（食品科学专业论文）淡水鱼鱼油的制备及微胶囊化研究.pdf

淡水鱼鱼油的制各及微胶囊化研究 摘要 我国是世界淡水鱼生产大国，2 0 0 5 年全国淡水鱼产量高达2 0 0 9 万吨。在淡水 鱼加工中有5 0 7 0 的鱼体组织( 鱼头、鱼内脏、鱼腹部等) 成为了下脚料，这些下 脚料里含有大量的鱼油。本文以淡水鱼下脚料为原料，研究不同的提取方法和条件 对鱼油提取率和品质的影响，分析不同淡水鱼下脚料鱼油的脂肪酸组成，并对提取 的粗鱼油精制后喷雾干燥，研究鱼油微胶囊化的适宜工艺条件。主要研究结果如下： ( 1 ) 研究了稀碱水解法制备鱼油的工艺。萃取温度、水解p h 、盐析温度、盐析 时间、盐用量及料液比对鱼油提取率及品质有显著影响。正交试验优化后得到的稀 碱水解法提取鱼油的最佳工艺参数为料液比1 ：l 、碱提p h 8 5 、萃取温度4 5 、盐 析温度6 0 、盐用量1 2 ( 浓度4 ) 、盐析2 m i n 。 ( 2 ) 研究了提取条件对p i n m a x 水解法提取鱼油的提取率及品质的影响，并通 过正交试验对其工艺进行了优化。酶解温度、起始反应p h 值、酶用量及酶解时间 对鱼油的提取率、p o v 值、酸价及碘价有显著影响。正交优化试验显示最佳的 p r o t e m a x 水解工艺为p h 7 5 、5 0 、酶用量2 0 0 0 u g 蛋白质的条件下酶解3 h ，此时 得到的鱼油提取率高达8 2 4 1 ，且鱼油的品质较好。 ( 3 1 对稀碱水解法、p r o t e m a x 水解法、a l c a l a s e 水解法和内源酶水解法等4 种不 同的提取方法进行了比较。酶法相对于稀碱法而言，鱼油品质略差，但鱼油提取率 明显增大，特别是p r o t e m a x 和a l c a l a s e 法的提取率最高，分别达到8 2 4 1 、8 2 9 9 ， 内源酶次之，为7 2 3 0 ，稀碱水解法的提取率仅为6 2 4 8 。p r o t e m a x 酶解法和稀 碱法得到的鱼油的n 3 多不饱和脂肪酸含量最高，分别为3 3 3 4 、3 2 7 8 。而a l c a j a s e 和内源酶法得到的鱼油中n 3 脂肪酸含量比较少，分别为3 3 1 6 、2 9 2 6 。 ( 4 ) 测定了白鲢、草鱼和鲫鱼等3 种淡水鱼不同组织的水分、脂肪和蛋白质含 量，并采用p r o t e m a x 酶解法提取鱼油，利用g c m s 分别分析其鱼油的脂肪酸组成。 结果显示，草鱼内脏和白鲢内脏鱼油含量较高( 草鱼3 4 8 7 、白鲢1 7 3 7 ) 、蛋白 质含量少( 草鱼8 9 9 、白鲢5 6 7 ) ，易于提取，且n 3 高度不饱和脂肪酸含量较 高，草鱼内脏中n 3 多不饱和脂肪酸含量为5 1 ，白鲢内脏中n 3 多不饱和脂肪酸 含量为3 6 。 ( 5 ) 研究了喷雾干燥法制备鱼油微胶囊的工艺。以阿拉伯胶、酪蛋白和p 环糊 精( l l 例3 ：1 ：4 ) 为复合壁材，选择固形物浓度3 5 、芯壁材比例3 0 、乳化温度5 5 、 进风温度2 2 0 、进料流量3 0 0 m l h 、喷雾压力0 3 5 m p a 时进行喷雾干燥，所制备 的鱼油微胶囊包埋率高，且产品收集率高。鱼油微胶囊颗粒呈光滑的球状结构，微 胶囊表面有凹陷，但无裂纹，产品径粒l g m - - 1 0 9 m 。 关键词：鱼油；微胶囊；喷雾干燥；包埋率；产率 华中农业大学2 0 0 9 届硕上学位论文 a bs t r a c t c h i n ai sa b u n d a n ti nf r e s h w a t e rf i s h e s ，a n dt h ep r o d u c t i o nw a s2 0 0 9m i l l i o nt o n si n t h ey e a r2 0 0 5 i nf r e s h w a t e rf i s h e sp r o c e s s i n g ，5 0 - 7 0 w a s t e s ，s u c ha sf i s hh e a d ，f i s h v i s c e r aa n da b d o m i n a lm e a t ，w h i c hw e r er i c hi nf i s ho i l ，w i l lb ep r o d u c e d i nt h i sp a p e r , f r e s h w a t e rf i s h e sw a s t e s ，a sr a wm a t e r i a l ，w a su s e dt oe x t r a c tf i s ho i l ，a n de f f e c t so f d i f f r e n tm e t h o d sa n dc o n d i t i o n so nt h ee x t r a c t i o nr a t i oa n dq u a l i t yo ff i s ho i lw e r es t u d i e d a tt h es a m et i m e f a t t