超声辅助超临界CO2萃取鲵油工艺优化

任国艳1,2，宋 娅1，康怀彬1，肖 枫1，孙 贺1，赵 冬1，胡 敢1，王松军3

（1.河南科技大学食品与生物工程学院，河南 洛阳 471023；2.河南省新资源食品工程技术中心，河南 洛阳 471023；3.河南洛阳华鲵生物科技有限公司，河南 洛阳 471023）

摘 要：以冻干鲵尾脂肪组织为原料，通过单因素试验和响应面试验确定超声辅助超临界CO2（ultrasound assisted supercritical-CO2，UASC-CO2）萃取鲵油的最佳工艺条件，并与超临界CO2萃取（supercritical-CO2，SC-CO2）鲵油的工艺条件进行比较，结果表明，UASC-CO2萃取鲵油的最佳工艺条件为萃取压强36 MPa、萃取温度43.5 ℃、萃取时间120 m in，在此条件下的鲵油萃取率为93.66%；而SC-CO2萃取鲵油的最佳工艺条件为萃取压强40 MPa、萃取温度43.5 ℃、萃取时间120 m in，在此条件下的鲵油萃取率为75.25%。在相同萃取温度和萃取时间，萃取压强较低的条件下，UASC-CO2萃取鲵油萃取率显著高于SC-CO2。理化性质指标和脂肪酸含量显示，2 种提取方法所得鲵油的品质没有显著变化。超声辅助处理方法在保持鲵油品质的同时，可以显著提高鲵油萃取率。

关键词：鲵油；超临界CO2；响应面试验；超声辅助；萃取率

大鲵，属于两栖纲、有尾目、隐鳃鲵科，是珍稀野生保护动物[1]。随着规模化驯养繁殖技术的成功和水生野生动物特许利用政策的明确，人工养殖大鲵作为高端食品（菜肴）已经进入市场，主要以食用鲵肉为主。但在大鲵体内（尤其是尾部）含有大量的脂肪组织，不适于直接食用，废弃又会造成经济损失和环境污染[2]，因此如何开发利用大鲵尾部脂肪组织，提高其附加值，是大鲵产业进入深加工阶段急需解决的问题之一。大鲵尾部脂肪组织脂肪质量分数约为80%[3]，可作为提取鲵油的良好原料。鲵油中不饱和脂肪酸质量分数约为70%，是价值很高的产品，可用于高端食品、药品和化妆品领域[4-5]。从大鲵尾部脂肪组织提取鲵油，将有效提高大鲵的综合利用，推动大鲵产业的发展，具有重要的经济与社会意义。

从鲵尾脂肪组织提取鲵油的方法很多，王苗苗[3]曾用有机溶剂和酶法提取鲵油，提取率能达到80%～90%，白鑫华等[6]用水酶法制备鲵油，鲵油萃取率可达93.52%。但这些方法会因为大量的提取剂污染影响鲵油品质或加工后续处理过程的繁琐（水酶法）降低鲵油生产效率而限制其商业化应用。超临界CO2萃取技术具有萃取效率高，工艺技术简单方便，能源消耗小的特点，广泛用于天然产物提取与纯化[7]，但超临界CO2与其他提取油脂方法比较，油脂萃取率偏低[8]。近年来，超声辅助处理已经成为从天然产物提高油脂萃取率的有效方法[9-10]。 超声辅助处理可以通过空化效力，影响细胞壁的通透性，增强跨膜传质功效[11-12]，有利于油脂的渗出。目前，没有关于鲵油超声辅助超临界CO2（ultrasound assisted supercritical-CO2，UASC-CO2）萃取的公开报道。本研究对原料进行超声辅助前处理，采用超临界CO2萃取方法从大鲵尾部脂肪组织中提取鲵油，确定UASC-CO2与超临界CO2（supercritical-CO2，SC-CO2）萃取鲵油的最佳工艺条件，比较2 种方法鲵油萃取率的变化，进一步对粗鲵油的理化性质对比分析，探索鲵油的最佳提取技术与工艺，为鲵油大规模工业化生产提供一定技术参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

大鲵由洛阳华鲵生物科技有限公司提供。

37 种脂肪酸甲酯混合标准品 ANPEL科学仪器（上海）有限公司；CO2（纯度＞99.99%） 洛阳斯科商贸有限公司；硫代硫酸钠、酚酞溶液、沸石、氢氧化钠、铝片、碱性蓝6B溶液、三氯甲烷、冰乙酸 洛阳奥科化玻有限公司；所用其他试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

超声波清洗仪 宁波新芝生物科技股份有限公司；索氏提取装置 常州仪器有限公司；HA 220-50-06型超临界二氧化碳萃取设备 江苏省南通市华安超临界萃取有限公司；TGL-20M型台式高速冷冻离心机 湖南湘仪实验室仪器开发有限公司；RE-5205旋转蒸发器 上海亚荣生化仪器厂；SHZ-D III循环水式多用真空泵 河南省予华仪器有限公司；7890A型气相色谱仪 美国安捷伦科技公司；LGJ-10C型冷冻干燥机 北京四环科学仪器厂有限公司。

