南極磷蝦油氧化穩(wěn)定性及調控方法研究進展

林 柳，曹振海，陶寧萍,2,*，苗軍艦，王錫昌,2

（1.上海海洋大學食品學院，上海 201306；2.上海水產品加工及貯藏工程技術研究中心，上海 201306）

南極磷蝦是一種甲殼類浮游動物，生活在南冰洋的南極洲水域，以其巨大的儲量而聞名。起初，南極磷蝦主要是添加到餌料當中用于水產養(yǎng)殖行業(yè)，由于其富含營養(yǎng)物質與生物活性物質，因此逐步被開發(fā)成為高附加值產品，例如南極磷蝦油膠囊、南極磷蝦油軟糖、南極磷蝦醬、南極磷蝦蛋白肽、蝦青素、甲殼素等。其中，主要活性物質二十碳五烯酸（eicosapentaenoic acid，EPA）（C20:5）、二十二碳六烯酸（docosahexaenoic acid，DHA）（C22:6）和蝦青素備受關注。EPA和DHA是兩種重要的海洋來源多不飽和脂肪酸（polyunsaturated fatty acids，PUFA），具有降血脂、防止動脈粥樣硬化、促進大腦發(fā)育等生理功能。目前，魚油被公認為EPA和DHA的良好來源，且EPA和DHA在魚油中主要以甘油三酯（triglyceride，TG）構型存在，而Gigliotti等[1]通過對南極磷蝦油中磷脂（phospholipid，PL）和TG部分的脂肪酸分析發(fā)現，PL中的EPA/DHA比為46.2%，而TG中僅為3.4%，因此磷蝦油中的EPA/DHA主要以PL構型存在。EPA與DHA結合的差異性會直接影響其生物利用度。已有多項研究表明，以PL形式存在的EPA和DHA的吸收利用率優(yōu)于TG形式[2-3]。由此可見，南極磷蝦油是優(yōu)于魚油的優(yōu)質EPA和DHA來源。同時，磷蝦油中所富含的蝦青素具有極性-非極性-極性結構，可以黏附在細胞膜上捕獲和清除自由基，是一種具有強抗氧化活性的類胡蘿卜素[4]。因此，蝦青素在增強磷蝦油生理功能的同時，也為其提供了額外的保護。

目前已有很多研究人員建議通過食用磷蝦油來預防慢性疾病，如神經退行性疾病[5]、肥胖相關炎癥[6-8]、經前期綜合征[9-10]以及結腸癌[11]等。然而，南極磷蝦油中PUFA含量高，易受光照、溫度、氧氣、金屬離子等多種因素影響而發(fā)生氧化，形成過氧化物以及短肽鏈的醛、酮、酸等小分子化合物，且這些化合物具有刺激性氣味，從而降低了南極磷蝦油的營養(yǎng)功效以及感官可接受度，此外，氧化甚至會導致有毒化合物和氧化聚合物產生，由此阻礙了南極磷蝦油健康功效的實現以及相關產品的進一步研發(fā)。就磷蝦油的適口性、營養(yǎng)品質而言，氧化穩(wěn)定性是關乎其是否可以作為優(yōu)良營養(yǎng)補充劑的決定性因素。因此，有必要詳細了解影響南極磷蝦油氧化穩(wěn)定性的因素及氧化機制，并由此進行針對性調控，以對南極磷蝦油貯藏以及進一步精深加工提供有價值的參考。

1 脂質氧化機制

脂質氧化會形成自由基和活性醛等化合物，降低脂質的營養(yǎng)價值，并改變其氣味、滋味、顏色和質地。自氧化鏈式反應是脂質氧化酸敗中最常見的過程，由自由基引發(fā)，并包含傳播和終止步驟，具體過程如圖1所示。

圖1 脂質自氧化示意圖[12]Fig.1 Schematic representation of lipid autoxidation[12]

經典的自由基鏈式反應機制中顯示自動氧化初級產物為氫過氧化物（ROOH），但有研究通過傅里葉變換紅外光譜以及1H核磁共振波譜分析發(fā)現長期儲存后的葵花籽油中形成了具有羥基的反式共軛二烯初級氧化產物[13-14]。此外，Kuge等[15]在共軛油的自氧化過程中還發(fā)現了多種環(huán)狀過氧化物。因此，自氧化初級產物不僅包括ROOH，還包括羥基以及環(huán)氧基衍生物，但具體形成機制還有待研究。光氧化的發(fā)生主要依靠光敏劑，光敏劑受到光照影響變成激發(fā)態(tài)后，使變成。由于具有親電子行為，因此會攻擊不飽和雙鍵，奪取烯丙基氫原子，形成ROOH[16]。因此，除去葉綠素等光敏物質以及在油脂的貯藏與加工過程中避光是防止光氧化的有效途徑。