ya c i dc o m p o s i t i o no ff i s ho i lf r o md i f f e r e n tf r e s h w a t e rf i s h e s w a s t e sw a ss t u d i e d 邪w e l l b a s e do n l i s f i s ho i le x t r a c t e df r o mf i s h sw a s t e sw a s r e f i n e d ，a n dt h e nt h er e f i n e do i lw a sm i c r o e n c a p s u l e db ys p r a y d r y i n g ，d u r i n gw h i c ht h e o p t i m u mc o n d i t i o nf o rm i c r o e n c a p s u l a t i o nw a si n v e r s t i g a t e d t h em a i nr e s u l t sw e r e s u m m a r i z e da sf o l l o w s ： ( 1 ) n l ep r o c e s so fe x t r a c t i n gf i s ho i lb yd i l u t e da l k a l ih y d r o l y s i sw a ss t u d i e d e x t r a c t i o nt e m p e r a t u r e ，h y d r o l y s i sp h ，s a l tp r e c i p i t a t i o nt e m p e r a t u r e ，s a l tp r e c i p i t a t i o n t i m e ，s a l td o s a g ea n ds o l i d - l i q u i dr a t i oh a das i g n i f i c a n ti n f l u e n c eo ne x t r a c t i o nr a t ea n d q u a l i t yo ff i s ho i l t h eo p t i m u mp r o c e s s i n gp a r a m e t e r sw e r e ：s o l i d - l i q u i dr a t i oi ：i ，p h 8 5 ， e x t r a c t i o nt e m p e r a t u r e4 5 。c ，p r e c i p i t a t i o nt e m p e m t u r e 6 0 c ，s a l td o s a g e12 ，a n ds a l t p r e c i p i t a t i o nt i m e2 m i n ( 2 ) c o n d i t i o no fp r o t e m a xh y d r o l y s i sp r o c e s s i n gw e r ei n v e r s t i g a t e db yo r t h o g o n a l e x p e r i m e n t e x t r a c t i o nr a t ea n dq u a l i t yo ff i s ho i l ，s u c ha sp e r e o x i d ev a l u e ，a c i dv a l u ea n d i o d i n ev a l u e ，w e r es i g n i f i c a n t l ya f f e c t e db yh y d r o l y s i st e m p e r a t u r e ，i n i t i a lp h ，e n z y m e d o s a g ea n da c t i n gt i m e t h er e s u l t ss h o w e dt h a t , t h eo p t i m u mp r o c e s s i n g p a r a m e t e r sw e r e p h 7 5 ，e n z y m ed o s a g e2 0 0 0 u g ，a n dh y d r o l y z ea t5 5 cf o r3 h ( 3 ) t h ee x t r a c t i o nr a t ea n dq u a l i t yo ff i s ho i le x t r a c t e db yd i l u t e da l k a l ih y d r o l y s i s ， p r o t e m a xh y d r o l y s i s ，a l c a l a s eh y s r o l y s i sa n de n d o g e n o u se n z y m e sh y d r o l y s i ss e p a r a t e l y w e r ec o m p