魷魚加工副產(chǎn)物中油脂的綜合利用研究進(jìn)展

葉麗姿 李 佳 潘英杰 湯瑩琪

(1.中國計(jì)量大學(xué)生命科學(xué)院，浙江 杭州 310018；2.杭州市農(nóng)業(yè)農(nóng)村事務(wù)保障中心，浙江 杭州 310016)

魷魚生長周期較短、繁殖力較強(qiáng)，是一種可持續(xù)的海洋漁業(yè)資源[1]，同時也是一種高蛋白、低脂肪以及含有多種人體必需氨基酸等的高營養(yǎng)成分水產(chǎn)品[2]?！?020中國漁業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒》中的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示中國魷魚的遠(yuǎn)洋捕獲量已高達(dá)43.28萬t[3]，因?yàn)轸滛~的良好風(fēng)味以及高營養(yǎng)價值，其需求量也在極速增加，魷魚加工產(chǎn)業(yè)也因此進(jìn)入了高速發(fā)展階段。但中國魷魚加工的方式依舊處于粗放型階段，魷魚保鮮貯藏方式落后，加工模式單一，以及產(chǎn)品層次較低導(dǎo)致魷魚加工產(chǎn)業(yè)利潤較低[4]。魷魚加工過程中會產(chǎn)生內(nèi)臟、魷魚墨、魷魚皮、魷魚軟骨等大量加工副產(chǎn)物，通常被掩埋或者直接高溫蒸煮加工成魚蝦飼料。因此開發(fā)利用魷魚加工下腳料中的生物活性物質(zhì)，如黑色素、膠原蛋白、多不飽和脂肪酸等成為了研究熱點(diǎn)，其不僅可以減少資源浪費(fèi)以及環(huán)境污染，又極大地提升了魷魚制品的經(jīng)濟(jì)價值。文章擬從魷魚加工副產(chǎn)物中油脂的生物活性、提取、精制以及微囊化研究4個方面，對魷魚加工副產(chǎn)物中油脂的綜合開發(fā)利用進(jìn)行綜述，并展望其未來的研究方向和發(fā)展趨勢，以期為魷魚加工副產(chǎn)物中油脂的進(jìn)一步綜合利用提供依據(jù)。

1 魷魚油脂的生物活性

近年來，大量科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)魷魚中富含ω-3系多不飽和脂肪酸，其中二十碳五烯酸(Eicosapntemacnioc Acid, EPA)和二十二碳六烯酸(Docosahexaenoic Acid, DHA)不僅是人類生長發(fā)育所必需的營養(yǎng)物質(zhì)，且能調(diào)節(jié)血脂、抗動脈粥樣硬化、預(yù)防心腦血管疾病[5-6]；抗炎癥、提高免疫力[7]；抗腫瘤、降低癌癥風(fēng)險[8]；改善認(rèn)知障礙、治療神經(jīng)退行性病[9]；預(yù)防和治療視網(wǎng)膜疾病、治療青光眼等[10]。

1.1 魷魚肝油的生物活性

研究[11]表明，魷魚肝油脂肪酸比例與膳食脂肪酸推薦比例相似。廉桂芳等[12]以魷魚肝油為原料，通過構(gòu)建衰老小鼠模型和急性肝損傷小鼠模型對魷魚肝油的生理功能進(jìn)行了綜合評價，發(fā)現(xiàn)魷魚肝油能夠有效延緩小鼠臟器的退化過程，一定程度上改善肝臟、皮膚組織形態(tài)的病理癥狀，進(jìn)而起到抗衰老的作用。Moovendhan等[13]通過測定魷魚肝油的營養(yǎng)成分以及噻唑藍(lán)(Thiazolyl Blue Tetrazolium Bromide, MTT)細(xì)胞毒性試驗(yàn)研究魷魚肝油的體外抗癌活性，發(fā)現(xiàn)魷魚肝油與鯊魚、鱈魚等商品魚肝油具有相似的脂肪酸組成，且對肺癌細(xì)胞株(A59)有一定的細(xì)胞毒性作用，經(jīng)過進(jìn)一步純化與精制可作為一種治療肺癌的潛在藥物。綜上，魷魚肝油具有良好的生物活性，可作為功能食品及藥品開發(fā)的良好來源。