PL是磷蝦油的重要脂質組成，在油脂基質中具有獨特的氧化特性，磷脂酰膽堿（phosphatidylcholine，PC）的極性骨架具備更多的甲基和正電荷，在靜電斥力和空間位阻作用下，阻礙自由基同PC接觸，表現出抗氧化能力；但PL作為極性化合物，可同ROOH、水分子在油-水界面處形成反向膠束，在該界面下既可增加與ROOH、親水性促氧化劑的接觸概率，又可促進氧化[17-18]。PL氧化可由自氧化和光氧化途徑誘發(fā)[19]，Kato等[20]通過分析蛋黃醬食品基質中PL過氧化氫異構體種類和數量，發(fā)現其PL氧化以自氧化為主。磷蝦油中PUFA多以PL形式存在，其豐富的烯丙基位點增加了PL分子內和分子間被攻擊位點和次級自由基反應的數量，導致次級氧化產物的產生機理和特性具有復雜性。Hidalgo等[21]研究了不同貯藏階段下大豆PC、磷脂酰乙醇胺（phosphatidyl ethanolamine，PE）等氧化磷脂對抗氧化性的影響，結果發(fā)現輕微氧化的PE會因氨基-羰基反應產生具有抗氧化特性的衍生物。Reis等[19]詳細綜述了氧化磷脂中PUFA酰基鏈裂解產物的指紋信息，發(fā)現PL中DHA極易產生具有氧代丁酰基結構的產物，但具體機制尚未明析。目前，關于磷蝦油中PL的主要氧化誘導機制鮮見報道。

2 影響南極磷蝦油氧化穩(wěn)定性的因素

2.1 內源因素

2.1.1 脂肪酸組成

脂肪酸配比和含量是關乎油脂氧化的重要因素，高水平的PUFA含量會導致油脂的低氧化穩(wěn)定性，并且PUFA的不飽和度越高，油脂氧化敏感性越強。從分子水平上看，PUFA中的烯丙基上的亞甲基非常活潑，易在過渡金屬離子的作用下脫氫，生成自由基。Cosgrove等[22]通過對PUFA自氧化動力學的探究驗證了PUFA的氧化速度依賴于脂質分子中烯丙基的數量，當烯丙基的數量增加時，對應PUFA的氧化能力成倍增加，例如DHA的氧化能力是亞油酸的5 倍。由此可以通過PUFA中烯丙基的數量來推測PUFA的氧化能力。南極磷蝦油中的EPA和DHA含量豐富，且兩者分別具有5 個和6 個活潑的亞甲基，很容易發(fā)生氧化，可能由此阻礙其實現生理活性。

同時，脂肪酸存在的形式也與油脂氧化穩(wěn)定性密切相關，游離脂肪酸的氧化穩(wěn)定性低于酯化脂肪酸。游離脂肪酸通過降低油脂界面表面張力，增大油脂與氧氣的接觸面積，在油中充當助氧化劑的作用。因此，在油脂精制過程中使用脫酸處理可以減少油脂中的游離脂肪酸，提高油脂品質，增加其貯藏穩(wěn)定性。

2.1.2 脂質組成

常見食用油的脂質組成較為單一，95%以上是TG，而磷蝦油脂質組成復雜，包含了44.0%～45.7% PL、33.3%～40.4% TG、8.5%～16.1%游離脂肪酸以及少量的甘油一酯（monoglyceride，MG）、甘油二酯（diglyceride，DG）和甾醇[23]。當然，其脂質組成比例受生長環(huán)境、性別、季節(jié)等影響會表現出較大差異[24]。這些組分當中，有些充當抗氧化劑（如PL），而有些則充當助氧化劑（如游離脂肪酸、MG、DG和甾醇）。例如MG和DG，由于具有親水性的羥基以及疏水性的烴基，會降低油脂的表面張力，增加氧在油中的擴散能力，從而促進氧化的發(fā)生；同一酯化構型的組分在甘油鏈上不同位置酯化的脂肪酸的氧化穩(wěn)定性也存在差異，與sn-1和sn-3位上酯化的PUFA相比，在sn-2位上酯化的PUFA穩(wěn)定性更好，主要是由于sn-2位上的空間位阻阻礙了氧的攻擊[25]。因此，可以通過純化等工藝降低MG和DG的含量，增加油脂穩(wěn)定性[26]。

