南極磷蝦資源綜合利用研究現狀

馮迪娜，袁玥，蘇學鋒，朱曉麗，王元好

（遼寧省大連海洋漁業集團公司，遼寧大連116113）

南極磷蝦資源綜合利用研究現狀

馮迪娜，袁玥，蘇學鋒，朱曉麗，王元好

（遼寧省大連海洋漁業集團公司，遼寧大連116113）

南極磷蝦的資源量非常豐富，具有巨大的商業開發和利用價值。南極磷蝦的蛋白、脂肪、外殼可以開發成高附加值的生物產品，如活性多肽、蛋白酶、磷蝦油、蝦青素以及殼聚糖。本文綜述了近幾年開發這些高附加值產品的生產工藝和研究進展，為企業綜合開發利用南極磷蝦資源提供參考。

多肽；蛋白酶；南極磷蝦油；蝦青素；甲殼素

南極磷蝦含有豐富的蛋白質，是一種優質的蛋白質資源[1]。同時，南極磷蝦的脂肪含量可觀，并富含磷脂型EPA、DHA，具有較好的醫藥保健功能[2]。此外，南極磷蝦的蝦青素、甲殼素也可以開發成高附加值的海洋生物產品，具有巨大的開發和利用價值。近年來，我國學者對南極磷蝦的綜合利用方面開展了大量的科學研究，本文將以南極磷蝦為原料對開發南極磷蝦蛋白活性肽、南極磷蝦油、蝦青素、甲殼素的生產工藝及研究進展作一綜述，旨在為我國生產企業開發南極磷蝦資源提供參考。

1 南極磷蝦蛋白的開發工藝

1.1 活性多肽

據報道，許多動植物的水解蛋白和氨基酸都具有抗氧化性[3]，分子量在3 ku～10 ku的磷蝦多肽比天然抗氧化劑VE的清除自由基能力強。除此之外，南極磷蝦蛋白肽對金黃色葡萄球菌還具有明顯的抑制作用[4]。目前，蛋白肽的制備一般有化學水解法和酶解法，其中，酸堿法由于加工環境惡劣，反應條件劇烈使氨基酸受損嚴重，很少被用來制備供人類食用的水解蛋白。最常見的方法是利用蛋白酶水解來制備蛋白肽，通過酶解將蛋白質降解為多肽、寡肽、二肽、游離氨基酸等。

王繼宏等[5]利用復合酶（胰蛋白酶、中性蛋白酶）篩選了制備南極磷蝦抗氧化肽的酶解條件，以得到高效的抗氧化多肽制品。結果表明，在復合酶作用下酶解6 h制得的多肽抗氧化能力最強。李明杰等[6]采用正交試驗方法優化了南極磷蝦肽的提取工藝，得到了最佳的料液比、加酶量、酶解溫度、酶解pH以及酶解時間，水解度高達24.7%。經噴霧干燥得到的酶解液粉末具有良好的清除自由基能力。

1.2 蛋白酶

南極磷蝦擁有獨特的消化系統，其體內的酶系統能夠降解各種蛋白質，是至今發現的分解蛋白質最強的酶生產者[7]。此外，南極磷蝦蛋白酶還具有清除壞死組織、加速傷口愈合的作用[8]。研究人員已從南極磷蝦中分離出8種蛋白酶，包括3種絲氨酸類胰蛋白酶（TLⅠ，TLⅡ和TLⅢ）、兩種羧肽酶A（CPAⅠ和CPAⅡ）、兩種羧肽酶B（CPBⅠ和CPBⅡ）和一種絲氨酸類凝乳蛋白酶（CL）[9]。

然而，目前對南極磷蝦蛋白酶的開發利用仍處于實驗室的基礎研究階段。田鑫等[10]利用硫酸銨分級沉淀、疏水層析、離子交換層析等方法從解凍后的南極磷蝦體內分離純化出了胰蛋白酶，并對胰蛋白酶的酶學性質以及酶學動力學和抑制動力學進行了相關研究。杭虞杰等[11]通過硫酸銨分級沉淀、陰離子交換層析、凝膠層析的方法從新鮮的南極磷蝦體內分離純化出類胰蛋白酶，并發現苯甲基磺酰氟（PMSF）、大豆胰蛋白酶抑制劑（SBTI）、對甲苯磺酰基賴氨酸氯甲基酮（TLCK）對該酶的活性具有較強的抑制作用。

2 南極磷蝦油的提取工藝

南極磷蝦脂肪含量約占干重的16%～20%[12]，不飽和脂肪酸含量高，其中EPA、DHA含量可占脂肪酸總量的18%和14%左右[13]。此外，南極磷蝦中磷脂含量也十分可觀，而且多不飽和脂肪酸EPA和DHA主要以磷脂形式存在，相比于魚油中以甘油三酯或脂肪酸乙酯型式存在的EPA和DHA，生物利用率更高，更易被人體所吸收，被稱為海洋卵磷脂。正是由于南極磷蝦脂肪的獨特性為南極磷蝦油制品的商業化開發提供了良好的基礎。