a r e d t h eq u a l i t yo ff i s ho i le x t r a c t e db yp r o t e i n a s eh y d r o l i z a t i o nm e t h o dw a s w o r s et h a nt h a to ff i s ho i le x t r a c t e db yd i l u t e da l k a l ih y d r o l y s i s ，b u tt h ee x t r a c t i o nr a t e w a sm u c hh i 学e r , e s p e c i a l l yb yp r o t e m a xh y d r o l y s i sa n da l c a l a s eh y s r o l y s i sm e t h o d s ，t h e e x t r a c t i o nr a t eo fw h i c hw e r e8 2 4 1 a n d8 2 9 9 r e s p e c t i v e l y , a n dt h ee x t r a c t i o nr a t eo f e n d o g e n o u se n z y m e sa n dd i l u t e da l k a l ih y d r o l y s i sw e r e7 2 3 0 a n d6 2 4 8 r e s p e c t i v e l y t h ec o n t e n to fn - 3s e r i e sp o l y u n s a t u r a t e df a t t ya c i d sb yp r o t e m a xh y d r o l y s i sa n dd i l u t e d a l k a l ih y d r o l y s i sw a sh i g h e s t ，w h i c hw e r e3 3 3 4 a n d3 2 7 8 r e s p e c t i v e l y , a n dt h e c o n t e n to fn - 3s e r i e sp o l y u n s a t u r a t e df a t t ya c i d sb ya l c a l a s ea n de n d o g e n o u se n z y m e s w e r e33 16 a n d2 9 2 6 r e s p e c t i v e l y t h ec o n t e n to fe p aa n dd h a b yp r o t e m a x i i 淡水鱼鱼油的制各及微胶囊化研究 d i l u t e da l k a l ih y d r o l y s i sa n da l c a l a s ew e r e3 4 1 ，3 0 8 a n d2 0 5 r e s p e c t i v e l y , b u t e p aa n dd h ac o u l dn o tb ed e t e c t e df r o mf i s ho i lb ye n d o g e n o u se n z y m e s ( 4 ) b a s i cp h y s i c o c h e m i c a li n d e x e so f s i l v e rc a r p ，g r a s sc a r pa n dc r u c i a nc a r p w a s t e s w e r ed e t e c t e d ，a n dt h ef a t t ya c i dc o m p o s i t i o no ff i s ho i lf r o mt h e s ew a s t e sw a sa n a l y s i s e d b yg c m s t h er e s u l t ss h o w e dt 1 1 a t t h em a i nc o m p o n e n to ff r e s h w a t e rf i s h e s w a s t e s w a sw a t e r , a n dt h er e s tw e r ef a ta n dp r o t e i n g r a s sc a r pv i s c e r aa n ds i l v e rc a r pv i s c e r a w e r er i c h e ri no i l ( g r a s sc a r p3 4 8 7 ，s i l v e rc a r p17 37 ) ，a n dt h e yh a dl e s sp r o t e i n ( g r a s s c a r p8 9 9 ，s i l v e rc a r p5 6 7 ) ，w h i c hw a sp r o p i t i o u st oe x t r a c tf i s ho i l t h ec o n t e n to