王元好，马岩，袁起新，苏宣毓

（1.中冠生物科技（珲春）有限公司，吉林珲春133300；2.加州大学圣克鲁兹分校，美国加利福尼亚州95064）

南极磷虾属于甲壳动物，一般分布在南纬度以南的环南极海域[1]，因此被称为南极磷虾（Euphausia superba），是全球单一物种蕴藏量最大的生物资源[2]。南极磷虾营养丰富，富含蛋白质、不饱和脂肪酸、磷脂、虾青素、甾醇、维生素等成分，新鲜的南极磷虾肌肉中约含蛋白质16.31%，粗脂肪1.30%，矿物质2.76%，水分74.69%[3]。南极磷虾产自洁净南极海洋，资源储量极其丰富且浑身是宝，具有打造我国第二个远洋渔业和海洋生物战略性新兴产业的巨大潜力[4]。南极磷虾作为一种十分重要的渔业资源正受到越来越多国家的关注，利用磷虾肌肉蛋白、酶、脂类等活性成分开发的产品也越来越多[5]。

研究发现，南极磷虾油中富含磷脂、Omega-3多不饱和脂肪酸，特别是二十碳五烯酸（eicosapentaenoic acid，EPA）和二十二碳六烯酸（docosahexaenoic acid，DHA），并且EPA和DHA多与磷脂结合[6]。由于具有这种特殊结构，磷虾油和其它海洋油脂相比，更易为人体吸收，生物利用度更高[7]。此外，磷虾油中还富含虾青素、甾醇、维生素等成分，这些成分对于人体健康具有特殊作用，在预防心脑血管疾病、脑部认知、抗氧化和关节炎等方面都有一定的疗效[8-10]。本文将总结介绍近年来国内外南极磷虾油的提取制备技术及其生理功能的研究进展，为我国南极磷虾油产品的开发利用提供依据。

1 南极磷虾油的制备技术

南极磷虾油主要包括甘油酯、磷脂、Omega-3多不饱和脂肪酸、胆固醇及虾青素等成分，由于虾青素和不饱和脂肪酸等属于热敏性物质，并且磷脂易于乳化，因此不适合采用传统的提取方法，如压榨法、蒸煮法等，目前南极磷虾油提取中最常用的方法为有机溶剂浸提法、超临界二氧化碳萃取法、酶辅助提取法等[11]；由于原料形式不同，包括冷冻磷虾、新鲜磷虾、磷虾粉等不同形式，因此提取出来的虾油的组成也不尽相同。

1.1 有机溶剂浸出法

有机溶剂浸出法是最常用的油脂提取方法，南极磷虾油提取常用的溶剂包括氯仿、甲醇、乙醇、乙酸乙酯、石油醚、正己烷、二氯甲烷等，可以采用单一溶剂法、混和溶剂法、组合溶剂提取法等进行磷虾油的提取。

单一溶剂提取时，乙醇是最常用的有机溶剂，乙醇极性较强，对于南极磷虾油脂的浸提效率较高，并且得油率也高。赵传凯等[12]从南极磷虾粉中提取虾油，分析了7种有机溶剂提取率，并通过单因素试验和正交试验，确定无水乙醇可为南极磷虾油脂的最佳提取试剂，当提取温度为65℃，时间为3 h，料液比为1∶9（g/mL）时，可获得最高提取率为19.60 g/100 g（干基）。王玥玮等[13]以南极磷虾为原料，以无水乙醇为提取液，结合超声波辅助提取技术，对磷虾油进行提取研究。通过单因素及正交试验确定了南极磷虾油的最佳提取工艺，即时间 3 h，温度 35 ℃，料液比 1 ∶7（g/mL），功率130 W，磷虾油得率为16.3%。徐洋等[14]以采肉后的虾壳干燥粉末为原料，在对比选择干燥方法（冷冻干燥）、提取溶剂（95%乙醇）、粉碎程度（60目以上）的基础上，通过正交试验优化确定其最佳提取条件为：提取温度 50℃，提取时间 30 min，料液比 1∶9（g/mL）。在此方案下，虾油的得率达到12.64%左右。张晓慧等[15]以南极磷虾粉为原料，以乙醇为唯一有机溶剂对磷虾油提取，通过单因素试验确定最佳提取条件为：95%乙醇，料液比为 1 ∶7（g/mL），浸提时间 120 min，搅拌速率1 000 r/min，磷虾油提取率为14.4 g/100 g。除使用乙醇作用提取溶剂外，孙甜甜等[16]利用正己烷从冷冻的南极磷虾中提取油脂。但由于冷冻南极磷虾含有大量的水分，正己烷与水不互溶，在提取的过程中会发生严重的乳化现象，导致油脂得率较低。由于单一溶剂工艺简单，后续溶剂脱除及溶剂回收易于操作，适用于工业化生产，并且基于企业生产成本和食品安全角度的考量，目前国内磷虾油生产企业多以乙醇作为提取溶剂进行磷虾油生产。

