魚類脫脂方法研究范文

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《核農學報》2016年第六期

摘要:

魚本身所含有的脂肪在很大程度上限制了魚制品的加工和消費，探討魚類脫脂方法對魚制品加工業具有重要意義。本文綜述了國內外魚類脫脂方法的研究進展，并對其進行展望，旨在為魚類的脫脂研究及高價值魚制品的開發提供參考。

關鍵詞:

魚類;脂肪特性;脫脂方法

我國水產資源豐富，水產品產量逐年增加。2014年水產品總產量達到6462萬t，比上年增長4.69%，其中魚類產量3770萬t，占水產品總產量的58.34%;水產加工品總量超過2053萬t，比上年增長5.07%［1］。魚類食品中含有高質量的蛋白質，是人類蛋白質需求的良好資源，且含有的各種氨基酸，比例均衡，易被人體吸收［2］;此外，魚體中含有多種對人體有益的微量元素(鐵、鋅、硒等)和生命活性物質(多糖、?；撬?、類胡蘿卜素、甾醇)，尤其是不飽和脂肪酸DHA和EPA可以預防心腦血管疾?。?］。雖然魚類與其它食品相比脂肪含量少，但是，多脂魚脂肪含量也會達到10%～15%［4］。由于魚類水分含量高，且所含脂肪多數為容易氧化酸敗、產生異味的不飽和脂肪酸，加之體內組織酶活躍等原因，導致魚類產品極易腐敗變質，嚴重制約魚類產品的鮮銷及其加工行業的發展［5］。因此，脫脂在魚類產品生產過程中必不可少。本文通過綜述魚類脫脂方法的研究進展，旨在為高價值魚制品的開發和貨架期的延長提供參考。

1魚類脂肪特性

魚類脂質主要由貯藏脂質和組織脂質組成，貯藏脂質主要有甘油三酯(triglycerides，TG)，組織脂質主要是磷脂及固醇;不同品種的魚類的組織脂質含量基本相同，但貯藏脂質不同［4］。TG經脂肪酸和甘油酯化脫水獲得，其中甘油即丙三醇含有3個羥基，結構相對簡單，與之相對的脂肪酸結構復雜多樣，不同品種的魚類脂肪酸組成不同，因此脂肪酸在很大程度上決定了魚類脂肪的特性。有學者研究發現，魚類脂肪一般分布于皮下、肝臟、肌肉、腸系膜和腹翼［6－7］，脂肪積累的位置與魚類活動的快慢有關，比如游動遲緩的魚類，脂肪主要積累在肝臟與腹部，而游動活躍、兇猛或在海洋中長途遷移的魚類，脂肪主要積累在肌肉組織中。在化學性質上，甘油三酯為中性脂，而磷脂為極性脂，其中中性脂在魚體肌肉及其它結締組織的含量最高［8－9］。Thakur等［9］研究發現，魚類脂肪先在肌肉的肌膈中積累，少量分布在結締組織中;王建輝等［10］通過透射電鏡觀察草魚肌肉微觀組織學特性，發現在新鮮草魚肌肉的肌纖維膜下有脂肪沉積，且腹部肌纖維膜下脂肪多于背部，脂肪是以脂滴積累，粒徑在0.25～0.50μm左右且形狀近似圓形或橢圓形。魚類脫脂就是要脫除魚體中的TG。TG能溶于多種有機溶劑，具有與堿發生皂化反應的特性;也可作為一種物質與魚肉組織分離;此外，TG能被脂肪酶水解成甘油和脂肪酸。所以在選擇脫脂方法時，要根據脂肪特性及其在魚體間的分布，選擇既能達到理想脫脂效果又能保證產品質量的方法。

2魚類脫脂方法

目前魚類脫脂方法主要有物理法、化學法、酶法和復合法。

2.1物理法

2.1.1壓榨法壓榨法即通過外界壓力將脂肪直接擠壓出來的脫脂方法，操作方法簡單，但其在擠壓過程中，魚類制品的原有形狀會遭到破壞，所以目前主要用于魚粉、魚松的生產［11］。由于其對食品本身會造成不可逆的破壞并且脫脂率不高，因此主要用于魚粉加工過程的脫脂前處理。