磷蝦油中PL主要由PC和PE組成。PL不僅比TG含有更多的EPA和DHA以及更高的生物利用度，還具有更好的抗氧化性能[27]。Lyberg等[28]的研究表明，DHA酯化位于PC和PE時，PC和PE對DHA都有保護作用，能有效防止ROOH的形成，效果顯著優(yōu)于TG。目前，對于海洋來源PL具有良好穩(wěn)定性的解釋有兩種：一是PL在sn-2位的緊密分子間堆積構象[29]；二是PL與生育酚之間的協(xié)同作用[30]，并且不同的PL類型與生育酚的協(xié)同效應是不同的，主要取決于生育酚異構體類型和磷脂酰類型。其中，PE與α-生育酚的協(xié)同效應最高，主要原因是PE上的氨基可以再生生育酚[31]。Xie Dan等[32]依次使用丙酮、己烷和乙醇分3 步提取了3 種不同成分的磷蝦油，其中丙酮提取磷蝦油（AKO）的PL（2.39 g/100 g）、EPA和DHA含量最低，微量成分（如蝦青素、生育酚、VA等）含量最高；使用乙醇提取磷蝦油（EKO）的PL（62.79 g/100 g）、EPA和DHA含量最高，并含有極少量的微量成分。1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基清除能力分析結果顯示，EKO的抗氧化能力遠高于AKO，且通過不同化學成分與抗氧化能力之間的皮爾遜相關系數發(fā)現，磷蝦油的抗氧化能力主要由PL含量決定，二者之間呈現正相關。

2.1.3 蝦青素

磷蝦油和魚油除了脂質組成差別以外，另一個重要區(qū)別在于，磷蝦油含有高抗氧化性能的蝦青素。蝦青素是一種橙紅色的海洋來源類胡蘿卜素，結構如圖2所示，在南極磷蝦中主要以酯化形式的立體異構體（3R,3’R蝦青素）出現。蝦青素具備類胡蘿卜素的結構特征，其抗氧化能力比β-胡蘿卜素和葉黃素高約10 倍，比α-生育酚高約100 倍[33]，可通過自身優(yōu)先氧化來保護蝦油中EPA和DHA等PUFA免于氧化降解，同時蝦青素的氧化降解速率與PUFA含量呈正相關，磷蝦油中PUFA的含量越高，蝦青素的降解速度越快。當蝦青素被氧化后，其抗氧化能力消失，同時其所具有的健康功效也會整體下降。

圖2 全反式蝦青素的3 種立體異構體Fig.2 Three stereoisomers of all-trans astaxanthin

Thomsen等[34]監(jiān)測了磷蝦油和鱈魚肝油在40 ℃下貯藏21 d期間的氧化過程及二者之間氧化穩(wěn)定性差異。結果發(fā)現在貯藏期間，磷蝦油中僅產生少量的初級和次級脂質氧化產物，生育酚的水平保持恒定，蝦青素的相對含量減少了17%；相比之下，鱈魚肝油組產生了更多的初級和次級脂質氧化產物且α-生育酚和γ-生育酚的含量分別從213 mg/g和94 mg/g均下降到0 mg/g。具備更高含量EPA和DHA的磷蝦油之所以在貯藏期間的氧化穩(wěn)定性優(yōu)于魚油，主要是由于強抗氧化劑蝦青素的存在；蝦青素具有比α-生育酚更強的抗氧化能力，在氧化過程中可保護生育酚優(yōu)先氧化。同樣，Lu等[35]對不同溫度（20 ℃和40 ℃）下磷蝦油的氧化狀態(tài)進行監(jiān)測時發(fā)現，脂質氧化過程中以消耗蝦青素酯為主，且溫度越高蝦青素酯消耗越快，而生育酚沒有損失。Gigliotti等[1]使用丙酮-乙醇（1∶1，V/V）混合提取液，比較了不同料液比提所取磷蝦油的總抗氧化能力差異。結果表明，通過不同料液比提取的磷蝦油的總抗氧化能力與油中蝦青素含量呈正相關，蝦青素含量越高，磷蝦油的總抗氧化能力越強。可以推測，磷蝦油的抗氧化能力主要取決于蝦青素的含量，這與Thomsen等[34]的結論相似。陰法文[36]針對磷蝦PL在不同貯藏環(huán)境（氧、無氧、有光、避光）下的氧化情況進行了探究，也得到了相似的結論，在磷蝦PL氧化過程中同樣優(yōu)先通過消耗蝦青素來抑制脂質氧化酸敗，并且氧化過程越劇烈，蝦青素消耗得更快，如有氧組比無氧組更快、有光組比避光組更快。