为了进一步提高浸提效率，可以采用混和溶剂方法进行提取。崔秀明等[17]利用正己烷和乙酸乙酯的混和溶剂从干燥南极磷虾粉中提取油脂，在最优工艺条件下，油脂得率为14.8%（以干燥虾粉计）。曹文静等[18]采用正己烷-无水乙醇混合溶剂直接从冷冻南极磷虾中提取磷虾油，得油率为（2.78±0.04）%，总油提取率为（89.1±0.8）%。Gigliotti等[19]利用丙酮和乙醇提取南极磷虾油脂，二者的油脂提取率较高，且油脂中不饱和脂肪酸含量也较高，极性非磷脂类占64%～77%，甘油三酯仅占1%～3%。但是丙酮、氯仿和甲醇等有机溶剂的毒性较大，并且混合溶剂法在后续溶剂回收过程比较复杂，产业化难度大，因此不适合作为工业生产食用油的提取剂。

采用组合溶剂提取法，通过两步甚至三步不同溶剂组合使用，通过极性溶剂与非极性溶剂间的互补，提高油脂提取率。Sampalis等[20]先后采用丙酮、乙醇分两步提取南极磷虾油，获得了较高的提取率。谢丹[21]开发了一种分级提取南极磷虾油的工艺，以全脂磷虾粉为原料，依次以丙酮、己烷、乙醇为提取溶剂进行三级分级提取，提取得到的虾油磷脂含量分别为2.39、35.02、62.79 g/100 g，EPA和DHA总含量分别占总脂肪酸质量的11.52%、26.17%、41.39%，并且3种分级虾油中的虾青素、生育酚、维生素A和胆固醇的含量差异显著。组合溶剂提取法一定程度上提高了提取率，增加了南极磷虾油产品的多样性，但是由于操作的复杂性，目前不适于产业化生产。

1.2 超临界萃取/亚临界萃取法

近年来，超临界流体萃取在天然活性物质提取方面所展现的能力和优越性吸引了油脂加工行业的注意力。最常见的超临界萃取溶剂CO2具有无毒、价廉易得、临界温度接近室温并且临界压力不太高等优点，但是超临界CO2萃取法无法有效提取磷脂[22]，添加5%～20%的乙醇作为夹带溶剂，由于CO2和极性夹带剂的共同作用，可以将脂质中的中性脂和极性脂较完全地提取出来，可以增大超临界CO2磷脂的溶解度，提高脂质得率[23]。

Bruheim等[24]采用超临界 CO2流体技术，以20%的乙醇作为夹带剂提取南极磷虾油，在提取之前不需去除南极磷虾的水分，效率可达乙醇提取的1.2倍，但是需要在脂质提取前，在超过50℃条件下热钝化样品的脂肪酶，这样可以避免酯键的水解和减少样品中的游离脂肪酸，但也会导致热敏性南极磷虾肌肉蛋白质的变性。孙甜甜等[25]采用超临界萃取方法，以20%乙醇为极性夹带剂萃取，在压力25 MPa，萃取温度50℃，萃取3 h，CO2流量20 L/h条件下，获得磷脂含量为（34.9±1.84）%的磷虾油，得率为16.66%，与溶剂萃取法的得率相近。赵福江等[26]先用乙醇喷洒磷虾粉，再进行超临界CO2萃取，获得磷虾油，磷脂含量为37%～42%，EPA13%～18%，DHA 8%～12%，虾青素0.12%～0.13%，得率为12%～18%。Ali-Nehari A等[27]先用超临界CO2萃取，萃余物用95%乙醇提取，虾油磷脂纯度可以达到42.7%。