1.3 方法

1.3.1 鲵尾脂肪组织的预处理

将鲵尾脂肪组织与肌肉分离，用组织捣碎机破碎成糜状，进行真空冷冻干燥，备用。

1.3.2 鲵尾脂肪组织的基本成分测定

水分测定：参照GB 5009.3—2016《食品中水分的测定》；蛋白含量测定：参照GB 5009.5—2010《食品中蛋白质的测定》；粗脂肪含量测定：参照GB/T 5009.6—2003《食品中脂肪的测定》；灰分含量测定：参照GB 5009.4—2010《食品中灰分的测定》。

1.3.3 超声辅助处理最佳工艺确定

取50 g冷冻干燥的鲵尾脂肪组织，放入三角瓶中，浸入超声波清洗仪内进行超声处理，然后采用SC-CO2萃取鲵油的工艺参数为萃取压力30 MPa、萃取温度40 ℃、萃取时间90 m in，以鲵油的萃取率为指标，考察超声功率、超声时间、超声温度对鲵油萃取率的影响，见表1。

表1 正交试验因素与水平
Tab le 1 Factors and their coded levels used in orthogonal array design for op tim ization of u ltrasound p retreatm ent conditions

水平因素超声功率/W超声温度/℃超声时间/m in 1 300 25 10 2 400 30 15 3 500 35 20

1.3.4 鲵油萃取条件优化

1.3.4.1 萃取鲵油单因素试验

取50 g超声处理后干燥的鲵尾脂肪组织置于萃取釜中，打开CO2气瓶，选取一定萃取压强（20、25、30、35、40 MPa）、萃取时间（30、60、90、120、150 m in）、萃取温度（30、35、40、45、50 ℃）进行单因素试验。另取50 g未经超声处理的鲵尾脂肪组织按照上述方法进行超临界萃取，用于对照比较。

1.3.4.2 响应面法优化鲵油提取工艺

在单因素试验的基础上，采用萃取压强、萃取时间、萃取温度作为试验因素，以鲵油萃取率为响应值，采用Box-Behnken模型设计分别对超声辅助超临界萃取和超临界萃取试验条件进行优化[13]，并利用Design-Expert 8.06 Trial软件对试验因素进行编码组合，见表2。

表2 Box-Behnken试验因素与水平
Tab le 2 Coded levels of independent variables used in Box-Behnken design

编码因素水平－1 0 1 X1压强/MPa 30 35 40 X2温度/℃35 40 45 X3时间/m in 60 90 120

1.3.5 鲵油萃取率的计算

式中：y为尾脂油萃取率/%；m1为提取的大鲵尾脂油质量/g；m为提取所用大鲵尾脂脂肪组织干质量/g。

1.3.6 鲵油的理化性质分析

酸价：热乙醇测定法（GB 5009.229—2016《食品中酸价的测定》）；碘值：硫代硫酸钠滴定法（GB/T 5532—2008《动植物油脂 碘值的测定》）；过氧化值：硫代硫酸钠滴定法（GB 5009.227—2016《食品中过氧化值的测定》）；皂化值：GB/T 5534—2008《动植物油脂 皂化值的测定》；水分及挥发物含量：直接干燥法（GB/T 5528—2008《动植物油脂 水分及挥发物含量测定》）。

1.3.7 鲵油脂肪酸组成分析

1.3.7.1 待测样品前处理

分别吸取2 种方法萃取的鲵油0.5 g，加10 m L 0.5 m o l/L NaOH甲醇溶液，在70 ℃水浴锅中加热30 m in，加入7 m L三氟化硼试剂，加热10 m in，再加入4 m L正己烷，加热5 m in，冷却至室温，加入饱和NaCl溶液50 m L，静置一段时间，吸取上清液，向其中加入少量无水硫酸钠以除去微量的水分，经0.22 μm有机相针式滤器过滤后保存于气相进样瓶中，以备气相色谱分析[14]。

1.3.7.2 气相色谱检测条件

采用安捷伦7890A型气相色谱仪。仪器条件：安捷伦CP-7489色谱柱（100 m×250 μm，0.2 μm）；程序升温140 ℃保持10 m in，以3 ℃/m in速率升至240 ℃，保持15 m in；氢火焰离子化检测器温度为250 ℃，H2流速30 m L/m in，空气流速350 m L/m in，尾吹氮气流速40 m L/m in；载气N2，流速1 m L/m in；进样口温度200 ℃，进样量1 μL。

定性采用标准品对照法，定量采用面积归一化法[14]。

1.4 数据统计分析

采用Design-Expert 8.06 Trial软件进行数据分析。每个样品重复测定3 次，数据用±s表示。

2 结果与分析

2.1 鲵尾脂肪组织的基本成分

由图1可知，大鲵尾部含有极为丰富的脂肪组织，脂肪组织和肌肉组织分布界限明显，脂肪组织主要集中在后肢至尾尖，在脊椎周围和鲵尾两侧呈条状分布。鲵尾脂肪组织基本成分见表3，鲵尾脂肪组织的水分质量分数为16.35%，脂肪质量分数为79.64%，粗蛋白质量分数为0.08%，灰分质量分数为2.49%，碳水化合物质量分数为1.38%，由此可见，鲵尾脂肪组织中，脂肪含量占主体，这与王苗苗等[3]所测结果基本一致。

图1 鲵尾脂肪组织
Fig. 1 Adipose tissue in Chinese giant salam ander

表3 鲵尾脂肪组织的基本成分
Tab le 3 General com ponents of adipose tissue in salam ander

成分水分粗蛋白粗脂肪灰分碳水化合物质量分数/%16.35±2.13 0.08±0.16 79.64±0.28 2.49±0.06 1.38±0.03

2.2 正交试验确定超声波预处理鲵尾组织的最佳工艺条件

表4 L9（33）正交试验设计及结果
Tab le 4 L9(33) o rthogonal array design w ith experim en tal resu lts

