南極磷蝦油的營(yíng)養(yǎng)成分及健康功效研究進(jìn)展

馬娜，李靜，李桐，強(qiáng)婉麗

1.中宏生物工程有限責(zé)任公司（北京 100101）；2.中糧營(yíng)養(yǎng)健康研究院，營(yíng)養(yǎng)健康與食品安全北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（北京 102209）

南極磷蝦（Antarctic krill）是一種生活在南極洲海域的甲殼類浮游動(dòng)物，學(xué)名Euphausia superba，屬于動(dòng)物界節(jié)肢動(dòng)物門、甲殼綱、磷蝦目、磷蝦科，體形似小蝦，最大可達(dá)7 cm，身體透明，他們是南極海域重要的物種之一，也是各種魚、鳥和鯨等動(dòng)物的食料[1]。南極磷蝦的生物貯藏量大、分布廣、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，是重要的海洋生物資源，具有潛在的商業(yè)開發(fā)價(jià)值[2]。南極磷蝦油是從南極磷蝦中提取而成，其主要營(yíng)養(yǎng)成分有磷脂、二十二碳六烯酸（DHA）、二十碳五烯酸（EPA）、蝦青素等，是一種新型海洋ω-3多不飽和脂肪酸（ω-3PUFAs）來(lái)源，目前南極磷蝦油已被證實(shí)具有多種生物學(xué)特性，其促進(jìn)健康效益已被廣泛證實(shí)，如預(yù)防心血管疾病、促進(jìn)大腦發(fā)育、延緩衰老、緩解痛風(fēng)和類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等功效[3]。2014年，我國(guó)批準(zhǔn)磷蝦油為新食品原料[4]，這意味著南極磷蝦油可以作為食品原料添加到普通食品中，國(guó)內(nèi)對(duì)南極磷蝦油的研究起步晚，產(chǎn)品較少。文章將對(duì)南極磷蝦油的營(yíng)養(yǎng)成分及健康功效研究進(jìn)展做一綜述，以期為南極磷蝦油功能性食品開發(fā)提供一定參考和理論支持，拓展產(chǎn)品開發(fā)思路。

1 南極磷蝦油的營(yíng)養(yǎng)成分

1.1 多不飽和脂肪酸

多不飽和脂肪酸是南極磷蝦油中非常重要的功能成分，尤其是EPA和DHA，對(duì)人體具有重要的健康作用。EPA和DHA含量是評(píng)價(jià)魚油和南極磷蝦油質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)。

表1中對(duì)比了不同來(lái)源的魚油和南極磷蝦油中EPA和DHA的含量，魚油和磷蝦油中含有豐富的EPA和DHA，其中磷蝦油中EPA、DHA的含量均高于鮭魚油和沙丁魚油。

表1 南極磷蝦油及一些海洋魚油的典型脂肪酸含量 單位：%

魚油富含多不飽和脂肪酸，通常被作為良好的EPA和DHA來(lái)源，是市面上常見的營(yíng)養(yǎng)素補(bǔ)充劑，魚油的多不飽和脂肪酸是以甘油三酯或乙酯型ω-3PUFAs形式存在的。與目前市場(chǎng)上銷售的魚油不同，南極磷蝦油含有磷脂質(zhì)結(jié)合型ω-3PUFAs。不同的分子形式會(huì)影響EPA和DHA在體內(nèi)的吸收和代謝，磷脂結(jié)合型ω-3PUFAs可以使血液中的EPA和DHA維持在較高的濃度，而乙酯型ω-3PUFAs生物利用率較低[8]。相比魚油，南極磷蝦油更易被人體吸收，生物利用率更高[9-10]。從這一方面來(lái)說(shuō)，南極磷蝦油是比魚油更合適作為人體補(bǔ)充EPA和DHA的來(lái)源。

1.2 磷脂

磷脂不僅是生物細(xì)胞膜的重要組成成分，同時(shí)具有信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能和生理代謝調(diào)節(jié)作用，南極磷蝦油中磷脂種類繁多，包括磷脂酰膽堿（PC）、溶血磷脂酰膽堿（LPC）、磷脂酰乙醇胺（PE）、磷脂酰肌醇（PI）、磷脂酰絲氨酸（PS）等，不同磷脂具有不同的生理活性功能。南極磷蝦油中的重要特征就是含有高含量的多種類型磷脂，磷脂含量常作為評(píng)價(jià)南極磷蝦油產(chǎn)品品質(zhì)的重要指標(biāo)。