2.1.2離心法離心法即借助離心力，使比重不同的物質分離開。該方法在魚類脫脂中使用較晚，主要應用于魚糜脫脂［12－13］。歐陽杰等［12］選取蒸餾水漂洗、0.4%NaHCO3漂洗、0.3%NaCl漂洗、脂肪酶(酶液活度40U•mL－1)和蒸餾水漂洗后離心(離心轉速8000r•min－1)5種不同的方法對鮐魚魚糜制品進行脫脂試驗，結果表明離心脫脂效果最好。但是由于離心脫脂后會對魚制品的風味和蛋白質含量產生較大影響，所以還需進一步優化離心脫脂法，降低其對產品品質的影響。

2.1.3超聲波法超聲波即頻率超過20000Hz的聲波，魚類超聲波法脫脂利用超聲波具有波動和能量的雙重特點。超聲波在液體介質中傳播時會產生很多小空洞，這些小空洞在形成和破裂的過程中會產生熱量和力，即空化效應。伴隨上訴現象的發生，超聲波還有促進或加速一些化學反應的作用，即化學效應［14－18］。目前超聲波在脫脂過程中主要是作為輔助手段，如孫丹紅等［19］、張玲等［20］研究表明，超聲波的介入不僅提高了豬皮的脫脂效果，而且不影響豬皮膠原產物的天然結構。馬艷［21］采用復合鹽并結合超聲波對雞翅進行脫脂，發現超聲波的利用不僅能提高雞翅的脫脂率，還能夠降低脫脂過程中的溫度并縮短脫脂時間，此外超聲波的介入不會對雞翅品質產生影響。吳燕燕等［22］通過超聲波法輔助酶法對魚類進行脫脂，結果表明脫脂時間大大縮短。

2.1.4超臨界二氧化碳萃取法超臨界二氧化碳萃取即通過改變體系的壓力和溫度來改變超臨界二氧化碳對物質的溶解能力，使被萃取的物質溶解、析出。因此利用超臨界二氧化碳萃取魚類脂肪時，脂肪的溶解能力隨硬度力和溫度而改變，通過調節壓力和溫度使CO2變成流體，從而把脂肪萃取出來。目前該方法的應用較少，僅在陸生動物的脫脂上有報道。如隋智慧［23］研究綿羊皮含水量、CO2流速、濃度和萃取時間等單因素對綿羊皮脫脂效果的影響，結果表明CO2流速、濃度和萃取時間與脫脂率成正比，但綿羊皮含水量卻與脫脂率成反比，當CO2濃度為0.85g•mL－1(P=20.4MPa)時，脫脂率達到最高(94%)。與化學法萃取相比，超臨界二氧化碳的萃取不使用有機溶劑，無毒無污染，且效率高、節約成本［24］。有學者提出采用超臨界二氧化碳萃取技術可從養殖大黃魚中選擇性的萃取出脂肪成分，減少飽和脂肪酸，解決大黃魚熱敏性問題，減少不飽和脂肪酸，解決大黃魚氧化變質的問題［13］。

2.1.5乳化法乳化法即利用乳化劑使原本互不相容的兩相形成乳狀液。乳化法脫脂即選擇一種具有親水性和疏水性的表面活性分子，這種物質可以顯著改變脂肪與水相之間的表面張力，并使疏水脂肪分子周圍都是親水基團，使脂肪分子溶解于水。李曄等［25］采用乳化法處理巴沙魚皮，以體積分數為1%的非離子型表面活性劑壬基酚聚氧乙烯醚溶液，按料液比為1∶5.5(g•mL－1)處理巴沙魚皮，脫脂率達到82.59%。而目前乳化法脫脂主要用于魚類制品下腳料利用的研究，如提取蛋白［25］等。

