不同加工方法對(duì)馬脂流變特性的影響

王文君+楊志國(guó)+張妍+阿迪拉·阿迪力+林敏+楊海燕

摘 要：采用旋轉(zhuǎn)流變儀的定溫變速和定速變溫兩種方法，對(duì)酶解、乙酯化、分子蒸餾、超臨界CO2萃取4 種加工工藝處理的馬脂進(jìn)行流變特性的分析。結(jié)果表明：4 種工藝處理在0 ℃附近出現(xiàn)以相變?yōu)橹鞯妮^大變化，酶解與超臨界CO2組、乙酯化與分子蒸餾組的斜率相近，說(shuō)明不同加工方法馬脂中的脂肪酸組成存在一定相似性，且這種在組成上的差異最終導(dǎo)致了相變的溫度差異。

關(guān)鍵詞：馬脂；酶解；乙酯化；分子蒸餾；超臨界CO2萃取；流變特性

Effects of Different Processing Methods on the Rheological Properties of Horse Fat

WANG Wenjun1， YANG Zhiguo2， ZHANG Yan1， Adila·Adili1， LIN Min1， YANG Haiyan1，*

（1.College of Food Science and Pharmacy， Xinjiang Agricultural University， ?rümqi 830052， China；

2.Huocheng Junchi Livestock Co. Ltd.， Huocheng 835200， China）

Abstract： A rotational rheometer under two different conditions， fixed temperature and variable speed， and fixed speed and variable temperature， was used to analyze the rheological characteristics of horse fat processed by enzymatic hydrolysis， ethyl esterification， molecular distillation and supercritical CO2 extraction. The results showed that great changes mainly phase transition occurred at a temperature near 0 ℃ during the four processes. Similar slopes were observed between enzymatic hydrolysis and supercritical CO2 extraction groups， and between ethyl esterification and molecular distillation groups， implicating similarity in the fatty acid composition of horse fat produced by different processing methods. On the other hand， the difference in fatty acid composition led to the difference in phase transition temperature.

Key words： horse fat； enzymatic hydrolysis； ethyl esterification； molecular distillation； supercritical CO2 extraction； rheological property

DOI： 10.15922/j.cnki.rlyj.2016.04.006

中圖分類號(hào)：TS221 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1001-8123（2016）04-0025-05

引文格式：

王文君， 楊志國(guó)， 張妍， 等. 不同加工方法對(duì)馬脂流變特性的影響[J]. 肉類研究， 2016， 30（4）： 25-29. DOI： 10.15922/j.cnki.rlyj.2016.04.006. http：//rlyj.cbpt.cnki.net

WANG Wenjun， YANG Zhiguo， ZHANG Yan， et al. Effects of different processing methods on the rheological properties of horse fat[J]. Meat Research， 2016， 30（4）： 25-29. （in Chinese with English abstract） DOI： 10.15922/j.cnki.rlyj.2016.04.006. http：//rlyj.cbpt.cnki.net

近幾年，熏馬肉和熏馬腸等馬肉產(chǎn)品[1-3]越來(lái)越受到人們的喜愛(ài)，產(chǎn)業(yè)化程度也在不斷提升，然而，在加工過(guò)程中剔除的大量馬脂肪的綜合利用問(wèn)題則逐漸受到生產(chǎn)者及學(xué)者的關(guān)注。因?yàn)轳R脂肪含有某些生物活性成分[4-7]，具有極好的藥用價(jià)值[8]及美白、易吸收效果[9]，亦可作為保健品和化妝品[10]的首選原料。酶解法[11]、乙酯化法[12]、分子蒸餾法[13-14]及超臨界CO2萃取法[15-16]在油脂加工方面的應(yīng)用為馬脂產(chǎn)品的加工多樣性創(chuàng)造了更多的可能。但是加工后的油脂存在很大的穩(wěn)定性問(wèn)題[17-18]，而通過(guò)研究油脂的流變特

性[19-22]可以更好地了解油脂的組成成分及結(jié)構(gòu)構(gòu)成，為產(chǎn)品加工工藝優(yōu)化、產(chǎn)品穩(wěn)定性控制等提供幫助和參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

粗馬脂（馬鬃、馬內(nèi)臟、皮下組織等產(chǎn)品加工中剔除的馬脂）、超臨界CO2萃取的馬脂 霍城駿馳畜牧有限公司；酶解法制備馬脂、乙酯化制備馬脂、分子蒸餾[11]