试验号A超声功率B超声温度C超声时间萃取率/% 1 1 1 1 50.3 64.3 3 1 3 3 57.2 2 1 2 2 4 67.5 5 2 2 3 74.3 2 1 2 6 65.8 7 3 1 3 55.4 2 3 1 8 58.9 9 3 3 2 60.3 3 2 1 K1171.8 173.2 175.0 K2207.6 197.5 192.1 K3174.6 183.3 186.9 k157.3 57.7 58.3 k269.2 65.8 64.0 k358.2 61.1 62.3极差R 11.9 8.1 5.7较优水平A2B2C2

从表4中R值可以看出，3 个因素对鲵油萃取率的影响顺序为A＞B＞C，即超声功率＞超声温度＞超声时间。经软件分析最佳工艺组合为A2B2C2，即对冻干鲵尾脂肪组织进行超声波预处理，超声功率400 W、超声温度30 ℃、超声时间15 m in，鲵油的萃取率最高。在此条件下，进行验证实验，实验结果显示鲵油萃取率为76.7%，高于正交试验表中所列组合萃取率的最高值，因此，选择该条件作为超声预处理的最佳工艺。超声辅助萃取技术因其具有缩短萃取时间、环保以及对被萃取化合物的结构和分子性质的损害较小等优势而被广泛应用于食品、药品和化妆品领域的萃取过程[15-16]。超声技术可以通过空化作用破坏细胞壁，使溶剂更容易渗透到细胞内，提高萃取率和萃取物的丰度[17]。Hui Teng等[18]采用超声辅助方法从树梅种子中提取芳香油，结果显示，超声辅助萃取的芳香油与索氏萃取的芳香油相比，其萃取率显著提高，不饱和脂肪酸含量显著增加，抗氧化能力显著增强；Duan Liangliang等[19]用超声辅助提取方法从葡萄籽中提取高级脂肪酸，结果表明，与传统索氏抽提方法相比，超声辅助提取油脂中α-亚麻酸降解度较小。本实验采用超声辅助处理鲵尾脂肪组织，为下一步超临界CO2萃取鲵油提供有利条件。

2.3 单因素试验结果

2.3.1 萃取压强对鲵油萃取率的影响

图2 萃取压强对鲵油萃取率的影响
Fig. 2 Effect o f d ifferen t p ressu res on the extraction yield o f lip ids

在萃取压强实验中，设置5 个不同压强水平（20、25、30、35、40 MPa），研究超声辅助处理和未经超声处理鲵油萃取率的变化，其他萃取条件（萃取温度和动态萃取时间）固定在40 ℃和90 m in。图2显示在不同压强水平下鲵油的产率存在显著变化。随着压强从20 MPa增加到35 MPa，SC-CO2萃取鲵油的萃取率从50.74%增加到68.58%，UASC-CO2萃取鲵油萃取率从55.65%增加到91.63%。当压强高于35 MPa时，二者鲵油萃取率几乎没有变化。在整个处理过程中，当压强不低于25 MPa时，UASC-CO2的鲵油萃取率明显高于SC-CO2的鲵油萃取率。分析原因可能是因为在一定萃取温度下，超临界CO2流体的密度随着压强的增加而增大，减小了分子间的传质距离，加速了分子的运动，从而提高了对物质的溶解能力，当压强增大到一定值时，CO2流体密度达到最大，鲵油在CO2流体中的溶解度达到最高值，萃取率随着压强的继续增加变化不大。在鲤鱼内脏活性成分提取的研究中也发现了类似的趋势[20]。UASC-CO2的鲵油萃取率明显高于SC-CO2的鲵油萃取率，可能是由于超声作用导致鲵尾脂肪组织细胞壁遭到破坏，CO2流体更容易渗透到细胞内部，使油脂更容易浸出[21]。

2.3.2 萃取温度对鲵油萃取率的影响

图3 萃取温度对鲵油萃取率的影响
Fig. 3 Effect o f d ifferen t tem peratures on the extraction yield o f lip ids

设置5 种不同的温度水平（30、35、40、45、50 ℃）测定萃取温度对UASC-CO2和SC-CO2萃取鲵油萃取率的影响。其他反应条件设定如下：35 MPa萃取压强和90 m in提取时间。如图3所示，温度从30 ℃增加到45 ℃，SC-CO2鲵油的萃取率从48.71%增加到67.96%，UASC-CO2鲵油萃取率从53.43%增加到90.27%。当温度高于45 ℃时，二者鲵油萃取率均呈现微弱下降趋势。在整个处理过程中，当温度高于35 ℃时，UASC-CO2的鲵油萃取率明显高于SC-CO2的鲵油萃取率。在超临界萃取过程中，由于温度具有双重作用，随着温度的逐渐升高，促进CO2分子间的热运动，增加与鲵油的接触，提高传质速率，温度的升高也降低了鲵油的黏度，促进了CO2对鲵油的溶解，在此阶段，鲵油萃取率随温度的增加而不断提高；但当温度升高到一定值或继续增高时，CO2流体的密度会随之降低，从而影响其对鲵油的溶解能力[22]，因此萃取率呈现先升高后降低的趋势。