2.2化學法

2.2.1溶劑萃取法溶劑萃取法是利用2個互不相溶的液相中各組分的溶解度不同達到分離的目的。該方法常用于魚類的脂肪提取和脂肪測定，魚類脫脂常用的有機溶劑有乙醚、甲醇、氯仿、石油醚、丙酮、乙醇、乙酸乙酯、三氯三氟丙烷、異丙醇等［26－27］。許慶陵等［27］分別采用乙酸乙酯、異丙醇、正己烷3種溶劑對鰱魚肉進行萃取法脫脂，結果表明乙酸乙酯萃取鰱肉脫脂效果最好，其脫脂率為96.33%。陳培基等［28］在研究小雜魚脫脂過程中發現異丙醇和乙酸乙酯混合脫脂比單獨使用異丙醇脫脂的效果好，小雜魚的脫脂率為96.26%，且在使用新型的上柱洗脫方法后，試劑使用量比正常加熱溶劑萃取法節約了1/3。丁浩宸等［29］采用乙醇對南極磷蝦肉糜進行脫脂，得到的最佳反應條件為:乙醇溶度95%、料液比1:6、溫度50℃、脫脂時間1h，此條件下的脫脂率為97.76%。此外，該方法也已應用于生產中，如美國用乙醇生產脫脂魚油和魚粉;冰島用乙烷生產脫脂魚粉;挪威用乙醇脫去魚粉中的水分和脂肪［30］。Hu等［31］用異丙醇(1∶2，v/v)處理馬鮫魚，并在室溫下超聲處理10min，經離心得到脫脂的馬鮫魚粉。在魚蛋白制備中也有使用異丙醇和乙酸乙酯等溶劑萃取法脫脂，如Wang等［32］用95%乙醇提取南極磷蝦中的蛋白;Rossawan等［33］利用氯仿和甲醇對鰹魚進行脫脂處理，研究脫脂處理后其蛋白水解物的功能特性。夏珊珊等［34］提取馬面魚皮膠原蛋白提取前的脫脂處理條件為:10%異丙醇脫脂，料液比1∶15，時間20h，其脫脂率可達62.45%。雖然有機溶劑萃取法在魚肉脫脂中效果明顯，采用此方法生產魚糜、魚松和魚粉時的脫脂率高于生產其它魚制品，但有機溶劑萃取法脫脂所需成本較高且在使用過程中有機溶劑浪費較大，加大了工業生產成本。某些溶劑如氯仿等具有較高的毒性，而且大部分有機溶劑具有易燃、易爆等特點。因此，脫脂過程存在安全隱患，且脫脂后的產品有一定的試劑殘留，極大限制了有機溶劑萃取脫脂法的應用范圍。

2.2.2堿皂化法堿皂化法即在堿性條件下，脂肪發生水解反應生成甘油和高級脂肪酸鹽。魚類脫脂使用的主要是鈉鹽，有NaHCO3、Na2CO3和NaOH。脫脂過程中可以使用單鹽，也可以使用復合鹽，目前堿皂化法在實際生產中應用最多。Tang等［35］在研究大黃魚脫脂過程中發現，隨著堿液濃度和脫脂時間的增加，脫脂率和蛋白質損失率呈正相關。歐陽杰等［36］采用0.4%NaHCO3處理魚片30min，殘脂率最低，白度最高。Fu等［37］表明用NaHCO3溶液對大黃魚進行脫脂，當其濃度為0.5g•100mL－1時，蛋白質損失少，脫脂效果最好。吳靖娜等［38］用堿性皂化法和酶法相結合對養殖大黃魚魚片進行脫脂試驗，在濃度2.5%的NaHCO3溶液、料液比1∶1、脫脂時間60min下，大黃魚魚片的脫脂率為53.11%，蛋白質損失率為10.07%。高元沛等［39］采用堿法對梅童魚進行脫脂研究，響應面優化的最佳條件為:0.51%NaHCO3，料液比1∶2，脫脂處理93min，該條件下脫脂率可達44.78%。吳琴琴等［40］研究魚鱗膠原蛋白提取過程中的脫脂優化工藝，結果表明用0.5L•moL－1NaHCO3，溫度18℃，處理8h，脫脂率為92%，且有利于后續膠原蛋白的提取。陳希燕等［41］通過單因素試驗得出影響大黃魚脫脂最重要因素為Na2CO3濃度，采用濃度12%的Na2CO3溶液，魚水比1∶2，脫脂時間60min，大黃魚的脫脂率為47.27%。Drumm等［42］認為用Na2CO3溶液脫脂，不僅流失較多蛋白質，而且會導致魚制品的質構和營養成分發生變化，影響產品品質。邵明栓等［43］研究表明，斑點叉尾鮰魚骨脫脂的最佳工藝方案為:5g•100mL－1NaOH溶液浸泡6h，其脫脂率可達92.4%。堿法脫脂技術效果較好，目前主要用于魚制品的精深加工，如制作休閑食品，延長產品的保質期。但過量的堿會破壞魚類制品中蛋白質等營養成分，如Sakanka等［44］研究發現，鯡魚脫脂后酶解的水解度下降，產品的質量和口味受到影響。此外，使用堿法脫脂后的魚制品鈉鹽含量高，不利于人體健康。同時又因為Na2CO3或NaHCO3等堿性物的存在，其水解的OH－和CO32－易與重金屬離子發生反應，產生沉淀，使重金屬離子殘留在魚類制品中，使魚類制品受到不同程度重金屬污染。雖然堿法脫脂存在一定的弊端，但因其價格便宜，且NaHCO3本身也是食品添加劑的一種，所以在目前的魚制品脫脂中仍是主要方法。