制備馬脂 實(shí)驗(yàn)室自制。

中性蛋白酶（20 萬(wàn)U/g） 南京龐博生物科技有限公司；液氮 烏魯木齊市良種站；無(wú)水乙醇 天津市致遠(yuǎn)化學(xué)儀器有限公司；氫氧化鈉 天津市福晨化學(xué)試劑廠；CO2（99.99%） 霍城駿馳畜牧有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

76-1A數(shù)顯玻璃恒溫水浴攪拌裝置 江蘇金壇醫(yī)療器械廠；RE-85C旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器 鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司；VKL-70分子蒸餾設(shè)備 德國(guó)VTA公司；HA420-40-96型超臨界萃取裝置（四萃二分CO2循環(huán)式） 海安

華安超臨界設(shè)備有限公司；MCR51 SN8089767流變儀

奧地利安東帕（中國(guó)）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 流變特性測(cè)定

根據(jù)樣品黏度特點(diǎn)，選用探頭型號(hào)為DG26.7-SN25968，測(cè)量槽型號(hào)為24288，探頭初始位置140 mm，測(cè)量位置1 mm，進(jìn)樣量15 mL。測(cè)試方法：1）定溫變速：溫度梯度為25、20、15、10、5、0 ℃，轉(zhuǎn)速控制為0～600 r/min，記錄點(diǎn)50 個(gè)，10 s/個(gè)；2）定速變溫：因?yàn)榈娃D(zhuǎn)速表現(xiàn)出的黏度變化更靈敏，因此在考察溫度對(duì)于流體黏度影響的測(cè)試中，將轉(zhuǎn)速定為6 r/min，溫度變化區(qū)間-10～40 ℃，記錄點(diǎn)101 個(gè)，25 s/個(gè)。每組2 個(gè)平行。

1.3.2 數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用Rheoplus/32 V3軟件和Microsoft Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 酶解法制備馬脂流變特性結(jié)果分析

2.1.1 酶解法制備馬脂定溫變速流變特性

Fig.1 Viscosity curves at fixed temperature and variable speed of horse fat processed by enzymatic hydrolysis

由圖1可知，溫度的影響在初始階段較大，之后隨溫度的升高，黏度值大小基本不變，黏度值下降至一定數(shù)值再無(wú)波動(dòng)。隨著轉(zhuǎn)速不斷升高，黏度基本無(wú)太大變化，趨于一條水平直線；轉(zhuǎn)速在0～600 r/min，對(duì)流體黏度的影響不大，但是考慮到轉(zhuǎn)子在高轉(zhuǎn)速產(chǎn)生的剪切力也較大，極易破壞流體狀態(tài)，使測(cè)試結(jié)果不準(zhǔn)確，故為減小誤差，提高數(shù)據(jù)的可靠性，將轉(zhuǎn)速定為6 r/min。

2.1.2 酶解法制備馬脂定速變溫流變特性

實(shí)驗(yàn)存在3 種溫度的梯度關(guān)系，其中酶解2、3、4為10～

40 ℃，酶解5、6為0～40 ℃，酶解7、8為-10～40 ℃。

Fig.2 Viscosity curves at fixed speed and variable temperature of horse fat processed by enzymatic hydrolysis

由圖2可知，在溫度區(qū)間為10～40 ℃時(shí)，在溫度下降至15.9 ℃以后開始出現(xiàn)第1個(gè)較為明顯的黏度上升趨勢(shì)，說(shuō)明此時(shí)流體的狀態(tài)正在發(fā)生改變，但是就黏度大小而言，此時(shí)的改變?nèi)圆皇顷P(guān)鍵。另外，通過(guò)觀察流體狀態(tài)可以看出，此溫度下的流體呈過(guò)渡狀態(tài)，且有上升趨勢(shì)，說(shuō)明此溫度范圍內(nèi)的流體狀態(tài)并不穩(wěn)定，所以繼續(xù)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)參數(shù)至更低溫度。當(dāng)溫度低至0 ℃時(shí)，上升趨勢(shì)仍未結(jié)束，故繼續(xù)降溫至-10℃，且保持一段時(shí)間。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，上升趨勢(shì)仍不減弱，但是流變儀內(nèi)的流體已經(jīng)變成了膏體或者是塊狀固體，此時(shí)黏度上升且未達(dá)平衡的原因可能是馬脂由液態(tài)轉(zhuǎn)向固態(tài)所致。因此，酶解馬脂的凝固點(diǎn)溫度在-1.05 ℃，在此溫度前，流體的狀態(tài)一直呈現(xiàn)乳液狀。