2.3.3 萃取时间对鲵油萃取率的影响

图4 萃取时间对鲵油萃取率的影响
Fig. 4 Effect of different extraction tim es on the extraction yield of lipids

如图4所示，在萃取压强35 MPa，萃取温度40 ℃时，检测萃取时间对UASC-CO2和SC-CO2鲵油萃取率的影响。萃取时间从30 m in增加到120 m in，SC-CO2鲵油的萃取率从43.12%增加到67.77%，UASC-CO2鲵油萃取率从51.48%增加到91.85%。当萃取时间高于120 m in时，二者鲵油萃取率增加趋势平缓。在整个处理过程中，UASC-CO2鲵油萃取率明显高于SC-CO2鲵油萃取率。

2.4 响应面优化试验结果

表5 响应面试验设计方案及其结果
Tab le 5 Experim en tal design and resu lts for response surface analysis

试验号X1萃取压强X2萃取温度X3萃取时间/m in Y1SC-CO2鲵油萃取率/% Y2UASC-CO2鲵油萃取率/% 1 0 1－1 67.36 84.38 2 0 0 0 72.77 89.94 3 1－1 0 58.38 85.47 4 1 0 1 73.58 91.88 5 0－1－1 55.33 79.78 6 0 0 0 72.54 88.88 7 0 1 1 73.85 92.76 8 0 0 0 70.92 90.26 9 0－1 1 68.26 83.26 10 1 0－1 65.24 86.26 11－1 0 1 63.21 86.91 12－1 0－1 56.87 78.63 13 0 0 0 71.37 90.53 14－1－1 0 54.48 75.56 15－1 1 0 61.47 87.27 16 0 0 0 71.78 89.74 17 1 1 0 74.23 90.89

根据响应面试验设计，将所有实验获得的鲵油萃取率列于表5中。结果表明，随着自变量的不同组合变化，SC-CO2鲵油萃取率在54.48%～74.23%的范围内变化，而UASC-CO2鲵油萃取率在75.56%～92.76%范围内变化。实验数据经方差分析，得到二次多项式响应面回归模型为：

式中：Y1为SC-CO2鲵油萃取率/%；Y2为UASC-CO2鲵油萃取率/%；X1为萃取压强/MPa；X2为萃取温度/℃；X3为萃取时间/m in。

表6 SC-CO2回归模型的方差分析及回归模型系数的显著性检验
Tab le 6 Analysis of variance of the regression m odel for SC-CO2extraction and significance test

注：**. P＜0.01，差异极显著；*. P＜0.05，差异显著。表7同。

差异源平方和自由度均方F值P值模型771.05 9 85.67 65.37＜0.000 1** X1萃取压强156.65 1 156.65 119.52＜0.000 1** X2萃取温度204.63 1 204.63 156.12＜0.000 1** X3萃取时间145.35 1 145.35 110.90＜0.000 1** X1X219.62 1 19.62 14.97 0.006 1** X1X31.00 1 1.00 0.76 0.411 4 X2X310.37 1 10.37 7.91 0.026 0* X1 10.06 1 10.06 7.67 0.027 7*残差9.17 7 1.31失拟项6.76 3 2.25 3.72 0.118 3误差2.42 4 0.60总和780.22 16 132.30 1 132.30 100.94＜0.000 1** X2271.84 1 71.84 54.81 0.000 1** X3 2 2 CV=1.72%R2=0.988 2 R2Adj=0.973 1

SC-CO2每个回归系数的统计显著性结果如表6所示。模型F值为65.37，P＜0.01表示模型本身具有显著性。回归模型的所有线性项（X1、X2和X3），所有二次项（X1

2、X22和X3

2）以及2 个交互项（X1X2和X1X3）有显著性差异（P＜0.05或P＜0.01）。回归模型的拟合优度由R2和失拟项评估。模型R2为0.988 2，失拟项（P＞0.05）表明回归模型适用，调整后的R2（0.973 1）与模型R2（0.988 2）基本一致，表明模型具有可靠性。另外，水平变异系数（coeff i cient of variation，CV）（CV = 1.72%）表明该模型是可重复的[23-24]。所有的结果说明，实验模型适合鲵油萃取过程分析。由表6可知，F（X1）=119.52，F（X2）=156.12，F（X3）=110.90，即各因素对超临界CO2萃取鲵油萃取率影响的主次顺序为X2＞X1＞X3，即萃取温度＞萃取压强＞萃取时间[25-26]。

表7 UASC-CO2回归模型的方差分析及回归模型系数的显著性检验
Tab le 7 Analysis o f variance o f the reg ression m odel for UASC-CO2extraction and significance test

差异源平方和自由度均方F值P值模型385.85 9 42.87 89.17＜0.000 1** X1萃取压强85.35 1 85.35 177.51＜0.000 1** X2萃取温度121.91 1 121.91 253.57＜0.000 1** X3萃取时间82.95 1 82.95 172.52＜0.000 1** X1X29.89 1 9.89 20.57 0.002 7** X1X31.77 1 1.77 3.68 0.096 6 X2X36.00 1 6.00 12.48 0.009 6** X118.55 1 18.55 38.57 0.000 4** X2 2 14.43 1 14.43 30.01 0.000 9**残差3.37 7 0.48失拟项1.78 3 0.59 1.49 0.345 1误差1.59 4 0.40总和389.22 16 37.23 1 37.23 77.44＜0.000 1** X3 22 CV=0.80%R2=0.991 4 R2Adj=0.980 2

