磷虾油并开展了相关功能特性实验。研究结果表明，南极磷虾油对高脂血症大鼠具有较好的降脂作用和抗氧化作用，同时具有改善大鼠学习记忆的功能；Bunea[4] 研究发现，磷虾油在改善血脂和脂蛋白方面较鱼油更有营养学意义。可见，南极磷虾油在预防心血管疾病、促进大脑发育、提高记忆力、延缓衰老、缓解痛风和类风湿关节炎等方面具有显著功效。因此，南极磷虾油的提取一直以来都是研究的热点。
本研究采用索氏提取法在不同条件下提取南极磷虾油，采用单因素试验结合响应曲面优化提取工艺，得到最佳参数组合。最后，采用气相色谱（gas chromatography，GC）法分析南极磷虾油的脂肪酸组成，为有效利用南极磷虾资源提供参考依据。
1 材料与方法
1. 1 材料与试剂
南极磷虾肉由辽宁省大连市海洋渔业集团提供，于20℃冰箱保存；正己烷、无水乙醇、乙酸乙酯和石油醚购于自南京化学试剂有限公司；37种脂肪酸甲酯混合标准品购于美国Sigma公司；其他的化学试剂均为分析纯。
1. 2 仪器与设备
Heidolph Laborota 4000真空旋转蒸发仪 德国Heidolph公司；LyoQuest55真空冷冻干燥机 西班牙Telstar公司；BL220H分析天平 日本Shimadzu公司；GC2010Plus 日本岛津公司。
1. 3 方法
1. 3. 1 样品处理
将剁碎后的南极磷虾肉放置于真空冷冻干燥仪中干燥，然后将冷冻干燥后的虾肉用打粉机打碎、研细混合为均匀的虾粉后置于20 ℃冰箱保存[13]。
1. 3. 2 索氏提取法制备南极磷虾油
参照国标GB/T 147722008食品中粗脂肪的测定的主要步骤，使用索氏提取法对虾脂肪进行提取。
单因素实验中分别改变提取温度、提取时间、提取溶剂的种类以及体积比来考察各因素对于虾脂肪得率的影响。脂肪得率的计算公式如式（1）所示。
脂肪得率/%=×100 (1)
式中：m1为虾脂肪的质量/g；m2为虾粉的质量/g。
1. 3. 3 脂肪酸组成的气相色谱分析
1. 3. 3. 1 样品处理
取虾脂肪样品（50mg）加入3ml 0.5 mol/L氢氧化钠甲醇溶液，在55℃水浴锅中回流20分钟，加入3ml 13%三氟化硼甲醇，在55℃水浴锅中继续回流20分钟，然后加入1ml正己烷进行萃取。最后加入饱和NaCl溶液，分层后取上清液脱水后用于GC分析。
1. 3. 3. 2 色谱条件
色谱柱：SP 2560 (0.25mm×100m，0.2μm)；FID检测器，柱温：140220℃（5℃/min），进样口温度：260℃，检测器温度：285℃；柱前压力，空气：40 KPa、氢气:400 KPa；载气：高纯氮气（99.999%）。利用37种脂肪酸甲酯混合标准品判断各峰对应的脂肪酸，结合峰面积归一化法计算其相对含量。脂肪酸含量的计算见式（2）：
式中：A为单个脂肪酸对应的峰面积；ΣA为所有脂肪酸对应的峰面积之和。
2 结果分析
2. 1 单因素实验
2. 1. 1 提取温度对提取效果的影响
在提取溶剂为石油醚乙酸乙酯（2:1）、提取时间5h的条件下选择不同的提取温度60℃、70℃、75℃、80℃、85℃进行单因素实验，结果如图1所示。
图1 提取温度对虾脂肪的率的影响
Fig.1 Effects of extraction temperature on the yield of krill oil
由图1可知，随着温度的上升，随着提取温度从60℃升高到80℃，南极磷虾油的得率呈上升趋势。导致这一现象的可能原因是：随着温度的升高，分子的无规则运动速度加快，油和溶剂的黏度下降，扩散的速率提高。然而，当温度达到83℃时，虾脂肪的提取率却有所下降，这可能是由于温度升高，溶剂气化，与样品充分接触程度下降，导致脂肪的率降低。所以选择80℃为最佳的提取温度。
2. 1. 2 提取时间对提取效果的影响
在提取溶剂为石油醚乙酸乙酯（2:1）、提取温度80℃的条件下选择提取时间3h、5h、7h进行单因素实验，研究不同的提取时间对虾脂肪提取率的影响，结果如图2所示。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
引言 1
1 材料与方法 2
1.1 材料与试剂 2
1.2 仪器与设备 2
1.3 方法 2
1.3.1 样品处理 2
1.3.2 索氏提取法制备南极磷虾油 2
1.3.3 脂肪酸组成的气相色谱分析 2
2 结果分析 3
2.1 单因素实验 3
2.1.1 提取温度对提取效果的影响 3
2.1.2 提取时间对提取效果的影响 3
2.1.3 提取溶剂对提取效果的影响 4
2.1.4 提取溶剂体积比对提取效果的影响 4
2.2 响应曲面优化试验 5
2.2.1 响应曲面试验 5
2.2.2 响应曲面模型方程建立与显著性分析 6
2.2.3 响应曲面图与等高线图分析 6
2.2.4 最佳提取工艺条件的响应曲面优化及模型验证 9
2.3 南极磷虾油的脂肪酸组成 10