以上研究表明，磷蝦油中的主要抗氧化物質為蝦青素，而在2.1.2節(jié)中所提及Xie Dan等[32]的研究結果則表明磷蝦油的氧化穩(wěn)定性主要由PL的含量決定。主要差異可能緣于以上研究中的磷蝦油提取自鮮蝦或凍干蝦粉，極大程度保留了磷蝦中的蝦青素及其活性。Xie Dan等[32]的研究中所使用的原料為市售磷蝦粉，其采用熱風干燥脫水，而蝦青素對光、熱等環(huán)境敏感性強，在熱風干燥過程中會嚴重破壞磷蝦中的蝦青素，使蝦青素失活[37]。因此，Xie Dan等[32]的研究可能是在部分蝦青素失活的情況下得到的結論。當然，這還需要進一步驗證。

2.1.4 生育酚

磷蝦油中生育酚含量17.36～26.10 mg/100 g，主要以α-生育酚（14.74～22.27 mg/100 g）為主[38]，這與大多數魚油類似。α-生育酚通過向脂質過氧自由基提供酚氫后形成自由基，α-生育酚自由基之間相互結合后形成不具備抗氧化能力的二聚體和三聚體，因此α-生育酚可以阻斷兩個脂質氧化自由基鏈式反應[39]。生育酚的存在對磷蝦油氧化穩(wěn)定性而言具有積極作用，并且磷蝦油中存在的PL可能會使生育酚的抗氧化能力增強，二者之間的相互作用還有待進一步研究。

2.1.5 甾醇

磷蝦油中甾醇含量為23.29～39.00 mg/g，其中膽固醇占比高于80%[38]。膽固醇又名膽甾醇，是具備環(huán)戊烷多氫菲結構的動物源脂質，也是目前已知的甾醇多環(huán)化合物中含量最豐富的一類物質。由于膽固醇對人體潛在的健康危害，消費者通常對膽固醇含量高的食物的接受度較低，磷蝦的膽固醇含量介于魚和蝦之間[40]，可作為低膽固醇飲食的推薦食物。

膽固醇是單不飽和分子，其氧化過程與脂肪酸的自氧化過程相似[41]，具體如圖3所示。活性氧優(yōu)先攻擊具有最低活化能的B環(huán)雙鍵C7位上的烯丙基氫原子，脫氫后，與氧結合形成膽固醇過氧自由基，并且同其他膽固醇分子或PUFA分子中奪取不穩(wěn)定的H＋，進而形成7α-膽固醇氫過氧化物（7α-OOH）、7β-膽固醇氫過氧化物（7β-OOH）和新自由基。7α-OOH的熱穩(wěn)定性較差，因此在7α-OOH和7β-OOH相互轉換后，7β-OOH占據主導地位；同時7α-和7β-OOH極其不穩(wěn)定，易裂解為7α-和7β-羥基膽固醇以及新自由基（如烷基自由基（R·）、烷氧基自由基（RO·）和RO2·等），其和膽固醇過氧自由基會繼而攻擊鄰近的膽固醇和PUFA從而放大氧化程度來完成鏈式反應的延伸。

圖3 膽固醇氧化機制[41]Fig.3 Mechanism of cholesterol oxidation[41]