UASC-CO2每个回归系数的统计显著性结果如表7所示。模型F值为89.17，P小于0.01表示模型本身具有显著性。回归模型的所有线性项（X1、X2和X3），所有二次项（X12、X2

2和X3

2）以及2 个交互项（X1X2和X1X3）有显著性差异（P＜0.05或P＜0.01）。回归模型的拟合优度由R2和失拟项评估。模型R2为0.991 4，失拟项（P＞0.05）表明回归模型适用，调整后的R2（0.980 2）与模型R2（0.991 4）基本一致，表明模型具有可靠性。另外，水平CV（CV=0.80%）表明该模型是可重复的。所有的结果说明，实验模型适合鲵油萃取过程分析。由表7可知，F（X1）=177.51，F（X2）=253.57，F（X3）=172.52，即各因素对超临界CO2萃取鲵油萃取率影响的主次顺序为X2＞X1＞X3，即萃取温度＞萃取压强＞萃取时间。

2.5 SC-CO2和UASC-CO2萃取鲵油工艺条件的确定和验证实验

由回归模型（1）数据分析可知，SC-CO2萃取鲵油的最佳工艺条件为萃取压强40 MPa、萃取温度43.45 ℃、萃取时间120 m in，在此条件下鲵油萃取率为75.85%。根据实际仪器操作的便利性，将萃取条件调整为萃取压强40 MPa、萃取温度43.5 ℃、萃取时间120 m in，在此条件进行3 次验证实验，结果取平均值，鲵油萃取率为（75.25±0.83）%，与理论值接近，说明预测模型的有效性。由回归模型（2）数据分析可知，UASC-CO2萃取鲵油的最佳工艺条件为萃取压强36.10 MPa、萃取温度43.90 ℃、萃取时间120 m in，在此条件下鲵油萃取率为93.66%，将萃取条件调整为萃取压强36 MPa，萃取温度43.5 ℃、萃取时间120 m in，在此条件进行3 次验证实验，结果取平均值，得出鲵尾脂油萃取率为（93.12±1.12）%，与理论值接近，说明模型可靠。通过对比分析发现，在相同的萃取温度，萃取时间下，UASC-CO2萃取在较低的萃取压强下，鲵油萃取率仍显著高于SC-CO2萃取鲵油萃取率，且UASC-CO2萃取鲵油的萃取率与水酶法[6]提取鲵油萃取率相近，但过程相对简单，更适用于实际工业化生产。

2.6 鲵油感官指标

图5 不同温度下的鲵油
Fig. 5 Lipid sam p les extracted from Chinese gian t salam ander stored at d ifferen t tem peratu res

由图5可知，UASC-CO2和SC-CO2萃取的鲵油，外观均呈现透明黄色，有淡淡的鱼腥味，无酸败味。在室温放置，呈现透明黄色液体，没有分层现象；在4 ℃冰箱静置过夜后，未发现有明显的分层现象，仍澄清透明；在－18 ℃冰箱放置，鲵油会在短时间凝固，但将凝固后的鲵油在室温放置会很快融化，融化后依旧为澄清透明状，未见分层。表明2 种方法萃取的鲵油较纯净。

2.7 鲵油的理化性质分析

由表8可知，UASC-CO2萃取的鲵油和SC-CO2萃取的鲵油酸价分别为0.89、0.85 m g/g，过氧化值为3.34、3.06 mm o l/kg，在一级粗鱼油的允许限度内。酸价可以反映脂肪酸的分解程度，油脂酸败将导致游离脂肪酸的增加。过氧化值是判断油脂酸败的重要指标，也是判断油脂氧化及氧化程度的主要指标，本实验检测的结果表明，在2 种方法提取中，鲵油均发生轻微的水解和氧化，最大程度的保护了鲵油中的活性成分。碘值分别为162.00 g/100 g和164.00 g/100 g，碘值与不饱和度和平均双键数有关，碘值较大表明鲵油的多不饱和脂肪酸的含量可能非常高。鲵油的皂化值分别为210.50、206.20 m g/g。皂化值的高低表示油脂中脂肪酸分子质量的大小（即脂肪酸碳原子的多少）。皂化值愈高，说明脂肪酸分子质量愈小，亲水性较强，易失去油脂的特性；皂化值愈低，则脂肪酸分子质量愈大或含有较多的不皂化物，难以吸收[27]。通过比较2 种方法提取的鲵油的理化性质，酸价、过氧化值、碘值、皂化值及水和挥发性物质，UASC-CO2萃取的鲵油中水和挥发性物质含量显著高于超临界萃取获得鲵油中含量（P＜0.05），表明使用UASCCO2萃取组合物的品种和丰度可能高于SC-CO2，可能由于超声处理导致细胞壁通透性增加，使细胞内容物更容易溶出[28]。

表8 鲵油的理化性质
Tab le 8 Physicochem ical p roperties of SC-CO2and UASC-CO2extracted lip ids

指标SC-CO2鲵油UASC-CO2鲵油粗鱼油（国家标准）一级二级酸价/（mg/g）0.85±0.08 0.89±0.05≤8≤15碘值/（g/100 g）164.12±3.18 162.00±4.26≥120过氧化值/（mmol/kg）3.06±0.43 3.34±0.45≤6≤10皂化值/（mg/g）206.20±4.12 210.50±5.36水分及挥发物质量分数/%0.27±0.07 0.35±0.09≤0.3≤0.5

