鱼类脱脂方法研究范文

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《核农学报》2016年第六期

摘要:

鱼本身所含有的脂肪在很大程度上限制了鱼制品的加工和消费，探讨鱼类脱脂方法对鱼制品加工业具有重要意义。本文综述了国内外鱼类脱脂方法的研究进展，并对其进行展望，旨在为鱼类的脱脂研究及高价值鱼制品的开发提供参考。

关键词:

鱼类;脂肪特性;脱脂方法

我国水产资源丰富，水产品产量逐年增加。2014年水产品总产量达到6462万t，比上年增长4.69%，其中鱼类产量3770万t，占水产品总产量的58.34%;水产加工品总量超过2053万t，比上年增长5.07%［1］。鱼类食品中含有高质量的蛋白质，是人类蛋白质需求的良好资源，且含有的各种氨基酸，比例均衡，易被人体吸收［2］;此外，鱼体中含有多种对人体有益的微量元素(铁、锌、硒等)和生命活性物质(多糖、牛磺酸、类胡萝卜素、甾醇)，尤其是不饱和脂肪酸DHA和EPA可以预防心脑血管疾病［3］。虽然鱼类与其它食品相比脂肪含量少，但是，多脂鱼脂肪含量也会达到10%～15%［4］。由于鱼类水分含量高，且所含脂肪多数为容易氧化酸败、产生异味的不饱和脂肪酸，加之体内组织酶活跃等原因，导致鱼类产品极易腐败变质，严重制约鱼类产品的鲜销及其加工行业的发展［5］。因此，脱脂在鱼类产品生产过程中必不可少。本文通过综述鱼类脱脂方法的研究进展，旨在为高价值鱼制品的开发和货架期的延长提供参考。

1鱼类脂肪特性

鱼类脂质主要由贮藏脂质和组织脂质组成，贮藏脂质主要有甘油三酯(triglycerides，TG)，组织脂质主要是磷脂及固醇;不同品种的鱼类的组织脂质含量基本相同，但贮藏脂质不同［4］。TG经脂肪酸和甘油酯化脱水获得，其中甘油即丙三醇含有3个羟基，结构相对简单，与之相对的脂肪酸结构复杂多样，不同品种的鱼类脂肪酸组成不同，因此脂肪酸在很大程度上决定了鱼类脂肪的特性。有学者研究发现，鱼类脂肪一般分布于皮下、肝脏、肌肉、肠系膜和腹翼［6－7］，脂肪积累的位置与鱼类活动的快慢有关，比如游动迟缓的鱼类，脂肪主要积累在肝脏与腹部，而游动活跃、凶猛或在海洋中长途迁移的鱼类，脂肪主要积累在肌肉组织中。在化学性质上，甘油三酯为中性脂，而磷脂为极性脂，其中中性脂在鱼体肌肉及其它结缔组织的含量最高［8－9］。Thakur等［9］研究发现，鱼类脂肪先在肌肉的肌膈中积累，少量分布在结缔组织中;王建辉等［10］通过透射电镜观察草鱼肌肉微观组织学特性，发现在新鲜草鱼肌肉的肌纤维膜下有脂肪沉积，且腹部肌纤维膜下脂肪多于背部，脂肪是以脂滴积累，粒径在0.25～0.50μm左右且形状近似圆形或椭圆形。鱼类脱脂就是要脱除鱼体中的TG。TG能溶于多种有机溶剂，具有与碱发生皂化反应的特性;也可作为一种物质与鱼肉组织分离;此外，TG能被脂肪酶水解成甘油和脂肪酸。所以在选择脱脂方法时，要根据脂肪特性及其在鱼体间的分布，选择既能达到理想脱脂效果又能保证产品质量的方法。

2鱼类脱脂方法

目前鱼类脱脂方法主要有物理法、化学法、酶法和复合法。

2.1物理法

2.1.1压榨法压榨法即通过外界压力将脂肪直接挤压出来的脱脂方法，操作方法简单，但其在挤压过程中，鱼类制品的原有形状会遭到破坏，所以目前主要用于鱼粉、鱼松的生产［11］。由于其对食品本身会造成不可逆的破坏并且脱脂率不高，因此主要用于鱼粉加工过程的脱脂前处理。