f n - 3s e r i e sp o l y u n s a t u r a t e df a t t ya c i d so ff i s ho i lf r o mg r a s sc a r pw a sh i g h e s t , w h i c hw a s 51 ，a n ds i l v e rc a r pv i s c e r aw a s3 6 ( 5 ) m i c r o e n c a p s u l a t i o no ff i s ho i lb ys p r a y d r y i n gw a ss t u d i e d t h es u i t a b l es u p p o r t m a t e r i a lw a st h em i x t u r eo fa c a c i ag u m ，c a s e i na n dp - c y c l o d e x t r i n ，t h es u i t a b l ep r o p o r t i o n o fw h i c hw a s3 ：1 ：4 b yo r t h o g o n a lt e s t ，t h ei n f e c t e ds e q u e n c eo ff a c t o r sw a s s o l i d s c o n c e n t r a t i o n3 5 ，t h ep r o p o t i o no ff i s ho i l3 0 ，e m u l s i f i c a t i o nt e m p e r a t u r e5 0 c ，i n l e t a i r t e m p e r a t u r e2 2 0 ( 2 ，f e e d f l o w r a t e3 0 0 m l 仳s p r a yp r e s s u r e0 3 5 m p a f i s ho i l m i c r o c a p s u l ep r o d u c e db yt h eo p t i m u mc o n d i t i o nh a dh i g he n c a p s u l a t i o nr a t ea n dy i e l d t h es u r f a c eo ff i s ho i lm i c r o e n c a p s u l eh a dag l o b u l a rs t r u c t u r ew i t hd e p r e s s i o n p h e n o m e n aa n dt h es i z eo f f i s ho i lm i c r o e n c a p s u l ew a sa b o u t1p m lo “m k e yw o r d s f i s ho i l ；m i c r o c a p s u l e ；s p r a y - d r y i n g ；e n c a p s u l a t i o nr a t e ；y i e l d 1 1 3 华中农业大学学位论文独创性声明及使用授权书 学位论文 是否保密无 如需保密，解密时间年月日 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华中农业大学或其他教育机构的学位或证书 而使用过的材料，指导教师对此进行了审定。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中做了明确的说明，并表示了谢意 研究生签名：王芳 时间：；0 0 1 年石月g 日 籼槲鲐王秀 扑签兽彩 签名日期：町年多月偈日 签名日期：扣一7 年舌月，日 注：请将本表直接装订在学位论文的扉页和目录之间 淡水鱼鱼油的制备及微胶囊化研究 1 前言 1 1 我国淡水鱼的加工利用现状 我国是世界淡水鱼生产大国，2 0 0 5 年全国淡水鱼产量高达2 0 0 9 万吨( 农业部渔 业局，2 0 0 6 ) 。近年来，淡水鱼加工业随淡水鱼产量的增长也得到了较快发展，但是， 许多淡水鱼加工仅局限在对鱼体肌肉的利用，如生产鱼糜、鱼丸等，而对鱼内脏等 下脚料的加工利用较少( 吴祥庭等，2 0 0 6 a ；张憨和张俊，2 0 0 6 ；何秋生和李向阳， 1 9 9 7 ) 。淡水鱼肌肉仅占鱼体质量的3 0 - - - 5 0 ，副产物占了5 0 7 0 。据报道， 加工1 0 0 0 0 t 淡水鱼，将产生含有2 0 0 t 鱼油的2 0 0 0 t 废弃物，这是一个很可观的数字。 可见加强淡水鱼加工废弃物的综合利用，将有利于淡水渔业的发展( 唐峰等，2 0 0 7 ； 张俊杰和段蕊，2 0 0 4 ) 。 鱼体的头部、内脏和腹部肌肉中都含有大量优质的鱼油，且淡水鱼油中含有丰 富的多不饱和脂肪酸，尤其以3 型多不饱和脂肪酸为主。而植物油中含有较多的6 型脂肪酸，如c 1 8 ：2 n 一6 ( 亚油酸) ，在我国，植物油的摄入量不断增加，导致6 脂肪 酸的大量摄入，3 脂肪酸往往摄入不足( 陶宁萍，2 0 0 5 ) 。