2.8 鲵油脂肪酸组成分析

从表9可以看出，2 种方法所得的鲵油脂肪酸组成是相似的。通过气相色谱检测到27 种脂肪酸，SCCO2萃取鲵油中饱和脂肪酸（satu rated fatty acid，SFA）相对含量为26.79%，不饱和脂肪酸（unsaturated fattyacid，UFA）相对含量为73.21%，其中单不饱和脂肪酸（monounsaturated fatty acid，MUFA）相对含量为54.02%，多不饱和脂肪酸（polyunsaturated fatty acids，PUFA）相对含量为19.19%；UASC-CO2萃取鲵油中SFA相对含量为26.43%，UFA相对含量为73.57%，其中MUFA相对含量为50.66%，PUFA相对含量为22.91%，这表明UASC-CO2没有改变鲵油的脂肪酸组成，但与SC-CO2萃取方法相比，UFA/SFA和PUFA/MUFA的比例较高。鲵油中不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸的比例与鱼油的组成比例接近，但DHA与EPA含量低于鱼油[29-30]。

表9 SC-CO2和UASC-CO2萃取鲵油的脂肪酸组成及相对含量
Tab le 9 Fatty acid com positions o f SC-CO2and UASC-CO2extracted lip ids

脂肪酸组成脂肪酸相对含量/% SC-CO2UASC-CO2辛酸（C8:0）0.01±0.00 0.02±0.00葵酸（C10:0）0.14±0.02 0.31±0.03十一烷酸（C11:0）0.05±0.01 0.02±0.00月桂酸（C12:0）0.05±0.00 0.06±0.00十三烷酸（C13:0）0.19±0.04 0.18±0.03肉豆蔻酸（C14:0）1.58±0.05 1.41±0.03肉豆蔻一烯酸（C14:1）0.03±0.01 0.05±0.01十五烷酸（C15:0）2.64±0.15 2.41±0.09棕榈酸（C16:0）15.28±0.32 15.15±0.43棕榈一烯酸（C16:1）5.78±0.28 5.36±0.23十七烷酸（C17:0）0.20±0.03 0.15±0.02十七碳一烯酸（C17:1）0.38±0.06 0.44±0.05硬脂酸（C18:0）5.03±0.32 4.98±0.28反油酸 (C18:1ω9）0.54±0.07 0.53±0.05油酸（C18:1ω9）45.10±1.37 42.44±1.49亚油酸（C18:2ω6）9.24±1.03 13.54±1.30 γ-亚麻酸（C18:3ω6）2.94±0.67 2.78±0.52 α-亚麻酸（C18:3ω3）0.81±0.12 0.74±0.23花生酸（C20:0）0.05±0.01 0.09±0.02花生一烯酸（C20:1）1.77±0.31 1.41±0.29花生二烯酸（C20:2）0.29±0.09 0.31±0.08花生三烯酸（C20:3）0.48±0.05 0.50±0.03二十一烷酸（C21:0）1.32±0.24 1.38±0.21 EPA（C20:5ω3）1.89±0.32 1.71±0.29山嵛酸（C22:0）0.25±0.04 0.27±0.05芥酸（C22:1ω9）0.24±0.05 0.23±0.03 DHA（C22:6ω3）3.54±0.24 3.33±0.19神经酸（C24:1）0.18±0.06 0.20±0.08饱和脂肪酸（SFA）26.79 26.43不饱和脂肪酸（UFA）73.21 73.57单不饱和脂肪酸（MUFA）54.02 50.66多不饱和脂肪酸（PUFA）19.19 22.91 UFA/SFA 2.73:1 2.78:1 DHA/EPA 1.87 1.94 ω6∶ω3 1.95 2.82

3 结 论

在本研究中，应用Box-Behnken响应面试验设计，通过UASC-CO2和SC-CO2的方法萃取鲵油。研究包括萃取压强、温度和时间对鲵油萃取率的影响，结合模型预测和实际操作的便利性，在萃取压强40 MPa、萃取温度43.5 ℃、萃取时间120 m in的条件下，SC-CO2萃取鲵油萃取率为75.25%（与响应面试验模型预测的值具有良好的相关性），而在相同萃取时间和萃取温度，萃取压强为36 MPa（低于40 MPa）的条件下，UASC-CO2萃取鲵油萃取率为93.12%（与响应面试验模型预测的值具有良好的相关性），显著高于超临界处理鲵油萃取率。

通过UASC-CO2萃取的鲵油理化性质和脂肪酸组成与SC-CO2萃取所得鲵油进行比较，结果表明超声辅助处理对鲵油的质量和脂肪酸组成没有显著影响。

综上所述，超声辅助处理可以在鲵油的实际生产中作为提高鲵油萃取率的前处理方法。

参考文献：

[1] 耿敬章, 李新生, 党娅. 中国大鲵营养成分和功能因子研究进展[J].氨基酸和生物资源, 2013(2): 9-12.

[2] 王苗苗, 罗庆华, 王海磊, 等. 酶解法提取大鲵尾部油的工艺研究[J].中国油脂, 2015, 40(4): 6-10.

[3] 王苗苗. 大鲵肌肉营养成分分析与尾脂油制备技术研究[D]. 吉首:吉首大学, 2015: 30.