1.2 EPA和DHA的生物活性

DHA是視網(wǎng)膜、大腦等多種神經(jīng)系統(tǒng)膜磷脂的主要成分，主要存在于視網(wǎng)膜細(xì)胞和大腦前額皮質(zhì)中，對視力和大腦的短期記憶有一定影響。EPA是體內(nèi)前列腺素、白三烯的前體，EPA與DHA有著相似的結(jié)構(gòu)但生理作用存在差異。DHA主要影響大腦發(fā)育及智力，因此有著“腦黃金”之稱，而EPA對心腦血管防治有重要作用，故又稱為“血管清道夫”[14-15]。Che等[16]將從冰島刺參中提取得到的EPA和從魷魚籽中提取得到的DHA分別制備成二十碳五烯酸磷脂酰膽堿(EPA-PC)和二十二碳六烯酸磷脂酰膽堿(DHA-PC)，發(fā)現(xiàn)EPA-PC與DHA-PC能通過抑制β-淀粉樣蛋白(β-amyloid, Aβ)產(chǎn)生、降低炎性因子水平、抑制氧化應(yīng)激等進(jìn)而減輕高脂飲食的小鼠SAMP8的認(rèn)知損傷癥狀，且DHA-PC在改善記憶力與認(rèn)知功能方面優(yōu)于EPA-PC，此研究為DHA-PC與EPA-PC作為食品添加劑或功效成分治療阿爾茨海默癥(Alzheimer’s disease, AD)等神經(jīng)退行性疾病提供了理論依據(jù)。楊瑞利等[17]發(fā)現(xiàn)TG-DHA高含量脫腥金槍魚油可通過抑制肝臟中脂肪合成基因的表達(dá)，同時促進(jìn)脂肪氧化分解基因的表達(dá)，從而改善高脂飲食導(dǎo)致的脂代謝紊亂。

綜上，從魷魚、金槍魚等海洋生物中提取得到的EPA和DHA在改善認(rèn)知功能、學(xué)習(xí)記憶能力以及降低血脂等方面具有良好的功效，屬于功能性脂肪酸，可對其進(jìn)行進(jìn)一步開發(fā)利用，制備不同形式、種類的功效產(chǎn)品，擴(kuò)大其市場應(yīng)用范圍[18-19]。

1.3 魷魚油脂的市場利用現(xiàn)狀

魷魚毛油因富含DHA、EPA、?；撬岬榷喾N生物活性物質(zhì)以及高含量膽固醇(約為30 mg/g)，現(xiàn)已成為水產(chǎn)養(yǎng)殖的一種優(yōu)質(zhì)飼料添加劑[20]。此外，還可采用尿素包合法、低溫結(jié)晶法、酶法等富集魷魚毛油中的EPA和DHA[21]，制備高純度的EPA、DHA制劑，如魚油軟膠囊、膳食補(bǔ)充劑、嬰幼兒配方食品等[22-23]。隨著人們對ω-3系多不飽和脂肪酸的生物活性功能認(rèn)識的進(jìn)一步深入，從魚油中提取分離高純度的EPA和DHA等功能性脂肪酸已成為研究開發(fā)的熱點(diǎn)。

2 魷魚油脂的提取

2.1 油脂來源

2.1.1 內(nèi)臟 內(nèi)臟是魷魚在加工過程中產(chǎn)生的主要下腳料[24]，約占魷魚總重的15%～20%，魷魚內(nèi)臟具有較高含量的粗脂肪，約為20%～30%，且其具有與海魚魚肝油十分相似的脂肪酸組成[13]，其不飽和脂肪酸(Unsaturated Fatty Acids, UFA)含量高達(dá)73.77%，其中EPA占9.81%，DHA占23.61%[25]，表明魷魚內(nèi)臟具有極高的脂質(zhì)開發(fā)潛力，可作為EPA和DHA等功能脂肪酸的一種優(yōu)良藥食來源。但現(xiàn)階段研究主要集中在魷魚內(nèi)臟蛋白質(zhì)，而對魷魚內(nèi)臟脂肪的研究仍處于初級階段。