大量6 脂肪酸对痴呆症、 肠溃疡、关节炎和各种癌变都有促进加重的作用，据统计，近3 0 年来随着亚油酸 摄取量的增多，乳腺癌死亡率大大增大，动物实验也证实了大量亚油酸摄取对癌的 诱发效果，尤其是高亚油酸摄取引发癌可能性很大( 段振华等，2 0 0 3 ) 。营养学家认 为c 0 3 ：。0 6 多不饱和脂肪酸达到4 ：1 时对人体健康有利，为抵消6 脂肪酸造成的负 面影响，只有增加( 0 3 脂肪酸的摄入。鱼油的特征脂肪酸是富含3 系的多不饱和脂 肪酸( p o l yu n s a t u r a t e df a t t ya c i d s ，p u f a ) ，如e p a ( e i c o s a p e n t a e n o i ca c i d ，二十碳五 烯酸) 和d h a ( d o c o s a h e x a e n o i ca c i d ，二十二碳六烯酸) ，该类脂肪酸的前提物质是 a 亚麻酸( c 1 8 ：3 n 3 ，g t a l a ) 。在人体中e p a 主要分布在外周心血管系统，d h a 主 要分布在神经系统，因此，鱼油具有健脑益智、降血脂、抗血小板凝聚和延缓血栓 形成等生理保健作用( 田宇和王忠彦，2 0 0 3 ；赵亚平，1 9 9 7 ；曾小雄和罗泽民，1 9 9 7 ) 。 1 2 鱼油的提取 1 2 1 传统的提油工艺 鱼油提取的工艺有蒸煮法、稀碱水解法、萃取法、低温提油法、酸水解法、酶 解法等，其原理基本上是通过各种物化作用，破坏含油组织的结构，加速油脂分子 的热运动，降低其粘度和表面张力，使油脂从破坏了的组织中分离出来，随着乳胶 体的破坏，油脂逐渐变得清澈透i 明( c h a n t a c h u me ta 1 2 0 0 0 ；杨琦等，2 0 0 0 ) 。 蒸煮法是最传统的提取工艺，分间接蒸汽蒸煮和直接蒸汽蒸煮，提取时间长， 温度高，鱼油容易氧化变质，出油率低( 王琴等，2 0 0 4 ；苑艳辉，2 0 0 4 ) 。萃取法分 油萃取和有机溶剂萃取。用油萃取，提取率低，常必须结合淡碱法进行：有机溶剂 华中农业大学2 0 0 9 届硕士学位论文 萃取法，设备繁杂，有机溶剂残留，亦常结合淡碱法进行。低温提油是利用结冰的 晶粒将细胞破坏而分离鱼油，此法可以防止鱼油氧化，但需要制冷装置，分离效率 低，鱼油酸价高。酸水解法鱼油质量差，酸价高，气味差，不适合制备高质量的鱼 油。直流电、超声波、脉冲等都能不同程度地促进鱼油分离，但不能单独使用，工 业生产能耗较高( 赵建滨等，2 0 0 1 ；王建中和邱红芳，1 9 9 3 ) 。目前的工业生产中多 采用稀碱法和酶解法提取鱼油( 杨官娥等，2 0 0 3 ；杨官娥等，2 0 0 1 ) 。 1 2 2 稀碱水解法及酶水解法提取鱼油 稀碱水解法是用稀碱液破坏蛋白质与油脂的结合关系，分离鱼油。利用稀碱法 的工艺比较成熟，影响提取效果的因素主要有碱提p h 、温度、盐析时间、盐析温度 等，稀碱法提取得到的鱼油提取率较高，品质也较好( 谭汝成等，2 0 0 8 ) 。 酶解法是控制蛋白酶最适p h 值和温度进行水解，离心分离鱼油( 吉宏武等， 2 0 0 5 ) 。国内外利用酶法提取植物油的报道很多( 谭春兰和袁永俊，2 0 0 6 ) ，将酶法 应用于鱼油的还不多，吴祥庭( 2 0 0 6 ) 研究了1 3 9 8 中性蛋白酶提取鲐鱼鱼油的工艺， 在1 0 0 0 u g 原料、p h 7 3 、4 5 的条件下提油率可达7 8 6 6 。洪鹏志( 2 0 0 6 ) 利用胰 蛋白酶酶解法从黄鳍金枪鱼鱼头中提取鱼油，获得了提取鱼油的最佳酶解工艺参数： 酶解温度4 5 ，酶添加量1 5 ，料液质量比l ：l ，酶解时间4 h ，酶解p h 8 0 。酶 解法提取鱼油的优点主要是提油率高，酶处理条件较温和，对油脂的功能成分及蛋 白破坏小，能够将营养物质尽可能保存( 杨萍和刘伟伟，2 0 0 8 ) 。影响酶法提油效果 的主要因素有酶用量、酶解温度、p h 及酶解时间等( 洪鹏志，2 0 0 6 ) 。 1 3 鱼油的精制 通过稀碱法或酶法提取得到的粗鱼油中含有胶质、游离脂肪酸及色素等杂质， 需要对其进行精制处理，否则会使多不饱和脂肪酸氧化加剧( 吴燕燕等，2 0 0 3 ；杨春 祥，2 0 0 2 ) 。鱼油的精制即脱胶、脱酸、脱色、脱臭等。脱胶，即脱除粗油中胶体杂 质( 磷脂、蛋白质及粘液等) ，采用酸炼法脱胶，可用硫酸、柠檬酸或磷酸等，通常 多用磷酸，使蛋白质变性，使粘液物产生树脂化，从油中沉淀出来( 何莉萍等，2 0 0 8 ) 。 脱酸，是除去油脂中的游离脂肪酸。游离脂肪酸易氧化酸败，所以酸价为油脂质量 的重要指标。脱酸方法有酯化脱酸法，优点是效率高，并能有效地除去油中的蛋白 质和粘液等杂质，缺点是中性油损耗较大( 江洲等，2 0 0 8 ) ，一般采用碱法脱酸。油 脂脱色分吸附法和化学脱色法。吸附法一般用活性炭、酸性白土为吸附剂，化学脱 色法是借助还原反应来破坏油中的色素，一般用氢和锌粉等，多采用物吸附法脱色 ( 刘元法和王兴国，2 0 0 6 ；齐玉堂，2 0 0 4 ) 。臭味的来源有二：一是加工贮运中外界 污物的混入或原料蛋白质的分解产物。