張千等[11]采用GB/T 5537—2008《糧油檢驗(yàn) 磷脂含量的測(cè)定》[12]中的方法檢測(cè)南極磷蝦油中磷脂，其含量為47.37%。該檢測(cè)方法具有一定的局限性，只能檢測(cè)總磷脂含量，無(wú)法分析磷脂組成。

對(duì)比不同南極磷蝦油提取方法（表2），南極磷蝦油磷脂中PC含量＞PE含量，且PC含量均＞62%。試驗(yàn)結(jié)果表明，氯仿-甲醇有機(jī)溶劑萃取方式得到的磷蝦油中磷脂含量較高，但氯仿和甲醇都會(huì)對(duì)生產(chǎn)加工人員造成一定的傷害。亞臨界CO2萃取方法得到的南極磷蝦油中磷脂含量較低，亞臨界CO2萃取法雖然無(wú)毒無(wú)害，不需要大量有機(jī)溶劑，安全性更高，但其提取效率低、生產(chǎn)設(shè)備昂貴，不適宜中小企業(yè)進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。而體積分?jǐn)?shù)為95%乙醇提取南極磷蝦油可以獲得較高的得率，且乙醇安全無(wú)毒，價(jià)格低廉，適合工業(yè)化生產(chǎn)。

表2 不同檢測(cè)方法測(cè)定南極磷蝦油中磷脂含量

1.3 蝦青素

南極磷蝦油中含有重要的功能性成分——蝦青素，因蝦青素的存在，南極磷蝦油呈現(xiàn)出深紅色的外觀，被譽(yù)為“海洋中的紅寶石”，在保健食品、功能性食品的開發(fā)應(yīng)用方面具有巨大的潛力[16]。有研究證實(shí)，蝦青素的抗氧化活性是其他類胡蘿卜素（如玉米黃質(zhì)、葉黃素、番茄紅素、β-胡蘿卜素）的10倍以上，是α-生育酚的100倍以上[17]。南極磷蝦油含有的蝦青素主要包括蝦青素雙酯、蝦青素單酯、游離蝦青素三種形式[18]。南極磷蝦油中的蝦青素含量受磷蝦原料、磷蝦油提取、純化的工藝方法等影響較大[19-21]。周慶新等[22]選用60%（V/V）正己烷-乙醇作為提取溶劑提取南極磷蝦油，測(cè)定其中的蝦青素，含量為286.6 mg/kg，并經(jīng)液質(zhì)聯(lián)用（HPLC-MS）分析檢測(cè)其中蝦青素的分子種組成，研究發(fā)現(xiàn)，南極磷蝦油中蝦青素主要以雙酯和單酯形態(tài)存在，其中73.5%為蝦青素雙酯，24.88%為蝦青素單酯，游離態(tài)蝦青素僅有1.62%。不同結(jié)構(gòu)的蝦青素會(huì)導(dǎo)致其生物活性的不同，蝦青素雙酯與蝦青素單酯和游離蝦青素相比具有更強(qiáng)的親脂性，在腸道中更容易被吸收，生物利用效價(jià)更高。王松等[23]將市售磷蝦油進(jìn)行NaOH-甲醇溶液皂化-甲酯反應(yīng)處理，將其中的蝦青素雙酯和蝦青素單酯全部轉(zhuǎn)化成游離蝦青素，脂肪酸全部轉(zhuǎn)化成脂肪酸甲酯，并采用正己烷液液萃取，去除脂肪酸甲酯，用HPLC測(cè)定樣品中的總蝦青素含量，樣品中總蝦青素含量為65~144 mg/kg，不同產(chǎn)品中蝦青素總量差異比較大，可能的原因有：一是不同品種的南極磷蝦中的蝦青素含量存在差異；二是不同品牌原料工藝不同，南極磷蝦油精制過(guò)程中出現(xiàn)損失。胥亞夫等[24]以南極磷蝦為原料，研究了磷蝦油的濃縮工藝對(duì)其中蝦青素含量的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)以乙醇為提取溶劑，真空度-0.1 MPa，加熱溫度50 ℃、提取3 h是最佳的提取濃縮條件，該條件下得到的南極磷蝦油中蝦青素含量為411 mg/kg，真空條件可以很好地保護(hù)其中的蝦青素不被破壞。在無(wú)真空條件下，濃縮加熱溫度和時(shí)間對(duì)蝦青素含量均有影響，溫度越高、加熱時(shí)間越長(zhǎng)，影響越顯著。與60%正己烷-乙醇溶劑對(duì)比，真空濃縮-乙醇提取法提取效率更高，安全無(wú)毒，環(huán)境污染更低，是一種理想的南極磷蝦油提取方法。