2.1.2 魷魚性腺 魷魚性腺中含有多種類型的脂肪酸，主要為不飽和脂肪酸，其相對含量高達(dá)72.26%，尤其是DHA含量占總脂的29.71%[26]。研究[27]發(fā)現(xiàn)，魷魚生殖腺磷脂可以有效減少多巴胺神經(jīng)元損傷、降低腦部血管損傷、緩解帕金森狀行為，從而起到抗帕金森病(Parkinson’s disease, PD)作用。卵巢和睪丸的平均脂肪含量為5.16%和1.76%，也可將其作為魚油提取的一種潛在來源。

2.1.3 魷魚皮 魷魚皮中含有多種脂肪酸，其中不飽和脂肪酸的相對含量高達(dá)72.84%，尤其是DHA含量占總脂的35.00%[28]。魷魚皮磷脂富含多不飽和脂肪酸，具有抗炎以及預(yù)防慢性炎癥相關(guān)疾病的作用[29]。但魷魚皮中油脂的含量僅為0.73%，因此并不適合作為提取魚油的最佳來源。

2.2 提取方法

油脂是油和脂肪的統(tǒng)稱，油脂提取系指通過蒸煮、壓榨、酶解等理化作用使原料組織和乳膠體結(jié)構(gòu)遭到破壞，加速油脂分子的熱運(yùn)動，從而使油脂從已被破壞的原料組織中分離出來[30]。傳統(tǒng)提油法有壓榨法、蒸煮法，而現(xiàn)階段常用的提取魷魚內(nèi)臟中的魚油的方法主要包括酶解法、淡堿水解法、超臨界CO2萃取法等[31]。常用油脂提取方法的優(yōu)缺點(diǎn)見表1。

表1 常用油脂提取方法的優(yōu)缺點(diǎn)比較

發(fā)展魚油的提取工藝關(guān)鍵在于提高提油率及魚油品質(zhì)，盡可能降低加工廢棄物對生態(tài)環(huán)境造成的不良影響。酶解法提取條件溫和，制得的油脂品質(zhì)較高，同時可以進(jìn)一步利用提油后的酶解液，增加了產(chǎn)品的附加值，是現(xiàn)階段較好的魚油提取方法[37]。酶解法提取魷魚內(nèi)臟油主要集中在單一蛋白酶的提取研究，而對復(fù)合酶提取魷魚內(nèi)臟油的研究鮮有報(bào)道，張麗娟等[30]選用中性蛋白酶和木瓜蛋白酶提取魷魚內(nèi)臟油，在m中性蛋白酶∶m木瓜蛋白酶為1∶2，pH 7.0、55 ℃下酶解5 h，內(nèi)臟提油率高達(dá)78.21%，此法的魷魚油脂提取率明顯高于單一蛋白酶法。

魷魚內(nèi)臟提油后，其水解液中含有豐富的多肽和氨基酸。研究[38-39]表明，將魷魚內(nèi)臟酶解液中的糖類物質(zhì)進(jìn)行美拉德反應(yīng)可制得魷魚風(fēng)味香精，這為魷魚加工副產(chǎn)物在食品調(diào)味劑的應(yīng)用提供了理論依據(jù)。王華軍[40]將提取油脂后的魷魚內(nèi)臟作為制備魷溶漿蛋白胨的原料，以魷溶漿蛋白胨為培養(yǎng)基氮源，對大腸桿菌、植物乳桿菌進(jìn)行培養(yǎng)評估，結(jié)果表明其可作為良好的微生物氮源來源。