亚临界萃取技术是利用亚临界流体为萃取剂，提取天然产物的一种技术。有研究者[28]尝试使用亚临界丁烷制备南极磷虾脂质，在最优条件40℃、1.0 MPa的条件下动态提取120 min，脂质得率高达81.84%，南极磷虾油产品中的磷脂含量为28.7%。但是，同超临界萃取一样，设备成本高昂，操作条件严苛，亚临界流体萃取很难实现较大产量的工业化。

1.3 酶辅助提取法

生物体中的脂质通常以脂蛋白、脂多糖等“油体”形式存在，酶辅助提取法是利用机械破碎，采用各种酶来酶解油料的细胞壁或者脂小体的蛋白膜，从而最大程度地使油脂释放、聚集并使低变性蛋白易于回收的方法[29]，具有提取条件较温和、能耗低、油脂品质高等优势。

徐晓斌等[29]添加0.2%复合蛋白酶，南极磷虾油提取率为97.77%。于海宁等[30]利用南极磷虾自有的自溶酶体系，结合采用木瓜蛋白酶对南极磷虾油进行提取，结果表明南极磷虾自溶作用有利于南极磷虾油的提取，木瓜蛋白酶结合自溶酶体系共同作用可取得最佳提取效果。以EPA和DHA的质量分数之和为检测指标，在最佳提取工艺条件下提取的虾油，EPA和DHA质量分数之和为75.77%。徐海军[31]采用南极磷虾为原料，通过正交试验确定水酶法提取南极磷虾油复合酶最优配比为中性蛋白酶添加量0.5%、木瓜蛋白酶添加量0.3%、风味蛋白酶添加量0.2%。通过响应面分析法确定水酶法提取南极磷虾油的最佳工艺，即复合酶添加量为0.42%，液料比值为6.8 mL/g，酶解时间为3.1 h，酶解温度为50.8℃，此时南极磷虾油油得率达到3.89%。Zhou等[32]使用0.16%复合酶，在45℃条件下酶解2.9h，磷虾油提取率可以达到86.02%。Wang等[33]研究了6种酶包括木瓜蛋白酶、复合蛋白酶、酸性蛋白酶、中性酶、胰酶、碱性蛋白酶对于南极磷虾油提取得率和品质的影响，提取溶剂为乙醇和石油醚，结果表明，采用碱性蛋白酶和复合酶得率较高，分别为5.29%和4.90%，并且利用碱性蛋白酶，磷虾油中的磷脂、虾青素、生育酚、维生素A及不饱和脂肪酸的含量更高。酶法虽然具有条件温和的优点，但是生物酶价格昂贵，生产成本高，反应时间长，不利于大规模生产。

2 生理功能

由于南极磷虾油中富含磷脂型Omega-3不饱和脂肪酸、虾青素、维生素E、甾醇等多种有益成分，作为一种新的膳食补充剂南极磷虾脂质正越来越受到欢迎。

2.1 预防心脑血管疾病

有研究表明[34]，适量补充Omega-3不饱和脂肪酸，维持血液中较高浓度的EPA和DHA水平，可以调节血脂，预防心脑血管疾病，在连续补充4周磷虾油长期试验中，受试者血浆中EPA的浓度高于鱼油受试组；Sun等[35]的研究发现，以猪油为基础的高脂饲料喂养C57BL/6J小鼠，进行为期12周的磷虾油喂食，记录小鼠体重和进食量，并测定C57BL/6J小鼠血清脂质代谢，实验结束后进行小鼠糖耐量实验（glucose tolerance tests，GTTs）和病理学分析。结果表明与对照组相比，喂食磷虾油组的小鼠体重增加较少，脂肪在肝脏等组织中的积累较少。高脂饮食可显著降低高脂饮食引起的血脂异常。有研究表明[36]，在磷虾油对小鼠高脂血症肠道菌群结构的影响实验中，磷虾油可以引起肠道微生物菌落结构的改变，从而降低高脂血症。