2.1.2离心法离心法即借助离心力，使比重不同的物质分离开。该方法在鱼类脱脂中使用较晚，主要应用于鱼糜脱脂［12－13］。欧阳杰等［12］选取蒸馏水漂洗、0.4%NaHCO3漂洗、0.3%NaCl漂洗、脂肪酶(酶液活度40U•mL－1)和蒸馏水漂洗后离心(离心转速8000r•min－1)5种不同的方法对鲐鱼鱼糜制品进行脱脂试验，结果表明离心脱脂效果最好。但是由于离心脱脂后会对鱼制品的风味和蛋白质含量产生较大影响，所以还需进一步优化离心脱脂法，降低其对产品品质的影响。

2.1.3超声波法超声波即频率超过20000Hz的声波，鱼类超声波法脱脂利用超声波具有波动和能量的双重特点。超声波在液体介质中传播时会产生很多小空洞，这些小空洞在形成和破裂的过程中会产生热量和力，即空化效应。伴随上诉现象的发生，超声波还有促进或加速一些化学反应的作用，即化学效应［14－18］。目前超声波在脱脂过程中主要是作为辅助手段，如孙丹红等［19］、张玲等［20］研究表明，超声波的介入不仅提高了猪皮的脱脂效果，而且不影响猪皮胶原产物的天然结构。马艳［21］采用复合盐并结合超声波对鸡翅进行脱脂，发现超声波的利用不仅能提高鸡翅的脱脂率，还能够降低脱脂过程中的温度并缩短脱脂时间，此外超声波的介入不会对鸡翅品质产生影响。吴燕燕等［22］通过超声波法辅助酶法对鱼类进行脱脂，结果表明脱脂时间大大缩短。

2.1.4超临界二氧化碳萃取法超临界二氧化碳萃取即通过改变体系的压力和温度来改变超临界二氧化碳对物质的溶解能力，使被萃取的物质溶解、析出。因此利用超临界二氧化碳萃取鱼类脂肪时，脂肪的溶解能力随硬度力和温度而改变，通过调节压力和温度使CO2变成流体，从而把脂肪萃取出来。目前该方法的应用较少，仅在陆生动物的脱脂上有报道。如隋智慧［23］研究绵羊皮含水量、CO2流速、浓度和萃取时间等单因素对绵羊皮脱脂效果的影响，结果表明CO2流速、浓度和萃取时间与脱脂率成正比，但绵羊皮含水量却与脱脂率成反比，当CO2浓度为0.85g•mL－1(P=20.4MPa)时，脱脂率达到最高(94%)。与化学法萃取相比，超临界二氧化碳的萃取不使用有机溶剂，无毒无污染，且效率高、节约成本［24］。有学者提出采用超临界二氧化碳萃取技术可从养殖大黄鱼中选择性的萃取出脂肪成分，减少饱和脂肪酸，解决大黄鱼热敏性问题，减少不饱和脂肪酸，解决大黄鱼氧化变质的问题［13］。

2.1.5乳化法乳化法即利用乳化剂使原本互不相容的两相形成乳状液。乳化法脱脂即选择一种具有亲水性和疏水性的表面活性分子，这种物质可以显著改变脂肪与水相之间的表面张力，并使疏水脂肪分子周围都是亲水基团，使脂肪分子溶解于水。李晔等［25］采用乳化法处理巴沙鱼皮，以体积分数为1%的非离子型表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚溶液，按料液比为1∶5.5(g•mL－1)处理巴沙鱼皮，脱脂率达到82.59%。而目前乳化法脱脂主要用于鱼类制品下脚料利用的研究，如提取蛋白［25］等。