3 魷魚油脂的精制

從原料中初步提取得到的魚油稱為粗魚油，又稱毛油。初提油脂一般存在色澤過深、有不良臭味、酸值較高等問題，是由其所含的游離脂肪酸、磷脂、色素、低分子醛等雜質(zhì)所導(dǎo)致。

魷魚內(nèi)臟粗提油由于過高的酸價易使其發(fā)生氧化酸敗，導(dǎo)致魚油品質(zhì)較差且難以貯藏；另一方面，魷魚內(nèi)臟粗提油的色澤較深，也嚴(yán)重限制了其市場應(yīng)用[41]。因此魷魚內(nèi)臟粗提油一般需要進(jìn)行進(jìn)一步的處理，即魚油的精制。魷魚內(nèi)臟油脂的精制工藝主要包括脫膠、脫酸、脫色、脫臭等，其中脫酸和脫色是關(guān)鍵步驟。

堿中和法是一種傳統(tǒng)的魚油精制方法，但直接使用此方法會使魚油的得率顯著降低(魚油幾乎全部轉(zhuǎn)化成皂腳)、生產(chǎn)成本上升，而物理蒸餾脫酸又對原料含磷量有一定要求且能耗大，因此對精制工藝進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化與尋找新的精制方法成為魚油精制產(chǎn)業(yè)發(fā)展亟待解決的問題[42]。林煌華等[41]采用堿煉法脫酸，活性白土分批脫色對魷魚內(nèi)臟毛油進(jìn)行精煉，以26°Bé的氫氧化鈉溶液為脫酸試劑，54 ℃下堿煉26 min后，酸價降低至(0.63±0.05)mg/g；以活性白土為脫色劑，添加量為3.7%時，88 ℃ 脫色60 min，脫色率高達(dá)(92.38±1.25)%，但此法并未給出魚油最終得率，所以無法判斷其是否具有良好的經(jīng)濟(jì)價值以及應(yīng)用前景。李道明[43]采用Lipase SMG1-F278N對高酸價魷魚油進(jìn)行脫酸并對脫酸工藝進(jìn)行優(yōu)化，在加酶量80 U/g底物油，n酶∶n底物為1.5∶1.0，反應(yīng)溫度30 ℃下，脫酸率達(dá)99.57%，建立了新型酶法脫酸技術(shù)體系，對脫酸副產(chǎn)物進(jìn)行進(jìn)一步處理得到了高純度的甘油三酯。

上述精制方法仍處于實(shí)驗(yàn)室階段，與實(shí)際的精制生產(chǎn)工藝仍存在一定差距，可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)條件及精深加工產(chǎn)品的不同而適當(dāng)調(diào)整其生產(chǎn)工藝，實(shí)現(xiàn)真正的產(chǎn)業(yè)化。魚油中含有大量多不飽和脂肪酸會影響其貯藏穩(wěn)定性，因此在精制過程中可通過充入氮?dú)饣蛱砑用缘愕忍烊豢寡趸镔|(zhì)來防止魚油的氧化，提升魚油產(chǎn)品品質(zhì)。同時由于生態(tài)環(huán)境的日益惡化，重金屬等有毒物質(zhì)很容易通過水?dāng)U散到浮游植物、海洋生物體內(nèi)，進(jìn)而造成從海洋生物中提取得到的魚油被污染，因此在魚油的研究中要嚴(yán)格控制產(chǎn)品安全問題，在生產(chǎn)過程中也應(yīng)注意保護(hù)環(huán)境，倡導(dǎo)綠色生產(chǎn)。

4 魷魚油脂的抗氧化技術(shù)

