陳彥婕 - 唐嘉誠(chéng) - 宮 萱 黃可承 - 單錢藝 - 包建強(qiáng),3,4 n-,3,4

(1. 上海海洋大學(xué)食品學(xué)院，上海 201306；2. 上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院國(guó)家食品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，上海 200233；3. 上海水產(chǎn)品加工及貯藏工程技術(shù)研究中心，上海 201306；4. 農(nóng)業(yè)部水產(chǎn)品貯藏保鮮質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)室〔上海〕，上海 201306)

油脂是人類生命活動(dòng)不可缺少的組成部分，是能量和脂肪酸的重要來(lái)源，也是多種維生素的載體和保護(hù)劑[1]。魚油作為一種從海洋或淡水魚類中提取的油脂，由于具有較好的營(yíng)養(yǎng)保健等功能，近年來(lái)備受關(guān)注。脂肪酸作為魚油中的主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，根據(jù)碳?xì)滏滐柡统潭龋ǔ澐譃轱柡椭舅?SFA)和不飽和脂肪酸(UFA)，不飽和脂肪酸中的多不飽和脂肪酸(PUFA)[2]，尤其是二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)為代表的Omega-3系列脂肪酸由于具有保健價(jià)值，被大眾廣泛認(rèn)同。

研究表明，Omega-3脂肪酸對(duì)脂代謝和骨代謝有促進(jìn)作用[3]、對(duì)神經(jīng)元有強(qiáng)化作用[4]、可改善脂肪肝[5]等。魚油中富含用于營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充的Omega-3脂肪酸，是EPA和DHA的天然來(lái)源，其多不飽和脂肪酸含量高于其他陸生動(dòng)物，且魚油的有效成分越高，其保健作用越好。文章擬對(duì)魚油的提取工藝、多不飽和脂肪酸富集方法、DHA和EPA的保健功能進(jìn)行闡述，并對(duì)未來(lái)魚油行業(yè)的發(fā)展進(jìn)行展望，旨在為魚油的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)提供依據(jù)。

1 魚油的提取方法

魚油的提取方法主要有物理法(壓榨法、蒸煮法、超臨界流體萃取法)、化學(xué)法(淡堿水解法、溶劑法)和生物法(酶解法)。

1.1 壓榨法

壓榨法是一種較為傳統(tǒng)的提取方法，通過(guò)將原料進(jìn)行擠壓來(lái)提取油脂，但其提油率低，浪費(fèi)嚴(yán)重，現(xiàn)已不再采用。

1.2 蒸煮法

蒸煮法是一種以加熱的方式破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，從而提取魚油的傳統(tǒng)提取方法，可分為直接蒸煮法和間接蒸煮法兩種。其原理簡(jiǎn)單、操作方便，但由于提取率低，生產(chǎn)成本較高，現(xiàn)已很少采用。楊明等[6]從鯽魚內(nèi)臟中提取粗魚油，通過(guò)使用鉀鹽蒸煮法，得出優(yōu)化后的提取條件為水解溫度70～80 ℃，水解時(shí)間55 min、加鹽量為KNO336 g/dL、鹽析10 min。王學(xué)文等[7]使用蒸煮法提取鰱魚頭部魚油，獲得的魚油腥味適中，室溫下呈液態(tài)、淡黃色。鮑丹等[8]采用隔水蒸煮法提取寶石魚油，當(dāng)蒸煮溫度為85 ℃，蒸煮時(shí)間為40 min時(shí)，出油率為74.52%，過(guò)氧化值為3.10 meq/kg，酸值為1.82 mg/g。

1.3 淡堿水解法

淡堿水解法通過(guò)稀堿水溶液，分解蛋白質(zhì)組織，打破蛋白質(zhì)和油脂的結(jié)合提取魚油，通常使用的堿為氫氧化鈉和氫氧化鉀，并用NaCl進(jìn)行鹽析。其具有操作簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、提油率較好等優(yōu)點(diǎn)，但水解后的廢棄物會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。楊琦等[9]使用堿解法提取魷魚肝臟魚油，最優(yōu)得率為25%～26%，最佳工藝條件為水解30 min，鹽析15 min，加鹽量為4%。譚汝成等[10]研究表明，白鰱魚油的最優(yōu)提油率為60.5%，魚油中的DHA和EPA含量分別為15.0%和10.1%，最優(yōu)工藝條件為45 ℃下水解5 min，pH為9.0，80 ℃下于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%的NaCl溶液中鹽析5 min。王海軍等[11]發(fā)現(xiàn)，稀堿水解法提取魚骨油的最優(yōu)條件為85 ℃下水解40 min，pH固定為10.0，料液比為1∶2 (g/mL)，此時(shí)魚骨油提取率為39.83%。