2 南極磷蝦油的健康功效

2.1 降血脂

高血脂癥是體內(nèi)脂肪代謝過(guò)程或者轉(zhuǎn)運(yùn)途徑發(fā)生了異常，導(dǎo)致血清中總膽固醇（TC）、甘油三酯（TG）、低密度膽固醇（LDL-C）中的一個(gè)或者幾個(gè)指標(biāo)水平升高，或者高密度脂蛋白膽固醇（HDL-C）水平降低。因磷蝦油中含有豐富的ω-3PUFAs，且生物利用率較高，有研究證明磷蝦油具有降低血脂的作用。孫昌華[25]采用高脂飼料飼養(yǎng)SD大鼠，造成大鼠高血脂癥，試驗(yàn)組采用高脂飼料+磷蝦油飼喂，試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，南極磷蝦油有顯著降低高血脂大鼠血清TC、LDL-C的功效，對(duì)TG和HDL-C的作用不明顯，且南極磷蝦油劑量與降血脂作用呈現(xiàn)量效關(guān)系。降血脂機(jī)制研究表明，南極磷蝦油能夠通過(guò)激活過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體-α（PPAR-α）、過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體-γ（PPAR-γ）、絲裂原活化蛋白激酶-7（MARK-7）蛋白分子信號(hào)通路或抑制κ基因結(jié)合核因[NF-κB（P65）]蛋白分子信號(hào)通路，增強(qiáng)脂質(zhì)代謝來(lái)降低血脂。Kim等[26]通過(guò)高膽固醇飲食誘導(dǎo)大鼠高膽固醇血癥，同時(shí)試驗(yàn)組飼料中添加磷蝦油，檢測(cè)血清指標(biāo)，觀察南極磷蝦油膽固醇合成和排泄的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)南極磷蝦油可以通過(guò)刺激LDL-C進(jìn)入組織并促進(jìn)膽固醇排泄、抑制膽固醇進(jìn)而降低血清膽固醇。眾所周知，ω-3PUFAs有利于血脂健康，南極磷蝦油和魚油都是ω-3PUFAs的優(yōu)良來(lái)源，為了探究南極磷蝦油是否比魚油更有利于降低循環(huán)脂質(zhì)濃度，Kim等[27]對(duì)此進(jìn)行研究并進(jìn)行薈萃分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)南極磷蝦油和魚油脂質(zhì)調(diào)節(jié)作用并無(wú)差異，均可以改善高血脂癥，TC的減少量取決于攝入的ω-3PUFAs的劑量。李佳等[28]以高血脂癥大鼠為試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，?duì)比了南極磷蝦油和紅曲提取物的降血脂功效。結(jié)果發(fā)現(xiàn)南極磷蝦油、紅曲提取物、混合提取物（南極磷蝦油+紅曲提取物）均具有輔助降血脂作用，且混合物提取物呈現(xiàn)出最佳效果。