[4] 李林强, 昝林森, 任正东, 等. 中国大鲵油脂肪酸组成、抗氧化及流变性研究[J]. 中国粮油学报, 2009, 24(9): 82-86.

[5] 罗庆华, 王寒, 王苗苗, 等. 大鲵油不饱和脂肪酸的富集研究[J]. 中国油脂, 2016, 41(10): 34-38. DOI:10.3969/j.issn.1003-7969.2016.10.008.

[6] 白鑫华, 罗秦, 青维, 等. 响应面法优化大鲵鱼油水酶法提取工艺[J]. 食品工业科技, 2016, 37(17): 247-252. DOI:10.13386/ j.issn1002-0306.2016.17.040.

[7] AM IT R, BIKASH M, RAY INDRA B. Supercritical extraction of sunflow er oil: a central com posite design for extraction variables[J]. Food Chem istry, 2016, 192: 647-659. DOI:10.1016/ j.foodchem.2015.07.070.

[8] M IRELLE D, NILSON J F, ALESSANDRA L O. Extraction of Corymbia citriodora essential oil and resin using near and supercritical carbon dioxide[J]. Journal of Supercritical Fluids, 2016, 115: 54-64. DOI:10.1016/j.supf l u.2016.04.015.

[9] MARYAM K, FERESHTEH C. The ultrasound-assisted aqueous extraction of rice bran oil[J]. Food Chem istry, 2016, 194: 503-507. DOI:10.1016/j.foodchem.2015.08.068.

[10] WEI M C, XIAO J B, YANG Y C. Extraction of alpha-humuleneenriched oil from clove using ultrasound-assisted supercritical carbon dioxide extraction and studies of its fictitious solubility[J]. Food Chem istry, 2016, 210: 172-181. DOI:10.1016/j.foodchem.2016.04.076.

[11] TIAN B M, XIE X M, SHEN P P, et al. Coriander seeds processing: sequential ex traction o f non-polar and po lar fractions using supercritical carbon dioxide extraction and ultrasound-assisted extraction[J]. Food and Bioproducts Processing, 2015, 95: 218-227. DOI:10.1016/j.fbp.2015.05.012.

[12] YANG Y C, WEI M C, HONG S J. Ultrasound-assisted extraction and quantitation of oils from syzygium aromaticum flower bud (clove) w ith supercritical carbon dioxide[J]. Journal of Chromatography A, 2014, 1323: 18-27. DOI:10.1016/j.fbp.2015.05.012.

[13] ARA KATAYOUN M, KARAM I M, RAOFIE F. App lication of response surface methodology for the optim ization of supercritical carbon dioxide extraction and ultrasound-assisted extraction of Capparis spinosa seed oil[J]. Journal of Supercritical Fluids, 2014, 85: 173-182. DOI:10.1016/j.supf l u.2013.10.016.

[14] V IANA D N V L, SILVA B V M, LIMA D O A L, et al. Characterization of a hydrolyzed oil obtained from fish w aste for nutraceutical application[J]. Food Science and Technology, 2015, 35(2): 321-325. DOI:10.1590/1678-457x.6583.

[15] CHEMAT F, ZILL-E H, KHAN M K. Applications of ultrasound in food technology: processing, preservation and extraction[J]. U ltrasonics Sonochem istry, 2011, 18(4): 813-835. DOI:10.1016/ j.ultsonch.2010.11.023.

[16] YUAN J, HUANG J, WU G, et al. Multiple responses optim ization of ultrasonic-assisted extraction by response surface methodology (RSM) for rapid analysis of bioactive compounds in the fl ower head of Chrysanthemum morifolium Ramat[J]. Industrial Crops and Products, 2015, 74: 192-199. DOI:10.1016/j.indcrop.2015.04.057.

[17] HADI B J, SANAGI M M, IBRAHIM W A W, et al. Ultrason icassisted extraction o f curcum in com p lexed w ith m ethyl-betacyclodextrin[J]. Food Analytical Methods, 2015, 8(6): 1373-1381. DOI:10.1007/s12161-014-0016-3.

[18] TENG H, CHEN L, HUANG Q, et al. Ultrasonic-assisted extraction of raspberry seed oil and evaluation of its physicochem ical properties, fatty acid compositions and antioxidant activities[J]. PLoS One, 2016, 11(4): 1-17. DOI:10.1371/journal.pone.0153457.

[19] DUAN L L, JIANG R, SHI Y, et al. Optim ization of ultrasonicassisted extraction of higher fatty acids in grape berries (seed-free fruit sections)[J]. Analytical Methods, 2016, 8(32): 6208-6215. DOI:10.1039/C6AY00975A.

[20] LISOCHKOV K, KUVENDZIEV S, ZEKOVIC Z, et al. Inf l uence of operating parameters on the supercritical carbon dioxide extraction of bioactive components from common carp (Cyprinus carpio L.) viscera[J]. Separation and Purif i cation Technology, 2014, 138: 191-197. DOI:10.1016/j.seppur.2014.10.020.

[21] SANG M M, DU G Y, HAO J, et al. M odeling and optim izing inhibitory activities of Nelumbinis folium extract on xanthine oxidase using response surface methodology[J]. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis, 2017, 139: 37-43. DOI:10.1016/ j.jpba.2017.02.048.