2.2 乙酯化法制備馬脂流變特性結(jié)果分析

2.2.1 乙酯化法制備馬脂低溫變速流變特性

Fig.3 Viscosity curves at fixed temperature and variable speed of horse fat processed by ethyl esterification

由圖3可知，溫度的影響在初始階段較大，隨著轉(zhuǎn)速不斷升高，黏度基本無(wú)太大變化，趨于一條直線，且黏度值下降至一定數(shù)值后再無(wú)波動(dòng)。但在0 ℃時(shí)馬脂黏度值明顯高于另外5 個(gè)溫度，在轉(zhuǎn)速達(dá)到150 r/min后黏度下降趨勢(shì)再無(wú)明顯變化，基本呈一條直線。就總體趨勢(shì)而言，高轉(zhuǎn)速對(duì)流體整體的狀態(tài)影響較大，隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速增大導(dǎo)致剪切力變大，流體結(jié)構(gòu)遭到較大改變，以至于黏度基本無(wú)變化，所以在考察溫度對(duì)于流體黏度影響的測(cè)試中，將轉(zhuǎn)速定為6 r/min，這樣流體出現(xiàn)細(xì)微狀態(tài)變化能更清晰地反映在曲線中。

2.2.2 乙酯化法制備馬脂定速變溫流變特性

Fig.4 Viscosity curves at fixed speed and variable temperature of horse fat processed by ethyl esterification

由圖4可知，乙酯化后的馬脂在大于0 ℃時(shí)黏度變化出現(xiàn)了與酶解組明顯的不同趨勢(shì)，酶解法制備馬脂在溫度逐漸降至0 ℃時(shí)黏度一直處于上升趨勢(shì)，而乙酯化后的馬脂在這一過(guò)程中，流體狀態(tài)基本處于無(wú)上升的直線狀態(tài)，無(wú)任何明顯改變，直到溫度降至-0.04 ℃流體狀態(tài)開始呈現(xiàn)較大變化。兩次平行實(shí)驗(yàn)結(jié)果及變化趨勢(shì)相同，即在相同的溫度下出現(xiàn)明顯的相態(tài)改變。但是兩次實(shí)驗(yàn)的最終趨勢(shì)卻不同，具體原因分析如下：油脂受相變影響，黏度驟然升高，且凝固點(diǎn)出現(xiàn)以后，“結(jié)冰”現(xiàn)象導(dǎo)致轉(zhuǎn)子（探頭）與馬脂接觸中出現(xiàn)了不同程度的黏附，因而曲線呈現(xiàn)兩種不同末端走勢(shì)。

2.3 分子蒸餾法制備馬脂流變特性結(jié)果分析

2.3.1 分子蒸餾法制備馬脂定溫變速流變特性

Fig.5 Viscosity curves at fixed temperature and variable speed of horse fat processed by molecular distillation

由圖5可知，溫度的影響在初始階段較大，轉(zhuǎn)速在6 r/min后，黏度基本無(wú)太大變化，趨于一條水平直線。在0 ℃時(shí)的黏度變化同其他溫度不同，因?yàn)榇到y(tǒng)降溫至0 ℃時(shí)，測(cè)量槽內(nèi)的流體已經(jīng)變成固體，啟動(dòng)系統(tǒng)后，轉(zhuǎn)子與測(cè)量槽包括流體在內(nèi)，三者緊緊黏在一起，無(wú)法測(cè)量，因此圖5中沒(méi)有0℃的曲線。另外，黏度值主要集中在10-2 Pa·s處，這與乙酯化處理馬脂的黏度值變化相近，推測(cè)兩種方法處理后馬脂主要脂肪酸組成相同。

2.3.2 分子蒸餾制備馬脂定速變溫流變特性

Fig.6 Viscosity curves at fixed speed and variable temperature of horse fat processed by molecular distillation