2.2化学法

2.2.1溶剂萃取法溶剂萃取法是利用2个互不相溶的液相中各组分的溶解度不同达到分离的目的。该方法常用于鱼类的脂肪提取和脂肪测定，鱼类脱脂常用的有机溶剂有乙醚、甲醇、氯仿、石油醚、丙酮、乙醇、乙酸乙酯、三氯三氟丙烷、异丙醇等［26－27］。许庆陵等［27］分别采用乙酸乙酯、异丙醇、正己烷3种溶剂对鲢鱼肉进行萃取法脱脂，结果表明乙酸乙酯萃取鲢肉脱脂效果最好，其脱脂率为96.33%。陈培基等［28］在研究小杂鱼脱脂过程中发现异丙醇和乙酸乙酯混合脱脂比单独使用异丙醇脱脂的效果好，小杂鱼的脱脂率为96.26%，且在使用新型的上柱洗脱方法后，试剂使用量比正常加热溶剂萃取法节约了1/3。丁浩宸等［29］采用乙醇对南极磷虾肉糜进行脱脂，得到的最佳反应条件为:乙醇溶度95%、料液比1:6、温度50℃、脱脂时间1h，此条件下的脱脂率为97.76%。此外，该方法也已应用于生产中，如美国用乙醇生产脱脂鱼油和鱼粉;冰岛用乙烷生产脱脂鱼粉;挪威用乙醇脱去鱼粉中的水分和脂肪［30］。Hu等［31］用异丙醇(1∶2，v/v)处理马鲛鱼，并在室温下超声处理10min，经离心得到脱脂的马鲛鱼粉。在鱼蛋白制备中也有使用异丙醇和乙酸乙酯等溶剂萃取法脱脂，如Wang等［32］用95%乙醇提取南极磷虾中的蛋白;Rossawan等［33］利用氯仿和甲醇对鲣鱼进行脱脂处理，研究脱脂处理后其蛋白水解物的功能特性。夏珊珊等［34］提取马面鱼皮胶原蛋白提取前的脱脂处理条件为:10%异丙醇脱脂，料液比1∶15，时间20h，其脱脂率可达62.45%。虽然有机溶剂萃取法在鱼肉脱脂中效果明显，采用此方法生产鱼糜、鱼松和鱼粉时的脱脂率高于生产其它鱼制品，但有机溶剂萃取法脱脂所需成本较高且在使用过程中有机溶剂浪费较大，加大了工业生产成本。某些溶剂如氯仿等具有较高的毒性，而且大部分有机溶剂具有易燃、易爆等特点。因此，脱脂过程存在安全隐患，且脱脂后的产品有一定的试剂残留，极大限制了有机溶剂萃取脱脂法的应用范围。

2.2.2碱皂化法碱皂化法即在碱性条件下，脂肪发生水解反应生成甘油和高级脂肪酸盐。鱼类脱脂使用的主要是钠盐，有NaHCO3、Na2CO3和NaOH。脱脂过程中可以使用单盐，也可以使用复合盐，目前碱皂化法在实际生产中应用最多。Tang等［35］在研究大黄鱼脱脂过程中发现，随着碱液浓度和脱脂时间的增加，脱脂率和蛋白质损失率呈正相关。欧阳杰等［36］采用0.4%NaHCO3处理鱼片30min，残脂率最低，白度最高。Fu等［37］表明用NaHCO3溶液对大黄鱼进行脱脂，当其浓度为0.5g•100mL－1时，蛋白质损失少，脱脂效果最好。吴靖娜等［38］用碱性皂化法和酶法相结合对养殖大黄鱼鱼片进行脱脂试验，在浓度2.5%的NaHCO3溶液、料液比1∶1、脱脂时间60min下，大黄鱼鱼片的脱脂率为53.11%，蛋白质损失率为10.07%。高元沛等［39］采用碱法对梅童鱼进行脱脂研究，响应面优化的最佳条件为:0.51%NaHCO3，料液比1∶2，脱脂处理93min，该条件下脱脂率可达44.78%。吴琴琴等［40］研究鱼鳞胶原蛋白提取过程中的脱脂优化工艺，结果表明用0.5L•moL－1NaHCO3，温度18℃，处理8h，脱脂率为92%，且有利于后续胶原蛋白的提取。陈希燕等［41］通过单因素试验得出影响大黄鱼脱脂最重要因素为Na2CO3浓度，采用浓度12%的Na2CO3溶液，鱼水比1∶2，脱脂时间60min，大黄鱼的脱脂率为47.27%。Drumm等［42］认为用Na2CO3溶液脱脂，不仅流失较多蛋白质，而且会导致鱼制品的质构和营养成分发生变化，影响产品品质。邵明栓等［43］研究表明，斑点叉尾鮰鱼骨脱脂的最佳工艺方案为:5g•100mL－1NaOH溶液浸泡6h，其脱脂率可达92.4%。碱法脱脂技术效果较好，目前主要用于鱼制品的精深加工，如制作休闲食品，延长产品的保质期。但过量的碱会破坏鱼类制品中蛋白质等营养成分，如Sakanka等［44］研究发现，鲱鱼脱脂后酶解的水解度下降，产品的质量和口味受到影响。此外，使用碱法脱脂后的鱼制品钠盐含量高，不利于人体健康。同时又因为Na2CO3或NaHCO3等碱性物的存在，其水解的OH－和CO32－易与重金属离子发生反应，产生沉淀，使重金属离子残留在鱼类制品中，使鱼类制品受到不同程度重金属污染。虽然碱法脱脂存在一定的弊端，但因其价格便宜，且NaHCO3本身也是食品添加剂的一种，所以在目前的鱼制品脱脂中仍是主要方法。