3 结论 11
致谢 12
参考文献 12
响应曲面优化索氏提取制备南极磷虾油的工艺研究
引言
引言
南极磷虾是一种生物量极大的小虾，其分布在南大洋南极辐合区以南的南
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
极海域[1]。据估计，磷虾的资源量为1.25亿7.25亿吨[2]，由于南极磷虾所处的特殊环境，使其拥有了许多生物学特性，因此南极磷虾的开发及其附加产品都备受人们关注。南极磷虾富含氨基酸种类丰富的蛋白质，脂肪含量较少，但含有丰富的多不饱和脂肪酸，尤其是EPA和DHA。南极磷虾油因其成分组成含有多种生理功能。王亚恩[3]采用无水乙醇浸提法从南极磷虾粉中提取南极磷虾油并开展了相关功能特性实验。研究结果表明，南极磷虾油对高脂血症大鼠具有较好的降脂作用和抗氧化作用，同时具有改善大鼠学习记忆的功能；Bunea[4] 研究发现，磷虾油在改善血脂和脂蛋白方面较鱼油更有营养学意义。可见，南极磷虾油在预防心血管疾病、促进大脑发育、提高记忆力、延缓衰老、缓解痛风和类风湿关节炎等方面具有显著功效。因此，南极磷虾油的提取一直以来都是研究的热点。
本研究采用索氏提取法在不同条件下提取南极磷虾油，采用单因素试验结合响应曲面优化提取工艺，得到最佳参数组合。最后，采用气相色谱（gas chromatography，GC）法分析南极磷虾油的脂肪酸组成，为有效利用南极磷虾资源提供参考依据。
1 材料与方法
1. 1 材料与试剂
南极磷虾肉由辽宁省大连市海洋渔业集团提供，于20℃冰箱保存；正己烷、无水乙醇、乙酸乙酯和石油醚购于自南京化学试剂有限公司；37种脂肪酸甲酯混合标准品购于美国Sigma公司；其他的化学试剂均为分析纯。
1. 2 仪器与设备
Heidolph Laborota 4000真空旋转蒸发仪 德国Heidolph公司；LyoQuest55真空冷冻干燥机 西班牙Telstar公司；BL220H分析天平 日本Shimadzu公司；GC2010Plus 日本岛津公司。
1. 3 方法
1. 3. 1 样品处理
将剁碎后的南极磷虾肉放置于真空冷冻干燥仪中干燥，然后将冷冻干燥后的虾肉用打粉机打碎、研细混合为均匀的虾粉后置于20 ℃冰箱保存[13]。
1. 3. 2 索氏提取法制备南极磷虾油
参照国标GB/T 147722008食品中粗脂肪的测定的主要步骤，使用索氏提取法对虾脂肪进行提取。
单因素实验中分别改变提取温度、提取时间、提取溶剂的种类以及体积比来考察各因素对于虾脂肪得率的影响。脂肪得率的计算公式如式（1）所示。
脂肪得率/%=×100 (1)
式中：m1为虾脂肪的质量/g；m2为虾粉的质量/g。
1. 3. 3 脂肪酸组成的气相色谱分析
1. 3. 3. 1 样品处理
取虾脂肪样品（50mg）加入3ml 0.5 mol/L氢氧化钠甲醇溶液，在55℃水浴锅中回流20分钟，加入3ml 13%三氟化硼甲醇，在55℃水浴锅中继续回流20分钟，然后加入1ml正己烷进行萃取。最后加入饱和NaCl溶液，分层后取上清液脱水后用于GC分析。
1. 3. 3. 2 色谱条件
色谱柱：SP 2560 (0.25mm×100m，0.2μm)；FID检测器，柱温：140220℃（5℃/min），进样口温度：260℃，检测器温度：285℃；柱前压力，空气：40 KPa、氢气:400 KPa；载气：高纯氮气（99.999%）。利用37种脂肪酸甲酯混合标准品判断各峰对应的脂肪酸，结合峰面积归一化法计算其相对含量。脂肪酸含量的计算见式（2）：
式中：A为单个脂肪酸对应的峰面积；ΣA为所有脂肪酸对应的峰面积之和。
2 结果分析
2. 1 单因素实验
2. 1. 1 提取温度对提取效果的影响
在提取溶剂为石油醚乙酸乙酯（2:1）、提取时间5h的条件下选择不同的提取温度60℃、70℃、75℃、80℃、85℃进行单因素实验，结果如图1所示。
图1 提取温度对虾脂肪的率的影响
Fig.1 Effects of extraction temperature on the yield of krill oil
由图1可知，随着温度的上升，随着提取温度从60℃升高到80℃，南极磷虾油的得率呈上升趋势。导致这一现象的可能原因是：随着温度的升高，分子的无规则运动速度加快，油和溶剂的黏度下降，扩散的速率提高。然而，当温度达到83℃时，虾脂肪的提取率却有所下降，这可能是由于温度升高，溶剂气化，与样品充分接触程度下降，导致脂肪的率降低。所以选择80℃为最佳的提取温度。
2. 1. 2 提取时间对提取效果的影响
在提取溶剂为石油醚乙酸乙酯（2:1）、提取温度80℃的条件下选择提取时间3h、5h、7h进行单因素实验，研究不同的提取时间对虾脂肪提取率的影响，结果如图2所示。
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