2.2 改善認(rèn)知和記憶力

認(rèn)知和記憶是大腦的高級(jí)功能，包含非常復(fù)雜的神經(jīng)活動(dòng)，南極磷蝦油中含有非常豐富的多不飽和脂肪酸，其中的DHA具有改善記憶的顯著作用。劉云等[29]的研究表明南極磷蝦油可以改善大鼠學(xué)習(xí)和記憶的功效，且效果好于魚油，與腦復(fù)康（吡拉西坦）的作用相當(dāng)。探其機(jī)制可能與南極磷蝦油中的DHA含量較高且以ω-3磷脂的形式存在，易于吸收和消化，能夠透過(guò)血腦屏障，增加腦體DHA含量有關(guān)[30]。Wang等[31]的研究發(fā)現(xiàn)南極磷蝦油與川陳皮素（Nob）和L-茶氨酸聯(lián)合使用，具有改善快速老化小鼠（SAMP8小鼠）識(shí)別記憶和空間記憶缺陷作用。機(jī)制研究表明，南極磷蝦油和Nob可以抑制β-淀粉樣蛋白（Aβ）聚集、神經(jīng)纖維纏結(jié)、細(xì)胞凋亡和神經(jīng)炎癥方面具有協(xié)同作用。因此，南極磷蝦油在腦健康食品開發(fā)方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

2.3 鎮(zhèn)痛、抗炎

關(guān)于南極磷蝦油輔助鎮(zhèn)痛、抗炎活性的研究比較少。臨床研究表明，每天食用2 g南極磷蝦油可以減輕患有臨床膝關(guān)節(jié)炎、膝關(guān)節(jié)滑膜積液患者的疼痛和炎癥[32]，每天食用4 g南極磷蝦油（0.60 g EPA，0.28 g DHA，0.45 mg蝦青素）可以改善輕度至中度膝關(guān)節(jié)炎患者的膝蓋疼痛、僵硬和身體功能[33]。通過(guò)對(duì)角叉菜膠致炎模型進(jìn)行治療發(fā)現(xiàn)，南極磷蝦油和魚油都是通過(guò)下調(diào)腫瘤壞死因子-α（TNF-α）和白介素6（IL-6）等促炎因子的表達(dá)來(lái)發(fā)揮抗炎、鎮(zhèn)痛作用的，與魚油相比，南極磷蝦油的表現(xiàn)更好[34]。田曉清等[35]通過(guò)對(duì)南極磷蝦油抗炎活性篩選，研究表明南極磷蝦油抗炎的功效主要活性成分為多不飽和脂肪酸，如EPA、DHA等。有研究證明了南極磷蝦油可以通過(guò)NF-κB信號(hào)通路抑制IκB-α降解和P65活化，并減少炎性介質(zhì)的細(xì)胞含量來(lái)達(dá)到抗炎作用，且呈現(xiàn)量效關(guān)系[36]。

2.4 輔助降血糖

現(xiàn)如今，糖尿病的發(fā)病率越來(lái)越高，臨床常使用口服降糖藥，但具有一定的副作用，因此尋找并開發(fā)具有降血糖作用的保健食品用于輔助藥物治療很有必要。宋迪等[37]給患有高血糖（空腹血糖7.3 mmol/L）的中年男子（38歲）服用南極磷蝦油軟膠囊，食用45 d后，空腹血糖恢復(fù)至6.7 mmol/L，未發(fā)現(xiàn)任何副作用。高脂肪飲食會(huì)導(dǎo)致脂肪在體內(nèi)堆積，引起肥胖和代謝紊亂[38]，包括糖代謝和胰島素抵抗。在一項(xiàng)C57BL6J小鼠糖代謝研究中發(fā)現(xiàn)[39]，食用南極磷蝦油可以改善高脂飼料喂養(yǎng)引起的小鼠的葡萄糖代謝紊亂。Tandy等[40]的研究發(fā)現(xiàn)，食用南極磷蝦油可以顯著降低高脂飲食小鼠的空腹血糖值，同時(shí)提高血清脂聯(lián)素水平，且呈現(xiàn)量效關(guān)系。這與南極磷蝦油中的ω-3PUFAs有關(guān)，已有研究顯示[41]，ω-3PUFAs能夠增加機(jī)體對(duì)胰島素的敏感性，PPARγ是參與脂肪細(xì)胞和胰島素代謝的重要受體，EPA和DHA是PPARγ最合適的配體，當(dāng)兩者在體內(nèi)結(jié)合后，能激活形成脂肪和吸收葡萄糖的基因，從而導(dǎo)致了葡萄糖在血漿內(nèi)的含量降低，同時(shí)，血清脂聯(lián)素也有所增加。

