海虾虾青素的提取工艺及含量测定

陈西广，康中一，冷江昊，黎体民

（1.中国海洋大学海洋生命学院，山东 青岛 266003；2.山东省青岛第二中学，山东 青岛 266061）

海虾虾青素的提取工艺及含量测定

陈西广1，康中一2，冷江昊2，黎体民2

（1.中国海洋大学海洋生命学院，山东 青岛 266003；2.山东省青岛第二中学，山东 青岛 266061）

以新鲜海虾为材料，采用单因素实验研究了提取溶剂、料液比、提取温度、提取时间、提取次数对虾青素提取效果的影响，用紫外可见分光光度法测定了不同部位虾青素的含量，比较了煮熟虾壳与新鲜虾壳中虾青素的含量变化。结果表明，乙酸乙酯是提取虾青素的最适溶剂，最佳提取条件是：料液比1∶2（g∶mL）、提取温度60℃、提取时间3h、提取2次。虾壳中虾青素含量最高，煮熟后虾壳中虾青素含量明显降低。

海虾；虾青素；提取工艺；含量测定；紫外可见分光光度法

在螃蟹和虾等水生甲壳生物的真皮层中分布着大量的、多数呈青黑色的色素，因此新鲜虾蟹一般呈青色。其中的虾青素（又称虾红素、虾黄素等）本身为鲜红色，平时与其它色素及蛋白质结合在一起，不能显示红色。加热煮熟后，螃蟹和虾等水生甲壳生物真皮层中的大多数色素被破坏，其结合蛋白质也会变性分离，而虾青素性质相对稳定，仅有少量分解，于是呈现出红色［1－4］。

虾青素是一种酮式类胡萝卜素，化学名称为3，3′－二羟基－4，4′－二酮基－β，β′－胡萝卜素，化学结构为：

从20世纪80年代开始，人们对虾青素的生物学功能进行了研究，发现其具有许多重要的生理功能，安全性好，因此越来越受到人们的关注。例如，虾青素具有极强的色素沉积能力，陈晓明等［5］研究了富含虾青素酵母对金鱼体色的影响。余俊欣等［6］对室内养殖所致白虾体色素不足进行了研究，发现在幼虾饲料中添加虾青素可达到增色效果。

虾青素是萜烯类共轭长链抗氧化剂［7］，具有强抗氧化功能。di Mascio等［8］研究发现虾青素具有强猝灭分子氧的能力，Miki等［9］证明了虾青素抗氧化能力超过维生素E。体外细胞培养实验证明，虾青素具有高免疫调节活性，能明显增强机体局部和全身免疫力［10］。活体实验显示，虾青素能使小鼠增强白介素－1和肿瘤坏死因子α的释放，具有抗机体炎症和抗肿瘤作用［11］。Tanaka等［12］发现服用虾青素可明显降低小鼠膀胱癌的发生率以及大鼠口腔癌。此外，虾青素还可能具有保护心血管及中枢神经系统的作用。

作者以新鲜海虾为原料，探讨了虾青素提取工艺，并比较了不同部位虾青素的含量。

1 实验

1.1 材料与仪器

鲜海虾，市售；虾青素标样。

紫外可见分光光度计，上海精密科学仪器厂。

1.2 虾壳中虾青素的提取

将市售鲜海虾进行剥壳分离，整个虾体分为虾壳、虾头和虾腹3部分。虾壳中虾青素的提取工艺流程见图1。

图1 从虾壳中提取虾青素的工艺流程Fig.1 Extraction process of astaxanthin from shrimp shells

虾壳软化：新鲜海虾剥壳去肉洗净，用热风吹干（控制温度低于80℃），称量；将干虾壳用2mol·L－1醋酸浸泡10h。过滤，用清水洗至中性，干燥。

除去蛋白质：将软化干燥的虾壳用粉碎机粉碎，过150目筛，在pH值2.5、温度50℃条件下用胃蛋白酶水解2h，除去蛋白质，抽滤，水洗滤渣至中性，于50℃下真空干燥。