由圖6可知，在3.5 ℃附近，分子蒸餾法制備馬脂的黏度值出現(xiàn)了較大上升趨勢(shì)，且兩組平行的趨勢(shì)出現(xiàn)不同的走勢(shì)。分析可知，在0 ℃停止的曲線，是由于流體變成了固態(tài)“結(jié)冰”，因此轉(zhuǎn)子無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致記錄停止，這個(gè)現(xiàn)象同乙酯化處理極其相似。但變化點(diǎn)溫度卻比乙酯化處理的提前了4 ℃左右，說(shuō)明兩種處理后的馬脂在分子組成上有較大差異。就總體4 種處理而言，分子蒸餾處理較其他3 種處理也是較為特殊的，因?yàn)榱硗?種方法處理后馬脂的變化點(diǎn)溫度相差甚微。

2.4 超臨界CO2萃取法制備馬脂流變特性結(jié)果分析

2.4.1 超臨界CO2萃取馬脂定溫變速流變特性

由圖7可知，曲線的變化趨勢(shì)與酶解、乙酯化、分子蒸餾處理的基本一致，即說(shuō)明在0 ℃以上溫度變化對(duì)超臨界CO2處理馬脂黏度影響極小。另外發(fā)現(xiàn)，超臨界CO2處理馬脂的定溫變速測(cè)試黏度曲線與酶解的極其相似，由此可推測(cè)，兩種處理后馬脂中主要脂肪酸的組成比較相近。

2.4.2 超臨界CO2萃取馬脂定速變溫流變特性

Fig.8 Viscosity curves at fixed speed and variable temperature of horse fat processed by supercritical CO2 extraction

由圖8可知，在溫度處于35～40 ℃之間時(shí)，黏度基本無(wú)變化，隨著溫度的進(jìn)一步降低，黏度開始逐漸升高，但升值幅度很小，黏度變化在10 Pa·s以內(nèi)，直到在0 ℃附近出現(xiàn)較大增幅，且增幅大于10 Pa·s，平行實(shí)驗(yàn)結(jié)果也出現(xiàn)了近似100%的重合率，說(shuō)明本次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可靠。再由觀察流體狀態(tài)可知，此時(shí)馬脂已經(jīng)凝固，變?yōu)楦酄睢?/p>

2.5 4 種工藝處理馬脂流變特性黏度測(cè)試對(duì)比

2.5.1 4 種工藝處理馬脂定溫變速黏度變化

由表1可知，酶解與超臨界CO2萃取的方程斜率相較接近，而乙酯化與分子蒸餾處理的方程斜率更接近，在一定程度上可以說(shuō)明酶解與超臨界CO2處理的馬脂、乙酯化與分子蒸餾處理的馬脂在主要組成上存在較大的相似性。

2.5.2 4 種工藝處理馬脂定速變溫黏度變化

Fig.9 Comparison of viscosity at fixed temperature and variable speed of horse after produced by 4 different processing methods

由圖9可知，4 種馬脂在定速變溫處理時(shí)，黏度出現(xiàn)較大改變時(shí)的溫度節(jié)點(diǎn)分別為-0.8005、0.2054、

3.708 0、-0.3061 ℃，由此可推論，4 種處理后馬脂中主要組成還是有很大差距的，其中分子蒸餾處理組較其他組差異明顯。

3 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)酶解法、乙酯化法、分子蒸餾法、超臨界CO2萃取法處理的馬脂進(jìn)行流變特性的分析得出，4 種處理都在某個(gè)特殊溫度下出現(xiàn)了較明顯拐點(diǎn)，進(jìn)一步對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得到，酶解組與超臨界CO2組、乙酯化組與分子蒸餾組斜率相近，分別在拐點(diǎn)處表現(xiàn)出相近的黏度變化及溫度變化，說(shuō)明雖然工藝方法上不盡相同，但得到的產(chǎn)物中所含脂肪酸組成及含量有一定的相似性，其中分子蒸餾組差異最顯著，說(shuō)明了分子蒸餾富集不飽和脂肪酸的優(yōu)勢(shì)。就乙酯化組與超臨界CO2組而言，兩種處理都沒(méi)有改變馬脂的分子構(gòu)型，所以其流變性表現(xiàn)極其相似，但是從拐點(diǎn)溫度看，兩者之間的脂肪酸組成及成分差異還是很大的。綜上所述，不同的工藝處理對(duì)馬脂流變特性的影響主要體現(xiàn)在對(duì)脂肪酸分子結(jié)構(gòu)的改變及不飽和脂肪酸的富集程度，兩者共同決定了加工后馬脂的流變特性。

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