魷魚肝油中富含多不飽和脂肪酸，具有高度的不飽和性，極易受空氣、光照及金屬離子等影響發(fā)生自動氧化致使油脂劣變，產(chǎn)生過氧化物和刺激性氣味，并失去原有的生物活性和營養(yǎng)價值，降低魚油品質(zhì)，縮短產(chǎn)品貨架期[44-45]。同時魚油本身的魚腥味和水不溶性也極大地限制了魚油在食品和藥品領(lǐng)域中的進(jìn)一步應(yīng)用。因此在魚油產(chǎn)品的研發(fā)過程中應(yīng)選擇適合產(chǎn)品特性的維穩(wěn)性技術(shù)，使魚油的生物活性得到有效保護(hù)，提高魚油的生物利用度是開發(fā)魚油產(chǎn)品面臨的巨大挑戰(zhàn)[46]。目前常用的抗氧化方法主要有嚴(yán)格控制貯藏條件、添加天然或合成抗氧化劑、微膠囊化等[47]。

4.1 微膠囊化技術(shù)在魚油抗氧化中的應(yīng)用

曹少謙等[46]以阿拉伯膠/β-環(huán)糊精/玉米糖漿(m阿拉伯膠∶mβ-環(huán)糊精∶m玉米糖漿=2∶1∶6)為壁材，芯壁比為32%、固形物含量為25%時制得的魚油微粉包埋率為92.66%，經(jīng)微膠囊化后，魚油的抗氧化性與貯藏穩(wěn)定性明顯優(yōu)于添加抗氧化劑的，表明采用微膠囊化技術(shù)能有效防止魚油氧化變質(zhì)。微膠囊技術(shù)還能維護(hù)魚油的生物活性，掩蓋魚油的不良腥味，延長魚油貨架期，同時微膠囊的緩釋作用可提高其生物利用度，賦予魚油新的優(yōu)良特性，還能作為相關(guān)食品的營養(yǎng)強(qiáng)化劑，不僅擴(kuò)大了產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域，還提高了產(chǎn)品的商業(yè)價值[48]。

常用的微膠囊化方法有噴霧干燥法、擠壓法、流化床包衣法和脂質(zhì)體包封法等。噴霧干燥法因其干燥時溶劑能夠從液滴中迅速蒸發(fā)，操作簡單且操作溫度低，增溶效果優(yōu)，制得的產(chǎn)品品質(zhì)優(yōu)良而被廣泛應(yīng)用于食品及藥品等領(lǐng)域[49]。江連洲等[50]以深海魚油為芯材，采用超聲技術(shù)制備了深海魚油納米乳，并采用噴霧干燥、微波干燥、真空冷凍干燥3種干燥工藝進(jìn)一步制備了魚油微膠囊，結(jié)果表明噴霧干燥工藝制備的魚油微膠囊包埋率高達(dá)95.54%，且產(chǎn)品的外觀、體內(nèi)釋放等性能優(yōu)于其他兩種干燥工藝。因此噴霧干燥在功能食品、藥品領(lǐng)域具有更廣闊的應(yīng)用前景。林彩平等[51]采用噴霧干燥法，選用壁材比例(m辛烯基琥珀酸淀粉酯HI-CAP100∶m環(huán)糊精)92∶23為復(fù)合壁材，將壁材與魷魚肝油先進(jìn)行預(yù)乳化處理，再進(jìn)行高壓均質(zhì)，得到的乳液濃度為21%，在噴霧進(jìn)風(fēng)溫度為171 ℃下制備得到魷魚肝油微膠囊，其包埋率高達(dá)94.09%，但此法制備的微膠囊容易產(chǎn)生凹陷，可能是壁材支撐強(qiáng)度較弱所致，后續(xù)可對壁材材料進(jìn)行篩選。李楊等[52]將麥芽糊精分別與豌豆分離蛋白、大豆分離蛋白和乳清分離蛋白進(jìn)行復(fù)合作為復(fù)合壁材，先將乳液進(jìn)行微射流處理得到更為均勻、穩(wěn)定的乳液，再進(jìn)行噴霧干燥，發(fā)現(xiàn)采用大豆分離蛋白制備出的微膠囊熱穩(wěn)定性最高，乳清分離蛋白制備的微膠囊包埋率(95.34%)、氧化穩(wěn)定性及乳化活性等顯著高于其他兩種蛋白，后續(xù)可進(jìn)一步優(yōu)化以乳清分離蛋白與麥芽糊精為復(fù)合壁材的微囊制備條件，以期獲得性能更為優(yōu)良的微膠囊產(chǎn)品。