1.4 溶劑法

溶劑法是油脂提取的傳統(tǒng)方法之一，其原理是根據(jù)油脂在不同溶劑中的溶解度來(lái)進(jìn)行提取，常用的有機(jī)溶劑有氯仿、乙醇、石油醚等。該方法操作簡(jiǎn)便、價(jià)格低廉，但提取率不高，魚油易被氧化。張雅婷等[12]采用溶劑法從草魚內(nèi)臟中提油，氯仿—甲醇混合液(V氯仿∶V甲醇為2∶1)中震蕩1 h，3 ℃下離心10 min，取氯仿層于旋蒸儀中旋蒸，此時(shí)提油率為(38.06±1.39)%。薛山等[13]用乙醇浸提法提取三文魚魚骨油，經(jīng)優(yōu)化后的最佳得率為(22.62±0.22)%，最優(yōu)提取條件為液料比15∶1 (mL/g)，60 ℃下水浴1.63 h。

1.5 超聲波輔助法

超聲波是一種高頻機(jī)械振蕩波，超聲波輔助提取通過(guò)機(jī)械效應(yīng)、空化作用和熱效應(yīng)快速地溶解在試劑中，具有提取效率高、節(jié)約能耗、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。汪學(xué)榮等[14]利用超聲波輔助提取三文魚油，在液料比3∶1 (mL/g)，溫度65 ℃，超聲功率250 W、超聲時(shí)間10 min下，提油率達(dá)92.6%。趙保堂等[15]采用超聲波輔助法提取虹鱒內(nèi)臟魚油，最佳工藝條件下的提油率為95.10%，其中EPA含量為1.12%，DHA含量為4.45%，最優(yōu)提取工藝為液料比12∶1 (mL/g)、55 ℃下超聲58 min、超聲功率200 W。

1.6 酶解法

酶解法采用蛋白酶將蛋白質(zhì)和脂肪結(jié)合處切斷，是目前普遍采用的一種魚油提取方式，具有反應(yīng)條件溫和、提取效率高、環(huán)保等特點(diǎn)。薛山等[13]研究發(fā)現(xiàn)，馬鮫魚油的最優(yōu)提取率為75.38%，其EPA含量為8.40%，DHA含量為7.06%，最優(yōu)工藝條件為固液比3∶1 (g/mL)、中性蛋白酶添加量1.5%、52 ℃下酶解3 h。何定芬等[16]采用堿性蛋白酶提取鰹魚內(nèi)臟魚油，其最佳工藝條件為液固比1∶1 (mL/g)，55 ℃下酶解5.5 h，酶添加量2.0%，pH為8.40，魚油提取率為(58.49±0.45)%。于淑池等[17]使用木瓜蛋白酶從金鯧魚骨中提油，最優(yōu)工藝條件為pH 6.0、料液比1.00∶1.75 (g/mL)、55 ℃下酶解4 h、酶添加量1.5×103U/g，該條件下魚油提取率為24.85%；金鯧魚骨油色澤呈淡黃色，澄清透明，稍有魚油特有的腥味，無(wú)酸敗味。顧盼祺等[18]使用中性蛋白酶酶解法提取魚油，在60 ℃下酶解40 min，料液比1.0∶1.5 (g/mL)，pH為7，酶添加量0.50%，魚油得率可達(dá)35.67%。