浸泡提取：称取一定量的去蛋白虾壳粉，转入蒸馏烧瓶中，加入适量体积的溶剂，搅拌，控制一定温度浸提一定时间，过滤，去渣，冷却，得虾青素提取液。

1.3 虾头部、虾腹部中虾青素的提取

虾头部、虾腹部中虾青素的提取方法同1.2，只是去掉第一步虾壳的软化，直接进行第二步。

1.4 虾青素标准曲线的绘制

标准溶液的配制：精密称取20mg虾青素标样，用少量乙酸乙酯溶解，并转移至容量瓶中，定容至100 mL，得浓度为200mg·L－1的标准溶液。使用时用乙酸乙酯稀释成20mg·L－1、16mg·L－1、12mg· L－1、10mg·L－1、8mg·L－1、6mg·L－1、4mg· L－1、2mg·L－1等一系列浓度的虾青素标准溶液，分别在虾青素乙酸乙酯溶液的最大吸收波长474nm处测定吸光度。以虾青素浓度为横坐标、吸光度为纵坐标作图，绘制虾青素标准曲线。

1.5 单因素实验

1.5.1 提取溶剂的选择

称取2.0g经过处理的虾壳粉6份，分别加入10 mL乙醇、丙酮、石油醚、乙酸乙酯、异丙醇、二氯甲烷，常温下浸泡提取2h，旋蒸浓缩后干燥，溶解于10mL石油醚中，在虾青素石油醚溶液的最大吸收波长468 nm处测定吸光度。

1.5.2 提取溶剂用量的选择

称取1.5g经过处理的虾壳粉5份，分别加入乙酸乙酯1.5mL、3.0mL、4.5mL、6.0mL和7.5mL［即料液比（g∶mL，下同）为1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5］，常温下浸泡提取2h，旋蒸浓缩后干燥，将溶液浓缩至相同体积，在474nm处测定吸光度。

1.5.3 浸泡提取温度的确定

称取1.5g经过处理的虾壳粉8份，加入3.0mL乙酸乙酯，分别置于20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃的水浴中，浸泡提取3h，快速冷却至室温过滤，测定吸光度。

1.5.4 浸泡提取时间的确定

称取1.5g经过处理的虾壳粉5份，加入3.0mL乙酸乙酯，分别在60℃水浴中浸泡提取1h、2h、3h、4h、5h，快速冷却至室温过滤，测定吸光度。

1.5.5 最适提取次数的选择

称取1.5g经过处理的虾壳粉3份，加入3.0mL乙酸乙酯，60℃浸泡提取3h，快速冷却至室温过滤；滤渣重新加入3.0mL乙酸乙酯，重复提取4次，分别在474nm处测定吸光度。

1.6 不同部位虾青素含量的测定

分别称取干燥后的虾壳粉1.5g、虾头部5.0g、虾腹部25.0g，按照单因素实验得到的最优条件浸泡提取虾青素，合并提取液，减压浓缩至2mL，测定吸光度，由标准曲线计算虾青素含量。

1.7 煮熟虾壳中虾青素含量的测定

煮熟后虾壳中虾青素提取方法是：首先将新鲜海虾整体煮熟，再进行剥壳分离，只取其中的虾壳，其余步骤同1.2，提取条件采用1.5单因素实验得到的最优条件，由标准曲线计算虾青素含量。

2 结果与讨论

2.1 单因素实验结果

2.1.1 溶剂对提取效果的影响（图2）

图2 溶剂对提取效果的影响Fig.2 Effect of solvents on extraction efficiency

由图2可以看出，不同溶剂的提取效果相差较大，其顺序为：乙酸乙酯＞丙酮＞异丙醇＞二氯甲烷＞乙醇＞石油醚。其中，乙酸乙酯的提取效果最好，故选择适宜的溶剂为乙酸乙酯。

2.1.2 料液比对提取效果的影响（图3）

由图3可以看出，当料液比从1∶1变化为1∶2时，即随着溶剂乙酸乙酯用量的增加，提取的虾青素含量有较大提高；而继续增加溶剂用量时，虾青素含量提高不大。故选择适宜的料液比为1∶2。

2.1.3 提取温度对提取效果的影响（图4）

由图4可以看出，当提取温度较低时，随着提取温度的升高，吸光度逐渐增大，60℃时吸光度最大；之后随着提取温度的升高，吸光度逐渐减小，提取温度越高下降越快。在50～70℃之间吸光度变化较缓慢。故选择适宜的提取温度为60℃。