[22] CRAMPON C, NIKITINE C, ZAIER M. Oil extraction from enriched spirulina platensis m icroalgae using supercritical carbon dioxide[J]. Journal of Supercritical Fluids, 2017, 119: 289-296. DOI:10.1016/ j.supf l u.2016.10.006.

[23] SODEIFIAN G, SAJADIAN S A, ARDESTANI N S. Optimization of essential oil extraction from Launaea acanthodes Boiss: utilization of supercritical carbon dioxide and cosolvent[J]. Journal of Supercritical Fluids, 2016, 116: 46-56. DOI:10.1016/j.supf l u.2016.05.015.

[24] 李玉邯, 陈宇飞, 杨柳, 等. 超声辅助超临界二氧化碳萃取紫苏籽油的工艺研究[J]. 粮食与油脂, 2016, 29(12): 45-47.

[25] YANG L G, YIN P P, FAN H, et al. Response surface methodology optim ization of ultrasonic-assisted extraction of Acer truncatum leaves for maximal phenolic yield and antioxidant activity[J]. Molecules, 2017, 22(2): 1-21. DOI:10.3390/molecules22020232.

[26] HAYTA M, ISCIMEN E M. Optim ization of ultrasound-assisted antioxidant compounds extraction from germ inated chickpea using response surface methodology[J]. LWT-Food Science and Technology, 2017, 77: 208-216. DOI:10.1016/j.lw t.2016.11.037.

[27] 罗秦, 孙强, 叶欣, 等. 粗大鲵油的精制及其脂肪酸组成分析[J]. 中国油脂, 2014(7): 5-8.

[28] HEMA G S, JOSHY C G, SHYNI K, et al. Op tim ization of p rocess param eters for the p roduction of co llagen pep tides from fish skin (Epinephelus malabaricus) using response surface m ethodology and its characterization[J]. Journal of Food Science and Technology, 2017, 54(2): 488-496. DOI:10.1007/s13197-017-2490-2.

[29] 王丹, 俞吕, 周晶, 等. 酶解法提取鱿鱼内脏油的工艺研究及其脂肪酸分析[J]. 中国油脂, 2015(3): 1-5.

[30] 朱迎春, 张坤生, 霍乃蕊, 等. 鲶鱼下脚料中鱼油的提取及贮藏稳定性研究[J]. 天津科技大学学报, 2015(3): 29-33. DOI:10.13364/ j.issn.1672-6510.20140056.

Ultrasound-Assisted Supercritical Carbon Dioxide Extraction of Lipids from Chinese Giant Salamander (Andrias davidianus)

REN Guoyan1,2, SONG Ya1, KANG Huaibin1, XIAO Feng1, SUN He1, ZHAO Dong1, HU Gan1, WANG Song jun3
(1. Co llege o f Food and Bioengineering, Henan University o f Science and Techno logy, Luoyang 471023, China; 2. Henan Engineering Research Center o f Food Material, Luoyang 471023, China; 3. Luoyang Huani Bio logical Techno logy Co. Ltd., Luoyang 471023, China)

Abstract:The ultrasound-assisted supercritical CO2(UASC-CO2) extraction of lipids from the freeze-dried adipose tissue of Chinese giant salamander (Andrias davidianus) was optimized using a combination of one-factor-at-a-time method and response surface methodology and compared w ith conventional supercritical CO2extraction. The optimum conditions for UASC-CO2extraction that provided maximum lipid yield (93.66%) were determ ined as follows: pressure, 36 MPa; temperature, 43.5 ℃; and time, 120 m in. However, the optimum conditions for conventional supercritical CO2extraction that provided maximum lipid yield (75.25%) were as follows: pressure, 40 MPa; temperature, 43.5 ℃; and time, 120 m in. It was observed that the yield of lipids was signif i cantly higher by UASC-CO2extraction method at lower pressures than by conventional supercritical CO2extraction at the same temperature and time. In addition, in terms of physicochem ical properties and fatty acid content, no signif i cant difference was seen between the two lipid extracts. The results showed that the yield of lipids from Chinese giant salamander could be signif i cantly improved by ultrasound-assisted treatment, while still maintaining the product quality.

Key words:lipids from Chinese giant salamander; supercritical carbon dioxide; response surface methodology; ultrasoundassisted pretreatment; extraction eff i ciency

DOI:10.7506/spkx1002-6630-201718042

中图分类号：TQ254

文献标志码：A

文章编号：1002-6630（2017）18-0272-08引文格式：

任国艳, 宋娅, 康怀彬, 等. 超声辅助超临界CO2萃取鲵油工艺优化[J]. 食品科学, 2017, 38(18): 272-279.

DOI：10.7506/ spkx1002-6630-201718042. http://www.spkx.net.cn

REN Guoyan, SONG Ya, KANG Huaibin, et al. Ultrasound-assisted supercritical carbon dioxide extraction of lipids from chinese giant salam ander (Andrias davidianus)[J]. Food Science, 2017, 38(18): 272-279. (in Chinese w ith English abstract)

DOI:10.7506/spkx1002-6630-201718042. http://www.spkx.net.cn

收稿日期：2017-02-11

基金项目：“三区”人才支持计划项目（2015SQ041）；企业委托项目（4009/22010041）；河南科技大学大学生研究训练计划项目（2016067）

作者简介：任国艳（1976—），女，副教授，博士，研究方向为农（水）产品深加工与高值化利用。E-mail：renguoyan@163.com