2.3酶法酶法脱脂即脂肪酶解法，其主要的原理是脂肪酶与TG的酯键发生特异性反应，使TG分解为甘油和脂肪酸，在碱性条件下脂肪酸发生皂化反应，产生可溶性的皂盐类物质，从而使脂肪含量降低。酶法脱脂因其专一性强，在脱脂过程中脂肪酶只水解脂肪的酯键，对制品的其它方面不会造成影响;又因为酶是一种天然产物，且具有用量少、降解快等特点，对制品无任何负效应;操作简单，只需通过调节单因素即可调节脱脂率［45］，因此应用也较广泛。吴燕燕等［22］将军曹鱼片放入一定含量的脂肪酶液中，同时用超声波进行脱脂处理，处理过的军曹鱼片脱脂率能达到50%以上，其采用较低的温度对鱼片进行脱脂，有利于鱼片的后序加工如去皮等，且不影响鱼片成品的品质和口感，能够保证军曹鱼片的质量。该方法操作简洁，生产成本低，能耗小，环境污染小，产品质量稳定，可有效提高企业的经济效益，解决军曹鱼片因脂肪含量较高而难加工的问题。陈胜军等［46］采用碱性脂肪酶对鲻鱼鱼碎肉进行脱脂试验，发现在酶浓度40U•mL－1，料液比1∶5，pH值8.7，温度为32℃时脱脂处理40min，鱼碎肉的脱脂率为75.6%，碎肉脱脂效果较好。罗红宇等［47］比较了2种不同的碱性脂肪酶对大黄鱼鱼片脱脂效果的影响，结果表明，2种碱性脂肪酶按3∶2(c/c)配成复合酶进行脱脂，在pH值8.9，温度21±1℃时，脱脂处理50min，共同作用时产生了协同增效作用，脱脂效果最好，脱脂率为70.28%。许庆陵等［48］分别用蒸煮法、碱性脂肪酶解法和乙醚萃取法3种不同的方法对鲢鱼鱼肉进行脱脂研究，最终确定复合蛋白酶液对鲢鱼鱼肉脱脂效果最好，即在55℃时加入3000U•g－1的酶量，料液比为1∶3，pH值6.5的条件下，鲢鱼的脱脂率高达98.11%。李佳等［49］通过正交试验获得罗非鱼鱼皮的酶法脱脂工艺:料液比1∶4，40℃时加入2%的酶量，pH值9，酶解3h，脱脂率可达67.5%。梁鹏等［50］优化碱性脂肪酶对鲶鱼鱼皮酶法脱脂工艺，发现在碱性脂肪酶添加量0.5%，pH值9，脱脂时间60min条件下，脱脂率高达65.31%。郑毅等［11］研究发现，扩展青霉PF868制备的碱性脂肪酶对鲭鱼鱼片有较好的脱脂效果，当酶量为20U•mL－1时，脱脂率达到37.6%。Afsar等［51］也曾用酶法对皮革进行脱脂研究。Dumay等［52］采用酶法对鳕鱼副产物进行脱脂研究，应用预先水解的光谱蛋白酶来破损组织和细胞，脱脂效果良好，且对原料品质影响较小。采用酶法脱脂，产品的可应用范围较广，目前该方法普遍应用于生鱼片的脱脂。但是，酶法脱脂也有其缺点，脂肪酶只能溶解于水中形成酶液，其水解脂肪时却要在油相中，因为水油相不相容，所以脱脂效果并不理想。此外，脂肪酶的最适温度一般为30～60℃，这也是微生物生长繁殖的最适温度，所以采用该方法对鱼类制品的后续加工和保存影响较大。而且筛选理想的脂肪酶难度大，现有的脂肪酶或成本高或活力低，都不适合工厂生产;单一使用一种酶的脱脂率也不高，一般只能达到50%左右，与理想中的酶脱脂效果相差较远［41］。综上，酶法脱脂虽然最为安全，不会引入难以接受的化学试剂，但适合对鱼制品进行脱脂的酶种类较少，故该法尚未在生产中大范围应用。