脂質組分的不飽和度對膽固醇降解和膽固醇氧化物（cholesterol oxidation product，COP）的形成有重要作用[42]。Ansorena等研究了以不同飽和程度脂肪酸甲酯、TG和游離DHA作為脂質基質對膽固醇氧化的影響[43]，發(fā)現DHA可有效促進COP的產生，而C18:0、C18:1、C18:2等飽和、低不飽和度的脂質基質可有效抑制膽固醇降解氧化，其原因可能是在氧化過程中，脂質基質對氧氣的競爭作用將占主導地位，基質中不飽和度的增加減少了膽固醇氧化的機率；而隨著基質中不飽和度的增加，脂質迅速氧化產生大量促氧化自由基，進而又促進COP的產生。南極磷蝦油中含有大量的PUFA，如EPA和DHA，其在發(fā)生氧化后會產生大量的自由基，其可能會誘發(fā)膽固醇氧化，同時膽固醇氧化過程中產生的自由基可能進而促進磷蝦油中EPA和DHA的氧化。目前許多對于磷蝦油的研究中都關注到了膽固醇的含量而忽略了其氧化對磷蝦油氧化穩(wěn)定性的影響以及二者之間的相互作用。

綜上所述，磷蝦油脂質組成復雜并且各組分對氧化穩(wěn)定性的影響各不相同。由此可見，磷蝦油脂質組成的差異會直接影響其氧化穩(wěn)定性，同時，通過對其氧化穩(wěn)定性的分析可以反過來推測油中的主要物質組成及含量，但目前關于磷蝦油脂質組成與其氧化穩(wěn)定性之間的量效關系并沒有詳細的研究。

2.2 外源因素

2.2.1 溫度

溫度是影響油脂氧化的重要因素，與較低的貯藏溫度相比，較高的貯藏溫度會導致自氧化和ROOH的分解速率加快，加速氧化鏈的延伸，使脂質氧化產物含量顯著增加[44]。一項有關溫度對磷蝦PL氧化穩(wěn)定性影響的研究表明，溫度越高，油中過氧化值（peroxidation value，POV）升高幅度越大，自氧化程度越高[45]。Lu等[35]通過分析氧化過程中所形成揮發(fā)性物質的變化情況揭示了不同溫度對磷蝦油氧化程度的影響。Giogios等[46]以脂質衍生物中最豐富的揮發(fā)物1-戊烯-3-醇為標志物進行研究，結果表明，在20 ℃下儲存到第7天時，1-戊烯-3-醇的含量略有增加，在后面的5 周時間里其含量幾乎保持不變；而當溫度保持在40 ℃時，第7天1-戊烯-3-醇的增加量是20 ℃時的3 倍，隨后也略有增加。同時監(jiān)測到2-戊基呋喃含量也呈現增加趨勢，而這并未在20 ℃條件下監(jiān)測到。可以推斷，溫度的升高會導致磷蝦油脂質氧化更為劇烈，產生的揮發(fā)物更多。值得注意的是，在不同溫度下，磷蝦油脂質氧化產物都呈現相同的變化趨勢，先顯著增加，后基本保持不變，這可能歸功于后階段磷蝦油中PE的伯氨基或氨基酸與脂質氧化產物之間發(fā)生的非酶促褐變形成了吡咯等內源性抗氧化物，為磷蝦油提供了額外的保護，防止了脂質進一步氧化[47]，具體機制如圖4所示。此外，貯藏溫度對蝦青素的降解也有較大影響，無論在空氣還是氮氣環(huán)境中，磷蝦油中蝦青素的降解都遵循一級動力學方程，并且反應對溫度的依賴性遵循阿倫尼烏斯方程，貯藏溫度越高，蝦青素的降解速度越快[48]。

圖4 南極磷蝦油中可能存在的非酶褐變反應[47]Fig.4 Possible non-enzymatic browning reactions in Antarctic krill oil[47]

2.2.2 光照

紫外線和可見光被認為是通過觸發(fā)分子脫氫形成R·的方式加速自氧化過程，有觀點認為由光氧化生成的ROOH是誘發(fā)自氧化的關鍵[49]。磷蝦PL在有氧和無氧條件下貯藏8 周（40 ℃）后，與避光組相比，光照組氧化酸敗現象都更明顯，其PUFA含量比避光組分別少約0.70%和約0.52%[36]。因此油脂避光貯藏可有效減少氧化的發(fā)生，除了在油脂加工過程中的避光操作以外，如在軟膠囊制作過程中，在普通壁材中加入避光劑和食用規(guī)格的黑色或棕色水溶性染料也是有效的措施[50]。