二是油脂氧化酸败产生的醛类、酮类、低级 醇类、过氧化物等。脱臭有气体吹入法、真空脱臭法、蒸汽脱臭法( 张爱军和沈继红， 2 淡水鱼鱼油的制备及微胶囊化研究 2 0 0 6 1 欧昌荣等，2 0 0 5 ) 。超临界c 0 2 萃取是近年来发展起来的新型的化工分离技术， 由于它的萃取温度低( c 0 2 的临界温度为3 1 1 ) ，不易破坏被萃取物的生理活性、选 择性好、无溶剂残留，所以特别适合于萃取鱼油这类热敏性、易氧化的天然产物( 文 震，2 0 0 4 1 卢晓，1 9 9 8 ) 。 1 4 微胶囊技术的研究 1 4 1 微胶囊技术的原理和作用 微胶囊技术是将细小固体颗粒、液体微滴或气体作为芯材，在其外层以成膜材 料形成连续而薄的包膜的技术，所形成的微胶囊直径一般在1 岬1 0 0 0 “m 之间，直 径小于l l x m 的称为纳米胶囊( r a n a l l ia n dm a t i 孔1 9 9 7 ) 。微胶囊的芯材可以是多种物 质，其壁膜结构可以是一层或多层，可做微胶囊壁膜材料的物质有植物胶、多糖、 淀粉、纤维素及其衍生物、蛋白质、聚合物、蜡以及类脂物等( 姚翱等，2 0 0 7 ) 。经 微胶囊处理后，物料将发生一系列变化：物料的存在状态、质量与体积等都将发生 变化；微胶囊可隔离物料间的相互作用，保护敏感性材料；降低或掩盖不良风味； 降低挥发性、控制释放：脱除或降低了某些物质的毒副作用( 李小平等，2 0 0 7 ) 。目 前，微胶囊技术已广泛用于食品、轻工、医药、农业、石油化工等领域。 1 4 2 微胶囊化的方法 2 0 世纪3 0 年代，人们设想用天然高分子材料对微小液滴进行包裹，开始了微 胶囊技术的研究。1 9 5 3 年以无碳复写纸的商业化生产为代表开始走向实用化。以后 又经过2 0 多年的发展，产生了众多的微胶囊化方法，才构成了系统的微胶囊技术。 由于微胶囊技术的成本较高，在很长一段时间内限制了其在食品工业上的应用( 钱列 生和芮汉明，2 0 0 7 ) 。近年来，随着人们对食品营养和风昧要求的不断提高，微胶囊 制品以其独特的功能越来越得到重视，不断推出新的产品和方法，极大地推进了微 胶囊技术的发展，并成为现代食品工程高新技术之一( a h ne ta 1 ，2 0 0 8 ) 。 微胶囊技术从2 0 世纪5 0 年代发展至今已有5 0 多年的历史，随着新材料的不断 出现，到目前为止，微胶囊化的方法已有2 0 0 多种，根据传统分类方法，微胶囊技 术大致分为化学法( 聚合反应法) 、物理化学法( 相分离法) 和物理法。化学法主要利用 单体小分子发生聚合反应生成高分子或膜材料并将芯材包覆，常使用的是界面聚合 法。物理化学法是通过改变条件( 温度、p h 、加入电解质等) 使溶解状态的成膜材料 从溶液中聚沉出来并将芯材包覆形成微胶囊，具体有凝聚法、油相分离法、干燥浴 法、熔化分散冷凝法等。物理法是利用物理和机械原理的方法制备微胶囊，主要有 空气悬浮法、喷雾干燥法、包结络合法等( 苗玉涛和王安利，2 0 0 6 ) 。 喷雾干燥法是一种成本低、收率高、操作灵活、具有良好的产品质量、应用广 泛的方法，所得的粒子直径一般在1 0 岬l 1 6 0 0 岬( g h a r s a l l a o me ta 1 ，2 0 0 7 ) 。这种方 华中农业大学2 0 0 9 届顾十学位论文 法适合于一些热敏性物质，因为雾滴在干燥室中停留时间很短，一般只有几秒钟( 刘 华敏等，2 0 0 9 ；刘建学，2 0 0 6 ) ，虽然入口温度有时近2 0 0 ，但由于液滴在蒸发过 程中需要带走大量的热，使液滴只有在快要干时温度才略有上升，因此，对热敏性 的核心影响不大( 李小平等，2 0 0 7 ) 。喷雾干燥过程主要包括原料预处理、均质乳化 及喷雾干燥三部分( 吴克刚和曹建化，2 0 0 4 ) 。预处理过程主要是将芯材与壁材溶液 混合，加入乳化剂，搅拌分散，然后经均质后形成乳化液，此乳化液由泵送入喷雾 干燥室，经雾化后形成微小球状颗粒。其中壁材在遇热时形成一种网状构，起着筛 分作用，水或其它溶剂等小分子物质因热蒸发而透过“网孔”顺利移出，分子较大的 芯材滞留在“网”内，使微胶囊成型( 孙厚良，2 0 0 5 ；李海锋，2 0 0 3 ) 。喷雾干燥制备微 胶囊工艺中，合适的壁材非常重要，选择适当的壁材是微胶囊化工艺成功的关键， 壁材在很大程度上决定着产品的理化性质。理想的壁材必须具备如下特性：能与芯 材相配伍且不发生化学反应；具有一定的强度和力学性能；具备适当的溶解性、流 动性、乳化性、渗透性和稳定性等( d r u s c he ta 1 ，2 0 0 6 ；沈岚等，2 0 0 5 ) 。在食品工业 中，作为食品成分微胶囊芯材的物质主要有香精油及油树脂、维生素、油脂、色素、 氨基酸及食物中的天然活性成分等( p u a e ta 1 ，2 0 0 7 ) 。各种脂肪及功能性油脂是食品 成分微胶囊化的重要芯材。近年来，微胶囊包埋技术在高附加值油脂产品制备领域 中的研究十分活跃，如核桃油、猕猴桃籽油、油茶籽、亚麻油、苏子油、松籽油等 微胶囊化已有报道，此外还有e p a 及d h a 、亚油酸、0 ) 3 多不饱和脂肪酸等微胶囊化 的报道f 聂斌英，2 0 0 8 ；张文孝等，2 0 0 4 ；黄立新等，2 0 0 1 ) 。 