2.2 抗癌作用

Jayathilake等[37]研究发现，南极磷虾油提取物可以抑制大肠癌细胞HCT-15、SW-480和Caco-2的增殖并诱导其凋亡。研究发现[38]，磷虾油作用于人体骨肉瘤细胞，可在72 h时抑制64%的细胞增殖，而鱼油则没有明显变化。磷虾油的抑制作用相当于0.5、1 μmol/L阿霉素（一种临床常用的OS治疗药物）。这些结果表明，磷虾油可以与标准的临床实践相结合来控制原发性肿瘤的生长。Zheng等[39-40]分离并鉴定了南极磷虾油中存在反式 EPA（E-EPA）和反式 DHA（E-DHA），并鉴定出二者对癌细胞株 U937、K562、SMMC-7721、PC-3、MDA-MB-231、HL60和MCF-7呈现了较高的抑制活性，且效果优于商品化鱼油中的Z-EPA和Z-DHA。可能的机制为南极磷虾反式DHA可显著下调MCF-7的迁移及侵袭能力，随着DHA浓度的增加，在MCF-7细胞中CD95i与Caveolin-1的相互作用也随之增强，而且CD95i与Caveolin-1的相互作用增强会抑制FAK/SRC/PI3K/AKT信号通路，并最终使MMP2的表达下调，从而抑制细胞的迁移及侵袭。这些研究结果表明，南极磷虾油可能在抗癌治疗方面具有良好前景，但目前南极磷虾油所展示的强大抗癌作用机理尚不明确，推测可能由于多种生理活性物质的协同作用所致，还需要更多的体内实验证实并阐述潜在的分子作用机制。

2.3 改善脑部机能

动物学实验以及人体实验已经证明，Omega-3不饱和脂肪酸具有保护大脑健康的作用，可以提高大脑的记忆功能、学习功能、认知功能、反应力、注意力以及精神情绪[34]。通过研究D-半乳糖致衰老小鼠食用磷虾油能增强神经认知功能发现[41]，喂食剂量100mg/（kg·d）～600 mg/（kg·d）的南极磷虾油40 d可以显著改善与大脑认知相关的Celsr3和Ppp1r1b基因表达上调，这有助于大脑发育、学习和记忆行为过程，Morris水迷宫实验证实，南极磷虾油能够显著减少大鼠寻找平台潜伏期时间并且增加垮台次数和目标区域游泳时间所占比例。同时，磷虾油对衰老小鼠的氧化应激生物标志物有显著改善（P＜0.05），血清超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD） 和谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）水平升高。Laura等[42]研究发现服用磷虾油剂量为300 mg/kg的对戊四唑癫痫小鼠与棕榈油对照组相比，抽搐行为明显延迟，生存时间略有延长，因此，磷虾油可能作为抗癫痫药物的补充剂。此外，Konagai等[43]研究发现健康老年男性在摄入南极磷虾油12周后，认知功能有所提高。

2.4 运动健康

抗阻训练被认为是增长肌肉体积、力量和耐力的最有效的方法，研究发现，哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）转导通路在调节骨胳肌体积方面具有重要作用[44]。Georges等研究发现[45]，在双盲、安慰剂对照研究中，接受抗阻训练的受试者每天服用3 g磷虾油或安慰剂，每人参加为期8周的抗阻训练计划。在第0周和第8周结束时，集体评估最大力量、峰值功率和感知恢复率。结果发现，磷虾油能够显著刺激mTOR信号传导和控制，这表明磷虾油对于抗阻训练具有促进作用。

3 总结

目前南极磷虾油的提取方式包括溶剂提取法、超临界二氧化碳萃取法、酶辅助提取法等，因为有机溶剂法，操作简单，对设备要求不高，国内企业多以南极磷虾粉为原料，以有机溶剂特别是以乙醇为主要提取溶剂提取磷虾油。南极磷虾油由于对人体具有多种生理功能，拥有广阔的应用前景，越来越多地受到市场关注，相信在今后会有更广阔的应用前景。