微膠囊技術(shù)的發(fā)展關(guān)鍵在于提高包封率，提高功效成分的生物利用度以及增強(qiáng)產(chǎn)品的貯藏穩(wěn)定性。因此，可以通過尋找新型制備方法、優(yōu)化制備工藝條件彌補(bǔ)現(xiàn)有微膠囊技術(shù)中存在的不足，使用新型壁材及其他輔料從而優(yōu)化產(chǎn)品性能，尋找產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)而使魚油產(chǎn)品能實(shí)現(xiàn)從基礎(chǔ)研究到產(chǎn)業(yè)化的飛躍。

4.2 抗氧化劑在魚油抗氧化中的應(yīng)用

根據(jù)其來源，抗氧化劑可分為天然抗氧化劑與人工合成抗氧化劑兩大類。常用的合成抗氧化劑有叔丁基-4-羥基茴香醚(Butyl hydroxyanisole, BHA)，2,6-二叔丁基對甲酚(Butylated hydroxytoluene, BHT)，特丁基對苯二酚(Tert-butyl hydroquinone, TBHQ)等。Yang等[53]采用斑馬魚胚胎毒性試驗(yàn)，研究BHA、BHT、TBHQ及2，2’-亞甲基雙(6-叔丁基-4-甲基苯酚)(A02246)對斑馬魚胚胎的毒性作用，結(jié)果表明4種抗氧化劑均可降低斑馬魚的胚胎孵化率，且可顯著降低斑馬魚的心率和體長，延緩斑馬魚的胚胎早期發(fā)育，但對斑馬魚存在發(fā)育毒性作用。因此BHA、BHT等合成抗氧化劑因其安全性問題在食品、醫(yī)藥上的應(yīng)用也受到了限制。

茶多酚、黃酮類物質(zhì)、迷迭香等天然抗氧化劑因安全性高、毒副作用小、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，在魚油抗氧化中得到了越來越多的應(yīng)用。劉汝萃等[54]在禹王制藥的自制魚油中分別加入一定量的茶多酚、蜂膠、天然維生素E與迷迭香提取物，并在不同溫度下加熱，以魚油過氧化值作為試驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)而判斷不同抗氧化劑的抗氧化作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn)茶多酚、天然維生素E、迷迭香提取物能有效抑制魚油氧化過程。但天然抗氧化劑在實(shí)際應(yīng)用中仍存在諸多限制，如茶多酚油溶性差、黃酮類物質(zhì)具有不良臭味，天然抗氧化劑添加到魚油中是否會產(chǎn)生毒害作用也尚未闡明[55]。

5 展望

魷魚肝油作為一種新型的海洋功能性油脂，具有極高的市場價值，然而其大多數(shù)研究仍只停留在油脂提取的條件優(yōu)化之類的初級階段，應(yīng)加快推進(jìn)魷魚肝油資源開發(fā)利用研究，制備高包埋率的魷魚油微膠囊進(jìn)而擴(kuò)大魷魚油脂的應(yīng)用范圍；應(yīng)加強(qiáng)對魷魚內(nèi)臟油脂綜合開發(fā)利用關(guān)鍵技術(shù)工藝的探索，實(shí)現(xiàn)對魷魚油脂資源的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)；可進(jìn)一步對魷魚加工副產(chǎn)物所含的功能性脂肪酸及其他營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行深入研究，開發(fā)相應(yīng)的以二十碳五烯酸、二十二碳六烯酸等功能性脂肪酸為主要生物活性成分的功能性食品等，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)低附加值的魷魚加工副產(chǎn)物轉(zhuǎn)變?yōu)楦吒郊又档聂滛~深加工產(chǎn)品。