魚油提取、多不飽和脂肪酸富集及

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

(1. 上海海洋大學食品學院，上海 201306；2. 上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗技術研究院國家食品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心，上海 200233；3. 上海水產(chǎn)品加工及貯藏工程技術研究中心，上海 201306；4. 農(nóng)業(yè)部水產(chǎn)品貯藏保鮮質(zhì)量安全風險評估實驗室〔上?！?，上海 201306)

油脂是人類生命活動不可缺少的組成部分，是能量和脂肪酸的重要來源，也是多種維生素的載體和保護劑[1]。魚油作為一種從海洋或淡水魚類中提取的油脂，由于具有較好的營養(yǎng)保健等功能，近年來備受關注。脂肪酸作為魚油中的主要營養(yǎng)物質(zhì)，根據(jù)碳氫鏈飽和程度，通常劃分為飽和脂肪酸(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值，被大眾廣泛認同。

研究表明，Omega-3脂肪酸對脂代謝和骨代謝有促進作用[3]、對神經(jīng)元有強化作用[4]、可改善脂肪肝[5]等。魚油中富含用于營養(yǎng)補充的Omega-3脂肪酸，是EPA和DHA的天然來源，其多不飽和脂肪酸含量高于其他陸生動物，且魚油的有效成分越高，其保健作用越好。文章擬對魚油的提取工藝、多不飽和脂肪酸富集方法、DHA和EPA的保健功能進行闡述，并對未來魚油行業(yè)的發(fā)展進行展望，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，通過將原料進行擠壓來提取油脂，但其提油率低，浪費嚴重，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 ℃，水解時間55 min、加鹽量為KNO336 g/dL、鹽析10 min。王學文等[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，當蒸煮溫度為85 ℃，蒸煮時間為40 min時，出油率為74.52%，過氧化值為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進行鹽析。其具有操作簡單、價格低廉、提油率較好等優(yōu)點，但水解后的廢棄物會對環(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)量分數(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進行提取，常用的有機溶劑有氯仿、乙醇、石油醚等。該方法操作簡便、價格低廉，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械振蕩波，超聲波輔助提取通過機械效應、空化作用和熱效應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。汪學榮等[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、超聲時間10 min下，提油率達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，具有反應條件溫和、提取效率高、環(huán)保等特點。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，其具有提取率高、品質(zhì)優(yōu)良、無溶劑殘留、萃取精確易控、快速簡便和不改變萃取物性質(zhì)等優(yōu)點，但對設備要求高，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 復合提取法

復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。常見的幾種復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，從而可以用過濾的方法除去尿素與包合脂肪酸形成的絡合結(jié)晶體[27]。該法具備高效、易操作、成本低廉等優(yōu)點，但需要低溫設備。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，用尿素包合法對魚油中EPA和DHA進行富集，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，具有操作簡單、安全的特點。羅慶華等[31]采用低溫結(jié)晶法對鳡魚內(nèi)臟油中多不飽和脂肪酸的富集工藝進行優(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]對沙丁魚油進行多不飽和脂肪酸的富集，得到最高的PUFA濃縮物超過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條件溫和，單一選擇性強的特點，而且能減少對環(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3 h，水油質(zhì)量比1.0∶1.7，此時甘油酯中DHA含量為35.55%。Valverde等[34]使用異丁醇和1-丁醇作為酰基受體，分別通過金槍魚和沙丁魚油的醇解來生產(chǎn)富含DHA和EPA的?；视?。醇解反應由lipases Lipozyme?TL IM和lipase QLG催化，因為這些脂肪酶分別顯示出對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]通過皺紋念珠菌脂肪酶(CRL)催化水解，在鮭魚油的甘油酯級分中富集了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，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不同來進行所需物質(zhì)的收集，也是目前工業(yè)生產(chǎn)常用的一種方法。其具有操作所需時間短、溫度低、高效的優(yōu)點，但花費成本較高。為提高富集效率，通常會進行多級分子蒸餾。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下進行3級分子蒸餾。曹少謙等[38]采用尿素包合和分子蒸餾相結(jié)合的方法對EPA和DHA進行富集，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 ℃、進料速率3 mL/min。聯(lián)合采用尿素包合和二級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]通過對沙丁魚油和甘油進行酶促甘油酸分解制得?；视突旌衔?單?；视?7%)，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?；视?。在UIC KDL 5系統(tǒng)中進行逐步短程蒸餾處理(真空0.1 Pa，進料流量1.0 mL/min)：第一次蒸餾于110 ℃的蒸發(fā)器溫度下進行，在優(yōu)化的溫度155 ℃下進行第二次蒸餾；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氣體無毒，不易燃，價格低廉，易于去除，該產(chǎn)品環(huán)保，要求相對溫和的溫度和壓力[40]。該提取過程是在密閉室中進行，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備對裂殖壺菌OUC168菌粉進行油脂萃取，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超臨界萃取技術提取藍圓鲹魚油，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)藥保健領域的應用

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)均顯著低于對照組，說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 預防心臟病

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

3.3 促進嬰兒生長發(fā)育

EPA和DHA是長鏈脂肪酸，對胎兒具有健康益處。Yan等[48]為了探究EPA和DHA對孕婦胎兒肌肉發(fā)育和能量平衡的影響，在整個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，對小鼠胚胎和后代進行樣品采集和處理。結(jié)果表明EPA和DHA未來可能被建議作為治療多種病理生理疾病(主要是兒童肥胖)并為后代提供長期代謝益處的治療選擇。Von等[49]認為EPA和DHA的血液水平反映了飲食攝入量和其他變量，并且最好通過有據(jù)可查的標準化分析方法(HS-Omega-3Index?)評估為紅細胞中的百分比。每個人的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險增加、腦容量減少，認知障礙，并加速發(fā)展為癡呆癥、精神病、復雜的腦功能受損以及其他相關因素相關流行病學研究中的大腦問題相關。

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對單核細胞炎癥反應具有不同的作用，而DHA在減弱促炎性細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)和技術支撐。隨著生活水平及認知水平的逐步提高，魚油作為一種保健食品也越來越受到青睞。目前對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逐漸趨向于復合工藝方法，復合方法可以集中優(yōu)勢、補足短板，獲得高品質(zhì)的魚油。魚油具有易氧化的特性，如何增強魚油的抗氧化特性也成為了一種新的研究趨勢，相信未來魚油會在食品行業(yè)有更好的應用前景。