1.7 超臨界流體萃取法

超臨界流體萃取法(SFE)是將流體作為萃取劑在超臨界狀態(tài)下萃取油脂的分離技術(shù)，其具有提取率高、品質(zhì)優(yōu)良、無(wú)溶劑殘留、萃取精確易控、快速簡(jiǎn)便和不改變萃取物性質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)設(shè)備要求高，前期投入較大[19]。陶寧萍等[20]使用SC-CO2萃取法提取的魚油不飽和脂肪酸含量高達(dá)74.29%，最優(yōu)工藝條件為57.8 ℃下萃取3.1 h、壓力為35.8 MPa。Sahena等[21]使用超臨界流體萃取技術(shù)于20～35 MPa和45～75 ℃下提取印度鯖魚油，與索氏提取法相比，油品得率隨壓力和溫度的升高而升高，考慮到可提取性及DHA、EPA的回收率，采取變壓提取的工藝，得率為52.3 g/100 g樣品(干基)。

1.8 復(fù)合提取法

復(fù)合提取法是將幾種方法結(jié)合到一起的提取方法，該方法可以集中單一提取方法的優(yōu)勢(shì)。常見的幾種復(fù)合提取法類型舉例如表 1所示。

2 魚油中多不飽和脂肪酸的富集方法

目前人類攝取魚油中的主要營(yíng)養(yǎng)成分為EPA和DHA，常用的多不飽和脂肪酸的富集方法主要有尿素包合法、低溫結(jié)晶法、脂肪酶富集法、分子蒸餾法和CO2超臨界萃取法等。

2.1 尿素包合法

尿素包合法的原理主要是直鏈脂肪酸易與尿素分子形成尿素包合物，飽和脂肪酸易被包合的特性，從而可以用過(guò)濾的方法除去尿素與包合脂肪酸形成的絡(luò)合結(jié)晶體[27]。該法具備高效、易操作、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，但需要低溫設(shè)備。Zheng等[28]使用尿素包合法富集海豹油中的n-3 PUFA，在15 ℃，2.5 h，尿酯比為2.38∶1.00下，得到n-3 PUFA濃度為71.35%，得率為82.31%。張南海等[29]采用尿素包合法富集鰱魚魚油中多不飽和脂肪酸，得到EPA和DHA總含量為73.67%。最優(yōu)條件為醇脲液固比6∶1 (mL/g)，酯脲比為0.3∶1.0，10 ℃下包合3 h，該方法極大地提高了富集率。朱世云等[30]以甲醇作溶劑、魚油甲酯為脲包客體，用尿素包合法對(duì)魚油中EPA和DHA進(jìn)行富集，最優(yōu)條件為溫度0 ℃，脲酯比13∶1，富集EPA和DHA濃度為60%。

表1 復(fù)合提取法的種類舉例

2.2 低溫結(jié)晶法

低溫結(jié)晶法是根據(jù)物質(zhì)在不同溫度下的溶解度不同，從而將需要的物質(zhì)進(jìn)行提取的方法，在低溫環(huán)境下，不飽和脂肪酸不易被氧化，具有操作簡(jiǎn)單、安全的特點(diǎn)。羅慶華等[31]采用低溫結(jié)晶法對(duì)鳡魚內(nèi)臟油中多不飽和脂肪酸的富集工藝進(jìn)行優(yōu)化，-30 ℃下結(jié)晶5 h、料液比1∶6 (g/mL)，PUFA的產(chǎn)品回收率為72.82%。Morales-medina等[32]對(duì)沙丁魚油進(jìn)行多不飽和脂肪酸的富集，得到最高的PUFA濃縮物超過(guò)80%。最優(yōu)提取工藝為以己烷為提取溶劑，85 ℃下結(jié)晶24 h。