1 5 鱼油微胶囊的研究 鱼油中所含的多不饱和脂肪酸极不稳定，容易发生氧化变质( e r k a na n do z d e n ， 2 0 0 7 ) ，人体摄入后会在体内产生过氧化物，不仅对健康无益，反而会对人体造成极 大的危害( 立春香和刘永杰，2 0 0 2 ；刘洪祥，1 9 9 3 ) 。微胶囊技术能使鱼油与环境中 的热、湿、光和氧隔离开从而控制其氧化，以保证较长的货架期( l i ne ta 1 ，1 9 9 5 ) 。 将鱼油微胶囊化，可以使鱼油在食品中充分发挥其功能特性的基础上，减少外界环 境对鱼油的影响，且具有更好的操作性和储存稳定性，从而拓展其在食品中的应用 范围( 李彦杰等，2 0 0 4 ；h e i n z e l m a n na n df r a n k e ，1 9 9 9 ) 。国外的微胶囊化鱼油制品及 其强化食品种类繁多，如婴儿食品、罐头食品、蛋类、调味剂、冷冻食品、糖果及 狗食品等。在我国，宣传和销售很多的是各种深海鱼油的胶囊制品，而使用更为方 便的富含e p a 和d h a 的鱼油微胶囊化制品及其强化食品则极为少见，国内吴克刚， 柴向华、李海峰等对鱼油的微胶囊化有过初步研究( 万亚芬等，2 0 0 6 ) 。 鱼油的微胶囊化方法有喷雾干燥法、复凝聚、锐孔凝固浴法、包结络合法等。 1 9 9 8 年，吴克刚等采用复凝聚法先将鱼油微胶囊化，然后喷雾干燥，成功制取稳定 性良好含油量达5 0 - - 6 0 粉末鱼油。2 0 0 1 年刘学文等采用复凝聚法，利用壳聚糖 4 淡水鱼鱼油的制各及微胶囊化研究 聚阳离子分别与海藻酸钠聚阴离子和明胶聚阴离子发生聚合反应产生微胶囊壁材得 到微胶囊产品，实验表明：在初始浓度为1 、芯壁比为1 2 、p h 值为5 0 时，油脂 最高得率为7 3 ( 吴克刚等，2 0 0 6 ) 。锐孔一凝固浴法采用能溶于水或有机溶剂聚合物 作壁材，固化通常是采用加入固化剂或热凝聚来完成，也可利用带有不同电荷聚合 物络合来实现。近年来，多采用无毒且具有生物活性壳聚糖阳离子与带有负电荷多 糖如海藻酸盐、羧甲基纤维素、硫酸软骨素、透明质酸等络合来形成囊壁。包结络 合法是一种发生在分子水平上，通常用b 环状糊精作包埋剂的微胶囊化方法( 吴克刚 等，2 0 0 6 ) 。该法所制微胶囊有效含量一般为6 1 5 ，干燥状态下非常稳定，具 有优良抗氧化、抗挥发、抗热性能在湿润时，芯材易释放，有利于贮藏和使用，无 需特殊设备、成本低。但该法要求芯材分子颗粒大小一定，以适应疏水性中心空间 位置，且必须是非极性分子，这就大大限制该法的应用( 石强等，2 0 0 6 ) 。 在众多方法中，喷雾干燥法因具有成本低廉、工艺简单，易实现大规模工业化 生产，并具有良好产品质量等优点，从而得到广泛使用，不仅鱼油，其它许多种脂 溶性物质也常用这种方法进行微胶囊化。 1 6 本研究的目的、意义及内容 传统的鱼油提取方法主要是对下脚料中的油脂成分进行利用，而蛋白质部分没 有得到高效利用。酶解法提取鱼油是利用蛋白酶对蛋白质进行水解从而破坏蛋白质 和脂肪的结合关系，释放出油脂，而且酶的作用条件温和，产油质量高，同时可以 充分利用蛋白酶水解产生的酶解液( 含有小肽和氨基酸) 生产各种功能性多肽和调味 料等产品，这使下脚料中的蛋白质和油脂都得到了充分利用( 洪鹏志等，2 0 0 6 ) 。因 此对水产加工下脚料的综合利用，酶解法是一种较好的方法。目前国内对酶法提取 鱼油的研究多局限在提取率上，对酶解得到的鱼油品质研究甚少。此外，在利用淡 水鱼下脚料制备鱼油微胶囊方面，对原料的选择、鱼油制备工艺及微胶囊化等缺乏 系统详细的研究。 本论文即以淡水鱼下脚料为原料，对不同鱼种的不同部位下脚料的脂肪含量及 鱼油品质进行综合分析，得到最适合用于制备鱼油的原料。并系统研究提取方法和 条件对鱼油提取率和品质的影响，确定最适宜的制备鱼油的工艺。在在此基础上， 对其进行微胶囊化，研究微胶囊化条件对鱼油微胶囊产品品质的影响，为以淡水鱼 下脚料为原料开发高价值鱼油产品提供完备的理论依据。 技术路线和主要研究内容如下： 华中农业人学2 0 0 9 届硕士学位论文 囱 淡 稀碱提油 精 油 粗 制 微 刊黼 _ j 一 囱 胶 水 最佳提油工艺l 油 油 囊 色 日 日 囱 下 脚 料 j 磕让坦油l 一 鹊7 右饨7 出 化 图1 技术路线图 f i g 1t h em a i nt e c h n i q u er o u t eo ft h i ss t u d y ( 1 ) 分别测定白鲢、草鱼和鲫鱼等3 种鱼的头部、内脏及腹部肉的基本理化指 标，如水分含量、粗蛋白含量和粗脂肪含量，分析得到含油量高且易于提取鱼油的 下脚料； ( 2 ) 研究萃取温度、p h 值、盐析温度、盐析时间、盐用量及料液比等单因素对 稀碱法提取鱼油的提取率及品质的影响，并对工艺进行正交试验优化，确定适宜的 稀碱法制备鱼油工艺； ( 3 ) 研究酶水解温度、起始反应p h 值、酶用量及酶解时间对p