2.3酶法酶法脫脂即脂肪酶解法，其主要的原理是脂肪酶與TG的酯鍵發生特異性反應，使TG分解為甘油和脂肪酸，在堿性條件下脂肪酸發生皂化反應，產生可溶性的皂鹽類物質，從而使脂肪含量降低。酶法脫脂因其專一性強，在脫脂過程中脂肪酶只水解脂肪的酯鍵，對制品的其它方面不會造成影響;又因為酶是一種天然產物，且具有用量少、降解快等特點，對制品無任何負效應;操作簡單，只需通過調節單因素即可調節脫脂率［45］，因此應用也較廣泛。吳燕燕等［22］將軍曹魚片放入一定含量的脂肪酶液中，同時用超聲波進行脫脂處理，處理過的軍曹魚片脫脂率能達到50%以上，其采用較低的溫度對魚片進行脫脂，有利于魚片的后序加工如去皮等，且不影響魚片成品的品質和口感，能夠保證軍曹魚片的質量。該方法操作簡潔，生產成本低，能耗小，環境污染小，產品質量穩定，可有效提高企業的經濟效益，解決軍曹魚片因脂肪含量較高而難加工的問題。陳勝軍等［46］采用堿性脂肪酶對鯔魚魚碎肉進行脫脂試驗，發現在酶濃度40U•mL－1，料液比1∶5，pH值8.7，溫度為32℃時脫脂處理40min，魚碎肉的脫脂率為75.6%，碎肉脫脂效果較好。羅紅宇等［47］比較了2種不同的堿性脂肪酶對大黃魚魚片脫脂效果的影響，結果表明，2種堿性脂肪酶按3∶2(c/c)配成復合酶進行脫脂，在pH值8.9，溫度21±1℃時，脫脂處理50min，共同作用時產生了協同增效作用，脫脂效果最好，脫脂率為70.28%。許慶陵等［48］分別用蒸煮法、堿性脂肪酶解法和乙醚萃取法3種不同的方法對鰱魚魚肉進行脫脂研究，最終確定復合蛋白酶液對鰱魚魚肉脫脂效果最好，即在55℃時加入3000U•g－1的酶量，料液比為1∶3，pH值6.5的條件下，鰱魚的脫脂率高達98.11%。李佳等［49］通過正交試驗獲得羅非魚魚皮的酶法脫脂工藝:料液比1∶4，40℃時加入2%的酶量，pH值9，酶解3h，脫脂率可達67.5%。梁鵬等［50］優化堿性脂肪酶對鯰魚魚皮酶法脫脂工藝，發現在堿性脂肪酶添加量0.5%，pH值9，脫脂時間60min條件下，脫脂率高達65.31%。鄭毅等［11］研究發現，擴展青霉PF868制備的堿性脂肪酶對鯖魚魚片有較好的脫脂效果，當酶量為20U•mL－1時，脫脂率達到37.6%。Afsar等［51］也曾用酶法對皮革進行脫脂研究。Dumay等［52］采用酶法對鱈魚副產物進行脫脂研究，應用預先水解的光譜蛋白酶來破損組織和細胞，脫脂效果良好，且對原料品質影響較小。采用酶法脫脂，產品的可應用范圍較廣，目前該方法普遍應用于生魚片的脫脂。但是，酶法脫脂也有其缺點，脂肪酶只能溶解于水中形成酶液，其水解脂肪時卻要在油相中，因為水油相不相容，所以脫脂效果并不理想。此外，脂肪酶的最適溫度一般為30～60℃，這也是微生物生長繁殖的最適溫度，所以采用該方法對魚類制品的后續加工和保存影響較大。而且篩選理想的脂肪酶難度大，現有的脂肪酶或成本高或活力低，都不適合工廠生產;單一使用一種酶的脫脂率也不高，一般只能達到50%左右，與理想中的酶脫脂效果相差較遠［41］。綜上，酶法脫脂雖然最為安全，不會引入難以接受的化學試劑，但適合對魚制品進行脫脂的酶種類較少，故該法尚未在生產中大范圍應用。