2.3 脂肪酶富集法

脂肪酶法提取具有反應(yīng)條件溫和，單一選擇性強(qiáng)的特點(diǎn)，而且能減少對(duì)環(huán)境的污染，是一種綠色的富集方式。陳瑩等[33]研究了皺褶假絲酵母脂肪酶(CandidaRugosa)富集金槍魚油二十二碳六烯酸甘油酯的工藝條件，最佳條件為添加脂肪酶1%，50 ℃下反應(yīng)3 h，水油質(zhì)量比1.0∶1.7，此時(shí)甘油酯中DHA含量為35.55%。Valverde等[34]使用異丁醇和1-丁醇作為?；荏w，分別通過(guò)金槍魚和沙丁魚油的醇解來(lái)生產(chǎn)富含DHA和EPA的酰基甘油。醇解反應(yīng)由lipases Lipozyme?TL IM和lipase QLG催化，因?yàn)檫@些脂肪酶分別顯示出對(duì)DHA和EPA的選擇性。在分別由Lipozyme?TL IM和脂肪酶QLG催化的金槍魚和沙丁魚油醇解的最佳條件下，DHA和EPA含量增加了兩倍(DHA含量從22%增至69%，EPA含量從19%增至61%)。Kahvec等[35]通過(guò)皺紋念珠菌脂肪酶(CRL)催化水解，在鮭魚油的甘油酯級(jí)分中富集了Omega-3多不飽和脂肪酸(PUFA)。產(chǎn)品中Omega-3 PUFA總含量為38.71%，是初始水平的兩倍多。楊博等[36]研究固定化脂肪酶Lipozyme RM IM催化魚油部分醇解反應(yīng)，得到魚油中EPA和DHA總含量為43.0%。

2.4 分子蒸餾法

分子蒸餾法是根據(jù)物料在真空條件下沸點(diǎn)不同來(lái)進(jìn)行所需物質(zhì)的收集，也是目前工業(yè)生產(chǎn)常用的一種方法。其具有操作所需時(shí)間短、溫度低、高效的優(yōu)點(diǎn)，但花費(fèi)成本較高。為提高富集效率，通常會(huì)進(jìn)行多級(jí)分子蒸餾。王亞男等[37]研究表明，魚油總Omega-3脂肪酸含量為70.78%，乙酯得率為10.1%，最優(yōu)條件為料流量4 mL/min、110 ℃，5 Pa下進(jìn)行3級(jí)分子蒸餾。曹少謙等[38]采用尿素包合和分子蒸餾相結(jié)合的方法對(duì)EPA和DHA進(jìn)行富集，尿素包合條件為m尿素∶m魚油為1.5∶1.0、V溶劑∶m魚油為6∶1、0 ℃下結(jié)晶15 h、1次包合；分子蒸餾條件為轉(zhuǎn)速250 r/min、壓力5 Pa、溫度110 ℃、進(jìn)料速率3 mL/min。聯(lián)合采用尿素包合和二級(jí)分子蒸餾可使精煉魚油中EPA和DHA含量由22.68%提高到87.50%，且EPA/DHA約為0.58。Solaesa等[39]通過(guò)對(duì)沙丁魚油和甘油進(jìn)行酶促甘油酸分解制得?；视突旌衔?單酰基甘油67%)，再采用短程蒸餾可獲得富含Omega-3多不飽和脂肪酸(n-3 PUFA)的單酰基甘油。在UIC KDL 5系統(tǒng)中進(jìn)行逐步短程蒸餾處理(真空0.1 Pa，進(jìn)料流量1.0 mL/min)：第一次蒸餾于110 ℃的蒸發(fā)器溫度下進(jìn)行，在優(yōu)化的溫度155 ℃下進(jìn)行第二次蒸餾；得到的餾出液純度為91%，單?；视涂偦厥章蕿?4%。

2.5 CO2超臨界萃取法

CO2超臨界萃取法是一種去除游離脂肪酸和改善魚油質(zhì)量的方法。CO2超臨界萃取法的二氧化碳?xì)怏w無(wú)毒，不易燃，價(jià)格低廉，易于去除，該產(chǎn)品環(huán)保，要求相對(duì)溫和的溫度和壓力[40]。該提取過(guò)程是在密閉室中進(jìn)行，避免了氧氣與樣品和產(chǎn)品接觸，因此適合提取如脂肪酸這類易氧化、耐熱性差的物質(zhì)。劉暢等[41]采用二氧化碳超臨界流體萃取設(shè)備對(duì)裂殖壺菌OUC168菌粉進(jìn)行油脂萃取，最優(yōu)萃取條件為CO2流速14 L/h，萃取溫度30 ℃，萃取壓力30 MPa，分離溫度55 ℃，分離壓力8～10 MPa，DHA萃取率為22.16%。楊小斌等[42]采用CO2超臨界萃取技術(shù)提取藍(lán)圓鲹魚油，得到不飽和脂肪酸含量為55.70%；最佳萃取工藝為壓力20 MPa、溫度49 ℃下萃取140 min，其中EPA和DHA總含量為16.64%。Bubio-Rodriguez等[43]用二氧化碳進(jìn)行超臨界流體提取，在5 MPa、313 K條件下，與常規(guī)魚油提取工藝相比，采用CO2超臨界萃取法有助于減少魚油的氧化。