2.5 抗氧化

機(jī)體正常有氧代謝產(chǎn)生的自由基和活性氧（ROS），具有很強(qiáng)的生理活性，過(guò)多的自由基和活性氧能夠與機(jī)體內(nèi)的蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和DHA發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致衰老或損傷，甚至是引起機(jī)體各種疾病[42]。李輝等[43]研究發(fā)現(xiàn)，南極磷蝦油能夠顯著提高衰老模型小鼠血清超氧化物歧化酶（SOD）活性和谷胱甘肽（GSH）含量，降低血液中過(guò)氧化脂質(zhì)（LPO）含量。這說(shuō)明南極磷蝦油具有明確的抗氧化作用。叢心緣[44]利用D-半乳糖誘導(dǎo)的衰老小鼠模型進(jìn)行南極磷蝦油來(lái)源蝦青素抗氧化研究，結(jié)果顯示，南極磷蝦油來(lái)源的蝦青素具有顯著的抗氧化作用，且在相同劑量下，南極磷蝦油來(lái)源蝦青素的抗氧化作用要高于合成蝦青素。探究其原因，可能與南極磷蝦油中蝦青素大多是以蝦青素酯的形式存在，其性質(zhì)較游離蝦青素更加穩(wěn)定[45]，且蝦青素中連接的不飽和脂肪酸也具有一定抗氧化作用[46]。

3 結(jié)語(yǔ)與展望

南極磷蝦油含有豐富的營(yíng)養(yǎng)成分和優(yōu)異的生理活性，關(guān)于南極磷蝦油的研究發(fā)展迅速，在食品、醫(yī)藥領(lǐng)域都呈現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景，但也存在部分問(wèn)題：（1）南極磷蝦油中的磷脂、ω-3PUFAs和蝦青素是其重要的功能性成分，也是評(píng)價(jià)南極磷蝦油品質(zhì)的關(guān)鍵指標(biāo)。南極磷蝦油中的功能性成分含量受提取方法、加工工藝影響較大，在南極磷蝦油產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中，高額的設(shè)備投入、有毒有害溶劑的應(yīng)用等，都限制了南極磷蝦油的深加工；（2）南極磷蝦油中除了磷脂、DHA、EPA、蝦青素外，還含有維生素A、生育酚等成分，但目前對(duì)其中的維生素A和生育酚研究比較少；（3）市面上有不少南極磷蝦油軟膠囊保健食品，其主打的保健功效是輔助降血脂、抗氧化，產(chǎn)品劑型單一，同質(zhì)化嚴(yán)重；（4）南極磷蝦油原料的產(chǎn)品形態(tài)是油狀物，在食品和醫(yī)藥產(chǎn)品中的應(yīng)用受到限制，例如片劑、顆粒劑、粉劑等中無(wú)法應(yīng)用。以上問(wèn)題是限制南極磷蝦油的研究和應(yīng)用的重要因素。

對(duì)于上述問(wèn)題，今后的研究也可以從以下方向開展：（1）優(yōu)化南極磷蝦油的提取、濃縮工藝，保護(hù)其中功效成分不被破壞，探尋更加經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、高效的生產(chǎn)加工方式；（2）深入研究南極磷蝦油中的其他功能性成分，例如維生素A、生育酚等，并探究其各個(gè)組分之間的協(xié)同效應(yīng)關(guān)系；（3）根據(jù)上述綜述可知，南極磷蝦油在骨關(guān)節(jié)健康、腦健康、輔助降血糖和抗氧化方面都有著積極的作用，可以考慮與其他功效成分做復(fù)配，研發(fā)出不同功能方向的產(chǎn)品，拓寬南極磷蝦油的應(yīng)用領(lǐng)域；（4）目前油脂可以通過(guò)微膠囊包埋等技術(shù)，經(jīng)過(guò)乳化、噴霧干燥等工藝制成粉末油脂，從而改善其穩(wěn)定性、保護(hù)其生物活性、遮蓋其不良風(fēng)味，南極磷蝦油也可以通過(guò)這種方式制成固體形態(tài)，增加應(yīng)用的劑型，拓寬應(yīng)用領(lǐng)域。