2.4復合法在已有的研究中，采用1種方法對魚類制品進行脫脂處理其效果均不太理想。因此有學者采用多種方法研究魚類脫脂，利用各方法之間的互補和協同增效作用，取得理想的脫脂效果。如在使用超聲波法時，主要是與其他方法結合使用。李曄等［25］在對巴沙魚皮脫脂研究時，采用超聲、乳化復合的脫脂方法，發現在超聲功率密度2.22×104W•m－3、料液比1∶5.5(g•mL－1)條件下脫脂處理3h，魚皮的脫脂率為82.59%，膠原蛋白損失率為5.32%，加入低劑量的乳化劑，脫脂率提高了32.15%，而且少量乳化劑成本較低，對環境無污染，適用加工生產。國內外已有很多學者用不同復合法對魚類進行了脫脂研究，Lemos等［53］用復合鹽法研究魚類脫脂，以魚水比、脫脂時間、復合鹽濃度為單因素，并且以脫脂率和蛋白質損失率為響應值進行脫脂研究。Kristinsson等［54］和Ramírez等［55］認為用復合鹽法脫脂時，當復合鹽濃度不變時，脫脂率與脫脂時間成正比;當脫脂時間不變時，脫脂率與復合鹽濃度也成正比，但增長趨勢較前者大。盧春霞［56］采用復合鹽和堿性脂肪酶對大黃魚進行脫脂研究，響應面優化得出，在酶濃度為39.80U•mL－1、復合鹽配比0.27%NaHCO3/1.0%NaCI的條件下脫脂處理67.62min，脫脂率達到40.32%;在此基礎上，介入超聲波進行研究，結果表明當超聲功率為140W，只需脫脂處理45min，大黃魚脫脂率即可達到49.13%。綜上，復合法對魚制品進行脫脂處理不僅能進一步提高脫脂率，還可以在一定程度上降低脫脂劑使用量，縮短脫脂時間，所以采用復合法對魚類脫脂將是今后的應用趨勢。

3問題與展望

隨著我國養殖魚類產量的不斷增加，養殖魚類的脂肪含量一般較高，因此無論生產魚片還是開發精深加工產品，都需要對原料進行適當的脫脂，而上述所涉及的脫脂技術，有的尚在實驗室階段，有的則無法滿足產業發展的需要。此外，胡雪瀟等［57］研究也表明，如果魚類加工產品的脂肪含量高，在貯藏過程中極易氧化變化，對人體健康不利。因此，開展魚類脫脂技術的研究，開發適合不同魚類加工產品的脫脂技術勢在必行。處于魚類肌肉中的脂肪會優先沉積于肌膈中，隨著脂肪含量的增加，一部分脂肪進一步沉積于薄層結締組織中，其中沉積于白肌肌細胞中的脂肪含量相對較低。因此，可通過組織切片和電鏡觀察，了解不同品種魚類的脂肪在組織結構的存在及結合形式，從而有效研發新的、脫脂率高的脫脂方法。在魚類脫脂方法中，物理法容易破壞魚制品的形狀，還會對魚制品的風味和蛋白質含量產生較大影響;化學法易造成有毒試劑殘留，并且破壞魚制品的質構和營養成分，影響魚制品的質量和口味。雖然魚類中的脂肪會引起其腐敗變質，影響加工與銷售，但是魚類富含DHA和EPA，脂肪的存在可以改善制品的風味，使其口感細膩，因此脫脂處理時可不全脫去魚類中的脂肪，應根據產品的不同特點，建立有效的脫脂技術，滿足不同魚類產品加工的需求。與其它脫脂方法相比，酶法脫脂有其獨特的優勢。酶法脫脂是一種生物方法，安全性高，操作條件溫和;且具有可控性好、特異性強等優點;能在達到較好脫脂效果的同時保證產品的品質不被破壞。但是純度高的脂肪酶成本高，且其最適溫度一般在30～60℃，在這個溫度下微生物迅速生長繁殖，不利于魚類制品的后續加工和保存。因此篩選成本低、脫脂率高且脫脂溫度低的脂肪酶應是未來魚類生物脫脂法研究的重點。此外，也可將酶法脫脂與目前新興的超聲波法、超臨界二氧化碳萃取法聯合使用，以期提高魚類脫脂率且降低對品質的影響。

作者：吳燕燕 朱小靜 單位：中國水產科學研究院南海水產研究所 農業部水產品加工重點實驗室 上海海洋大學食品學院