2.2.3 氧氣

當油與氧氣、催化劑（金屬離子、光敏劑等）接觸時，通常會發(fā)生氧化。油的氧化程度隨著油中氧溶解量的增加而增加[51]。使用氮氣對油進行氣提處理除去油中50%溶解氧后，可顯著降低油的POV，提升其氧化穩(wěn)定性[52]。當油中含氧量較低時，氧化的速度取決于氧的濃度[53]；當氧濃度足夠高時，例如當亞油酸甲酯中氧濃度高于10%時，其氧化速率與氧濃度無關[54]。氧化速率與氧的類型密切相關，由于可以直接與脂質反應，而是與脂質中的自由基反應，因此與脂質的反應速率遠高于，例如亞油酸酯與的反應速率是的1 450 倍[55]。有研究表明，磷蝦油敞口貯藏過程中，氧氣同磷蝦油界面充分接觸，油中氧含量增加，其POV是密閉環(huán)境貯藏的2 倍[45]。有許多措施已用于控制食品中的氧含量，例如氣調包裝、除氧劑和阻隔包裝材料。由于消費者更傾向于在食品加工過程中盡量較少使用食品添加劑，這在一定程度上限制了除氧劑的應用。目前在油脂加工過程中主要是使用一些物理阻隔方法減少氧氣進入油脂從而達到抗氧化的目的，如將油脂微囊化或加工成軟膠囊。

2.2.4 金屬離子

油脂在生產過程中由于生產機械和食品配件的污染，可能會引入一些過渡金屬離子，這會加速油脂的氧化酸敗并縮短成品油的保質期。油脂自氧化鏈式反應中的自催化過程是通過金屬離子（如Fe2＋）作用形成高活性的羥自由基（·OH）而引發(fā)的。一旦產生·OH，就會發(fā)生脂質過氧化的連鎖反應，因此大多數金屬離子在油脂氧化過程中充當促氧化劑。通常，油脂的氧化速率與金屬離子的價態(tài)、濃度和類型有關聯(lián)[56]。低價態(tài)的金屬離子（如Fe2＋、Cu＋）是直接從不飽和脂肪酸中奪取氫原子，促進脂質ROOH的分解和自由基的形成[57]。但對于高價態(tài)的金屬離子（如Fe3＋、Cu2＋）的氧化機制目前還沒有清晰的解釋。在金屬離子（Mg2＋、Mn2＋、Cu2＋、Fe2＋和Fe3＋）對南極磷蝦油中PL氧化機理的報道中，Fe3＋和Fe2＋對南極磷蝦油的促氧化作用最強，其他離子幾乎沒有影響；同時，氧化過程中PE的含量顯著下降，而PC的下降不顯著，主要原因有兩方面：一是PC的頭部比PE多了3 個甲基，空間位阻阻礙了PC與金屬離子的結合；二是所帶電荷的不同，因為每個甲基所帶電荷為正電荷，與同為正電荷的金屬離子同性相斥，導致PC與金屬離子的螯合效率降低[17]。

綜上，在南極磷蝦油的生產過程中采取一定的預防措施來避免金屬離子的引入是十分必要的，例如使用鋁制或玻璃器具。盡管近年來隨著工業(yè)技術的進步可以獲得更高品質的油脂，但是仍然不可能完全消除油脂中的金屬離子，因此可以根據實際情況添加適量的金屬螯合劑來使這部分助氧化劑失活。

3 南極磷蝦油氧化穩(wěn)定性的調控方法

氧化會降低油脂的感官及食用品質，并可能產生有毒物質，危害消費者健康。消除可能縮短誘導期和加速氧化酸敗的危險因素可以有效提升磷蝦油的氧化穩(wěn)定性并延長其保質期。目前，主要通過添加單一抗氧化劑或抗氧化劑的協(xié)同組合以及使用具有良好隔氧性能的封裝材料來提高磷蝦油的氧化穩(wěn)定性。