2.4复合法在已有的研究中，采用1种方法对鱼类制品进行脱脂处理其效果均不太理想。因此有学者采用多种方法研究鱼类脱脂，利用各方法之间的互补和协同增效作用，取得理想的脱脂效果。如在使用超声波法时，主要是与其他方法结合使用。李晔等［25］在对巴沙鱼皮脱脂研究时，采用超声、乳化复合的脱脂方法，发现在超声功率密度2.22×104W•m－3、料液比1∶5.5(g•mL－1)条件下脱脂处理3h，鱼皮的脱脂率为82.59%，胶原蛋白损失率为5.32%，加入低剂量的乳化剂，脱脂率提高了32.15%，而且少量乳化剂成本较低，对环境无污染，适用加工生产。国内外已有很多学者用不同复合法对鱼类进行了脱脂研究，Lemos等［53］用复合盐法研究鱼类脱脂，以鱼水比、脱脂时间、复合盐浓度为单因素，并且以脱脂率和蛋白质损失率为响应值进行脱脂研究。Kristinsson等［54］和Ramírez等［55］认为用复合盐法脱脂时，当复合盐浓度不变时，脱脂率与脱脂时间成正比;当脱脂时间不变时，脱脂率与复合盐浓度也成正比，但增长趋势较前者大。卢春霞［56］采用复合盐和碱性脂肪酶对大黄鱼进行脱脂研究，响应面优化得出，在酶浓度为39.80U•mL－1、复合盐配比0.27%NaHCO3/1.0%NaCI的条件下脱脂处理67.62min，脱脂率达到40.32%;在此基础上，介入超声波进行研究，结果表明当超声功率为140W，只需脱脂处理45min，大黄鱼脱脂率即可达到49.13%。综上，复合法对鱼制品进行脱脂处理不仅能进一步提高脱脂率，还可以在一定程度上降低脱脂剂使用量，缩短脱脂时间，所以采用复合法对鱼类脱脂将是今后的应用趋势。

3问题与展望

随着我国养殖鱼类产量的不断增加，养殖鱼类的脂肪含量一般较高，因此无论生产鱼片还是开发精深加工产品，都需要对原料进行适当的脱脂，而上述所涉及的脱脂技术，有的尚在实验室阶段，有的则无法满足产业发展的需要。此外，胡雪潇等［57］研究也表明，如果鱼类加工产品的脂肪含量高，在贮藏过程中极易氧化变化，对人体健康不利。因此，开展鱼类脱脂技术的研究，开发适合不同鱼类加工产品的脱脂技术势在必行。处于鱼类肌肉中的脂肪会优先沉积于肌膈中，随着脂肪含量的增加，一部分脂肪进一步沉积于薄层结缔组织中，其中沉积于白肌肌细胞中的脂肪含量相对较低。因此，可通过组织切片和电镜观察，了解不同品种鱼类的脂肪在组织结构的存在及结合形式，从而有效研发新的、脱脂率高的脱脂方法。在鱼类脱脂方法中，物理法容易破坏鱼制品的形状，还会对鱼制品的风味和蛋白质含量产生较大影响;化学法易造成有毒试剂残留，并且破坏鱼制品的质构和营养成分，影响鱼制品的质量和口味。虽然鱼类中的脂肪会引起其腐败变质，影响加工与销售，但是鱼类富含DHA和EPA，脂肪的存在可以改善制品的风味，使其口感细腻，因此脱脂处理时可不全脱去鱼类中的脂肪，应根据产品的不同特点，建立有效的脱脂技术，满足不同鱼类产品加工的需求。与其它脱脂方法相比，酶法脱脂有其独特的优势。酶法脱脂是一种生物方法，安全性高，操作条件温和;且具有可控性好、特异性强等优点;能在达到较好脱脂效果的同时保证产品的品质不被破坏。但是纯度高的脂肪酶成本高，且其最适温度一般在30～60℃，在这个温度下微生物迅速生长繁殖，不利于鱼类制品的后续加工和保存。因此筛选成本低、脱脂率高且脱脂温度低的脂肪酶应是未来鱼类生物脱脂法研究的重点。此外，也可将酶法脱脂与目前新兴的超声波法、超临界二氧化碳萃取法联合使用，以期提高鱼类脱脂率且降低对品质的影响。

作者：吴燕燕 朱小静 单位：中国水产科学研究院南海水产研究所 农业部水产品加工重点实验室 上海海洋大学食品学院