南極磷蝦油的提取原料主要分為兩類，一類為冷凍的南極磷蝦，一類為南極磷蝦干粉。曹文靜等[14]采用正己烷-無水乙醇混合溶劑直接從冷凍的南極磷蝦中提取南極磷蝦油，結果表明在最佳的料液比、提取時間以及攪拌速率下，得油率為2.78%，EPA與DHA含量較高分別為13.6%和17.4%。但是利用正己烷-無水乙醇提取的南極磷蝦油酸值與水分含量都偏高，達不到食用標準。另一種方式是在有機溶劑提取前向南極磷蝦中加入堿性蛋白酶與中性蛋白酶，使蛋白與脂肪進行分離再進行磷蝦油的提取。這種方式提取的南極磷蝦油水分及揮發物、過氧化值、不皂化物含量較低[15]。以南極磷蝦干粉為提油原料，南極磷蝦經干燥、粉碎后制作成南極磷蝦粉，再用有機溶劑進行蝦油提取，結果發現正己烷-乙酸乙酯的提取效果最佳，提取率可以達到14.7%[16]。

3 南極磷蝦殼的開發利用

3.1 蝦青素

南極磷蝦是蝦青素的一種重要的天然來源，含有游離與酯化兩種類型的蝦青素。據研究表明，南極磷蝦體內95%以上的色素是以蝦青素型式存在，主要分布在南極磷蝦的外殼上[17]。研究學者將南極磷蝦外殼作為原料，對蝦青素的提取工藝做了多方面的實驗嘗試。

利用有機溶劑作萃取劑是提取蝦青素最常見的方法，張曉燕等[18]以二氯化碳作提取溶劑，通過響應面法優化了南極磷蝦殼蝦青素的提取條件，包括料液比、提取溫度和提取時間，蝦青素的提取率最高可達131.56 μg/g。除有機溶劑法外，酶解方式也被運用到蝦青素的提取工藝上。于曉等[19]首先利用木瓜蛋白酶將南極磷蝦殼進行酶解，使蝦青素由結合態向游離態轉變，然后再用有機溶劑丙酮進行提取，結果發現這種方式的提取率比直接用丙酮萃取提高了53.2%。大孔吸附樹脂一般用于水溶性類胡蘿卜素的分離與吸附。姜啟興等[20]首次利用大孔樹脂吸附技術將醇提液中的蝦青素吸附在樹脂上，然后再用乙酸乙酯作為解吸溶劑，使蝦青素的回收率可以達到78.9%。

3.2 甲殼素

甲殼素（甲殼質、幾丁質），即（1，4）-2-乙酰胺-2-脫氧-D葡聚糖大量存在于節肢動物的甲殼和低等植物的細胞壁中。殼聚糖即（1，4）-2-氨基-2-脫氧-B，D-葡聚糖是甲殼素的脫乙酰產物。目前，殼聚糖大多數以蝦、蟹殼為原料進行制備。南極磷蝦殼中甲殼素的含量約占整條磷蝦干重的4%[21]。然而目前，在南極磷蝦資源開發利用中，主要開發脂質、蛋白等功能產品，尚未充分開發南極磷蝦的甲殼素資源，與此相關的文獻報道也非常少見。陳雪嬌等[22]對南極磷蝦的甲殼素進行了脫色工藝研究，目的是獲得高白度甲殼素，使其具有商業開發價值。未來，南極磷蝦有望成為甲殼素開發的重要原料來源。

4 結語

南極磷蝦資源儲量豐富，南極磷蝦中的蛋白、脂肪、甲殼素具有豐富的營養價值，可以開發成活性多肽、蛋白酶、磷蝦油、蝦青素以及殼聚糖等高附加值產品，應用于食品、保健食品、醫藥等多個領域。目前，我國政府正逐步把南極磷蝦作為戰略資源加以利用，隨著南極磷蝦產業的不斷壯大，相關生產企業必然會面臨南極磷蝦資源綜合利用的難題。因此，綜合開發利用南極磷蝦，將會為企業創造更大的經濟效益與發展空間。

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Research Status of Comprehensive Utilization for Antartic Krill Resource

FENG Di-na，YUAN Yue，SU Xue-feng，ZHU Xiao-li，WANG Yuan-hao
（Liaoning Province Dalian Ocean Fishery Group Corporation，Dalian 116113，Liaoning，China）

The resources of Antarctic krill are very abundant.It has high development and application value. The protein，fat and shell of Antarctic krill can be developed into high-value products such as polypeptides，protease，krill oil，astaxanthin and chitosan.This paper summarized manufacturing process and research process of these high-value products，which provided references for comprehensive development and utilization of Antartic krill resources.

polypeptides；protease；krill oil；astaxanthin；chintin

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.08.032

國家863高技術研究發展計劃項目“南極磷蝦快速分離與深加工關鍵技術”（2011AA090800）

馮迪娜（1982—），女（漢），工程師,博士，主要從事南極磷蝦產品的研究與開發。

2015-03-02