图3 料液比对提取效果的影响Fig.3 Effect of solid－liquid ratio on extraction efficiency

图4 提取温度对提取效果的影响Fig.4 Effect of extraction temperature on extraction efficiency

2.1.4 提取时间对提取效果的影响（图5）

图5 提取时间对提取效果的影响Fig.5 Effect of extraction time on extraction efficiency

由图5可以看出，随着提取时间的延长，提取液的吸光度显著增加，3h后增加缓慢。故选择适宜的提取时间为3h。

2.1.5 提取次数对提取效果的影响

取3份虾壳样品A、B、C，以乙酸乙酯重复提取4次，测定吸光度，结果如表1所示。

由表1可知，虾壳经过第1、2次乙酸乙酯提取后，95%以上的虾青素已经被提取出，第3、4次提取得到的虾青素很少，综合考虑，提取2次较适宜。

表1 提取次数对提取效果的影响Tab.1 Effect of extraction times on extraction efficiency

综上，确定从虾壳中提取虾青素的适宜条件为：以乙酸乙酯为溶剂，料液比为1∶2（g∶mL），在60℃下提取3h，重复提取2次。在此工艺条件下，可得到较好的提取效果，获得较好的经济效益。

2.2 各部位虾青素含量的测定结果（表2）

表2 虾不同部位的虾青素含量Tab.2 Astaxanthin content in different parts of shrimp

从表2可知，虾青素在虾壳中含量最高，头部也含有一定量的虾青素，而腹部几乎不含，这也解释了为什么煮熟的虾的腹部一般不显红色的原因。

2.3 煮熟后虾壳中虾青素含量的测定结果

煮熟后虾壳的乙酸乙酯提取液在474nm测定吸光度并计算虾青素含量，结果如表3所示。

表3 新鲜虾壳与煮熟虾壳中虾青素含量比较Tab.3 Comparison of astaxanthin contents in fresh and cooked shrimp shell

由表3可知，新鲜海虾虾壳的虾青素含量高于煮熟的海虾，原因是高温会破坏部分虾青素，导致虾青素含量下降。

3 结论

对海虾虾青素的提取条件、虾各部位虾青素的含量、煮熟后虾壳中虾青素的含量变化等进行了探讨。结果表明，乙酸乙酯是适宜的提取溶剂，最佳提取条件为：料液比1∶2（g∶mL）、提取温度60℃、提取时间3h、提取2次。在虾头、虾壳和虾腹各部位中，虾壳的虾青素含量最高，腹部几乎不含虾青素。煮熟后的海虾虾壳中虾青素含量明显降低，说明高温会破坏虾青素，这对于虾青素的高效提取分离收集具有指导性意义。

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Extraction Technology and Content Determination of Astaxanthin in Shrimp

CHEN Xi－guang1，KANG Zhong－yi2，LENG Jiang－hao2，LI Ti－min2
（1.College of Marine Life，Ocean University of China，Qingdao 266003，China；
2.Qingdao No.2 Middle School of Shandong Province，Qingdao 266061，China）

The astaxanthin was extracted from fresh shrimp.The effects of extraction solvent，solid－liquid ratio，extraction time，extraction temperature and extraction times on astaxanthin extraction efficiency were investigated by single factor experiment.And the astaxanthin contents of different parts of shrimp were measured by UV－Vis spectrophotometry，the astaxanthin contents in fresh and cooked shrimp shell were compared.The results showed that，ethyl acetate was the most suitable solvent，the optimal extraction conditions were as follows：extracting for 3heach time at 60℃with solid－liquid ratio of 1∶2（g∶mL），extracting twice.The highest astaxanthin content was in shrimp shell.The astaxanthin content decreased obviously in cooked shrimp shell.

shrimp；astaxanthin；extraction technology；content determination；UV－Vis spectrophotometry

TQ 914.2

A

1672－5425（2015）01－0046－04

中国海洋大学—青岛二中“起航计划”资助项目

2014－09－27

陈西广（1963－），男，山东曹县人，博士，教授，博士生导师，研究方向：生物化学、海洋生物，E－mail：xgchen＠ouc.edu.cn。

10.3969／j.issn.1672－5425.2015.01.011