3 多不飽和脂肪酸EPA和DHA在醫(yī)藥保健領(lǐng)域的應(yīng)用

EPA和DHA作為Omega-3系脂肪酸的代表，具有提高免疫力、抗炎癥、降低血脂、預(yù)防心腦血管疾病抑制腫瘤等功效[44]。

3.1 降低血脂、膽固醇

劉曉麗等[45]研究表明，魚油和魚油微膠囊喂食組的總膽固醇(TC)和低密度脂蛋白膽固醇(LDLC)均顯著低于對(duì)照組，說(shuō)明魚油微膠囊和魚油能夠顯著降低血脂膽固醇。Wei等[46]發(fā)現(xiàn)，DHA和EPA可改善代謝紊亂，還可以抑制脂肪生成。

3.2 預(yù)防心臟病

Adenike等[47]為了探究DHA和EPA(每日800 mg)對(duì)心血管疾病的影響，選定30例心血管疾病患者進(jìn)行180 d血脂水平的監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)DHA和EPA可顯著改善所選研究對(duì)象的血流速度和血脂水平，并降低了發(fā)生心血管事件的風(fēng)險(xiǎn)。

3.3 促進(jìn)嬰兒生長(zhǎng)發(fā)育

EPA和DHA是長(zhǎng)鏈脂肪酸，對(duì)胎兒具有健康益處。Yan等[48]為了探究EPA和DHA對(duì)孕婦胎兒肌肉發(fā)育和能量平衡的影響，在整個(gè)妊娠和哺乳期間將兩組雌性小鼠喂食不同的飲食：第一組喂食EPA和DHA豐富的飲食(FA)；而另一組則飼喂不含n-3 PUFA的飲食，對(duì)小鼠胚胎和后代進(jìn)行樣品采集和處理。結(jié)果表明EPA和DHA未來(lái)可能被建議作為治療多種病理生理疾病(主要是兒童肥胖)并為后代提供長(zhǎng)期代謝益處的治療選擇。Von等[49]認(rèn)為EPA和DHA的血液水平反映了飲食攝入量和其他變量，并且最好通過(guò)有據(jù)可查的標(biāo)準(zhǔn)化分析方法(HS-Omega-3Index?)評(píng)估為紅細(xì)胞中的百分比。每個(gè)人的Omega-3指數(shù)介于2%～20%，最佳值為8%～11%。與最佳Omega-3指數(shù)相比，較低的Omega-3指數(shù)與總死亡率和缺血性卒中風(fēng)險(xiǎn)增加、腦容量減少，認(rèn)知障礙，并加速發(fā)展為癡呆癥、精神病、復(fù)雜的腦功能受損以及其他相關(guān)因素相關(guān)流行病學(xué)研究中的大腦問(wèn)題相關(guān)。

3.4 抗炎作用

Zhang等[50]發(fā)現(xiàn)EPA和DHA在潰瘍性結(jié)腸炎(UC)中可能具有抑制作用，且EPA更適合用于UC治療。So等[51]研究表明，EPA和DHA對(duì)單核細(xì)胞炎癥反應(yīng)具有不同的作用，而DHA在減弱促炎性細(xì)胞因子方面具有更廣泛的作用。

4 展望

目前魚油的提取工藝已經(jīng)較為成熟，可以為大規(guī)模生產(chǎn)提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。隨著生活水平及認(rèn)知水平的逐步提高，魚油作為一種保健食品也越來(lái)越受到青睞。目前對(duì)于魚油中多不飽和脂肪酸的富集工藝以提高收集率為目標(biāo)逐漸趨向于復(fù)合工藝方法，復(fù)合方法可以集中優(yōu)勢(shì)、補(bǔ)足短板，獲得高品質(zhì)的魚油。魚油具有易氧化的特性，如何增強(qiáng)魚油的抗氧化特性也成為了一種新的研究趨勢(shì)，相信未來(lái)魚油會(huì)在食品行業(yè)有更好的應(yīng)用前景。