r o t e m a x 酶解法 提取鱼油的提取率及品质的影响，并利用正交试验对其工艺进行优化，得到适宜的 p r o t e m a x 水解法提油工艺； ( 4 ) 对酶法( p r o t e m a x 酶解法、a l c a l a s e 酶解法和内源酶水解法) 和碱法提取鱼油 的提取率及品质进行比较，并分析其脂肪酸组成，确定最佳的鱼油制备方法； ( 5 ) 以3 种淡水鱼的不同部位下脚料为原料，利用最佳的工艺方法提取鱼油， 分别分析鱼油的脂肪酸组成，综合( 1 ) 得到的结果，确定最适合用于工业生产的淡水 鱼下脚料； ( 6 ) 利用最佳工艺和原料提取粗鱼油，对粗鱼油精制后，利用喷雾干燥技术制 备鱼油微胶囊，研究乳化液制备条件和喷雾干燥条件对微胶囊包埋率及产率的影响， 并对产品特性进行研究。 6 淡水鱼鱼油的制各及微胶囊化研究 2 材料与方法 2 1 试验材料 2 1 1 原材料 白鲢( s i l v e rc a r p ，h y p o h t h a l m i c h t h y xt i t r ，个体重约1 2 0 0 9 ，冬季，市售； 草鱼( g r a s sc a r p ，c t e n o p h a r y n g o d o ni d e l l u s ) ，个体重约1 6 0 0 9 ，冬季，市售； 鲫鱼( c r u c i a nc a r p ，c a r a s s i u sa u r a t u s ) ，个体重约2 2 0 9 ，冬季，市售。 2 1 2 主要试剂 复合蛋白酶( p r o t e m a x ) 、碱性蛋白酶( a l c a l a s e ) ：诺维信天津公司； d h a 标准品、e p a 标准品：美国s i g m a 公司； 无水乙醇、无水乙醚、石油醚、冰乙酸：分析纯，信阳市化学试剂厂； 环己烷、三氯甲烷、甲醇、正己烷：分析纯，信阳市化学试剂厂； 氢氧化钠、氢氧化钾、硫代硫酸钠：分析纯，天津市博迪化工试剂有限公司； 碘化钾、硫酸铜、硫酸钾：分析纯，西安化学试剂厂； 盐酸、硫酸、硼酸：分析纯，天津市博迪化工试剂有限公司； 阿拉伯胶、明胶、酪蛋白、d 环糊精：分析纯，国药集团化学试剂有限公司； 羧甲基纤维素钠、单硬脂酸甘油酯：分析纯，国药集团化学试剂有限公司； 黄原胶：食用级，国药集团化学试剂有限公司。 2 2 主要仪器 电子天平：b l 2 2 0 0 h 型，日本岛津公司； 分析天平：b s 2 1 0 型，s a r t o r i u si n s t r u m e n t sl t d ，德国； 搅拌机：h r l 7 0 7 b c 型，珠海经济特区飞利浦家庭电器有限公司； p h 测试仪：8 1 8 型，美国奥力龙； 恒温水浴锅：h h s 型，江苏金伟实验仪器厂； 冰箱：b c d 1 8 0 a 型，新飞电器； 台式高速离心机：t g l 1 6 g a 型，湖南星科科学仪器有限公司； 电热鼓风干燥箱：d h g 9 2 4 0 a 型，上海精宏实验设备有限公司； 消化炉：k d n 0 8 d 型，上海昕瑞仪器仪表有限公司； 凯氏定氮仪：l n 0 8 e 型，上海精隆科学仪器有限公司； 快速混匀器：s k 1 型，常州国华电器有限公司； 高速分散均质机：f j 2 0 0 型，上海标本模型厂； 恒温磁力搅拌器：h j 3 型，江苏国瑞实验仪器厂； 数字式粘度计：n d j 5 s 型，上海尼润智能科技有限公司； 7 华中农业大学2 0 0 9 届硕上学位论文 喷雾干燥机：s d 1 5 0 0 型，上海沃迪科技有限公司； g c - m s ：v 撕a l ls a t u r n2 0 0 0 & 38 0 0 ，u s a ： 电子扫描显微镜：j s m 6 3 9 0 p l v 型，日本h i t a c h i 公司。 2 3 试验方法 2 3 1 原料基本理化指标测定 2 3 1 1 原料预处理 将市售的新鲜鱼宰杀，取头部、内脏及腹部脂肪( 采肉时弃之部分) ，用水清洗 杂物和血渍，将表面水分沥干后，用搅拌机或绞肉机搅碎，置于冰箱冻藏备用，试 验时将原料在流动水中常温自然解冻即可。每个单因素试验采用同一批原料，不同 因素所采用的原料批次不同。 2 3 1 2 水分含量 1 0 5 干燥恒重法( 无锡轻工业学院等，1 9 9 4 ) 。 头部、腹部：将铝盒烘至恒重，称原料重约5 0 0 9 于恒重铝盒中，于1 0 5 电热 鼓风干燥箱中烘干，约2 h 后取出，置于干燥器内，待冷却至室温后精确称重，再放 入干燥箱中烘干，每隔o 5 h 后取出称重，直至两次连续称重结果之差不超过o 1 ， 此时样品和铝盒恒重，计算水分含量。 彳( ) ：! 垦坠2 二坠x1 0 0 式中：x 一水分含量； 形一铝盒重量，g ； 耽一恒重后铝盒与原料的重量，g ； 一原料重，g ； 内脏：将海砂用h c i 清洗干净后烘干至恒重，铝盒亦烘至恒重。称一定重量的 样品于盛有砂( 砂重为样品重的3 - 4 倍) 的铝盒中，加入9 5 乙醇5 m l - ，1 0 m l ，用玻 璃棒混匀( 玻璃棒已恒重) ，置于6 0 c -