3.1 抗氧化劑

3.1.1 天然抗氧化劑

添加抗氧化劑是防止油脂氧化酸敗的最經濟有效的方式，合成抗氧化劑在油脂中的抗氧化效果有目共睹，但其安全性一直備受質疑。從動植物中提取的酚類化合物、蛋白肽類、植物甾醇類天然抗氧化劑受到了廣泛關注。酚類化合物是植物中廣泛存在的次級代謝物，是具有芳烴的羥基衍生物，羥基的存在使其具有清除各種自由基能力[58]、螯合金屬離子和抑制脂氧合酶的能力[59]從而能夠抑制氧化。目前，已報道的應用于油脂基質中的抗氧化活性的酚類化合物主要為VE和類黃酮。在呂晴[45]和陳京美[60]探究抗氧化劑對磷蝦油氧化穩(wěn)定性影響的研究中，VE都表現出良好的抗氧化效果。VE根據烴鏈的飽和度可分為生育酚和生育三烯酚兩種構型，研究發(fā)現當生育酚聯(lián)合迷迭香提取物使用時可顯著提升磷蝦油中蝦青素的耐熱穩(wěn)定性[61]。有研究表明，當蝦青素和生育三烯酚聯(lián)合使用時，二者之間會形成氫鍵，并且生育三烯酚的三烯醇鏈可通過共軛π體系之間的作用力影響蝦青素多烯鏈的電子態(tài)，使蝦青素與生育三烯酚在和·OH的清除能力方面表現出了協(xié)同作用，而與生育酚聯(lián)用時沒有這樣的效果[62]。磷蝦油自身含有豐富的蝦青素，考慮可以優(yōu)先選擇具有協(xié)同抗氧化作用的生育三烯酚。同時，Zaunschirm等[63]發(fā)現，大豆油中生育酚（γ-生育酚＋δ-生育酚）/α-生育酚的比例為4.77時，表現出比單一生育酚同系物更強的抗氧化活性，因此當選擇生育酚作為磷蝦油的抗氧化劑時也應適當考慮其同系物的比例。

類黃酮是兩個苯環(huán)通過碳原子結合而成（C6-C3-C6），抗氧化是其最主要的功能特性[64]。槲皮素是類黃酮中研究較為普遍、活性較為突出的抗氧化劑之一，在魚油基質中表現出比丁基化羥基甲苯（butylated hydroxytoluene，BHT）和α-生育酚更強的抗氧化活性，目前在磷蝦油抗氧化中還未見使用[65]。為達到更優(yōu)的抗氧化效果，在磷蝦油中加入適宜的抗氧化劑時，還需要關注抗氧化劑適宜的添加階段。大多數抗氧化劑都是直接添加到成品油中，然而在油脂加工階段受光照、氧氣以及金屬離子等的影響同樣會發(fā)生氧化，這會直接影響成品油的品質。胥亞夫等[66]分別探究了在磷蝦油的萃取和成品油兩個階段添加不同類型和不同濃度的抗氧化劑對其氧化穩(wěn)定性的影響，結果表明，在萃取階段添加抗氧化劑的效果優(yōu)于成品油階段，并且使用更少的抗氧化劑就可達到更低的POV。

3.1.2 合成抗氧化劑

食品中最常用的合成抗氧化劑是酚類抗氧化劑，可作為過氧自由基的清除劑和氧化鏈終止劑[12]。目前已被各國批準為合規(guī)的食品抗氧化劑有丁基化羥基苯甲醚（butylated hydroxyanisole，BHA）、BHT、特丁基對苯二酚（tert-butylhydroquinone，TBHQ）和沒食子酸丙酯（propyl gallate，PG）[67]。陳京美[60]對比了TBHQ、VE、抗壞血酸棕櫚酸酯3 種抗氧化劑對磷蝦油穩(wěn)定性的影響。在磷蝦油中添加抗氧化劑后，蝦青素的降解變緩，POV和茴香胺值增量更少，其中TBHQ的效果最好。同樣，呂晴[45]在對比不同抗氧化劑對太平洋磷蝦PL的氧化穩(wěn)定性研究中，也得到相似的結論，即TBHQ的抗氧化效果優(yōu)于VE和VC。雖然使用少量合成抗氧化劑就可達到良好的抗氧化效果，但當過量添加或不正確使用合成酚類抗氧化劑時會產生致癌性、細胞毒性并誘導氧化應激和干擾內分泌等，甚至其代謝物也可能對身體產生有害影響[67]。我國現行的GB 2760—2014《食品添加劑使用衛(wèi)生標準》規(guī)定，BHA、BHT和PG可用于脂肪制品、海鮮干品、調味品等食品。但值得注意的是，單獨使用時，BHA或BHT的量不得超過0.2 g/kg，PG的量不得超過0.1 g/kg[68]。

綜上所述，VE是關于磷蝦油的研究中運用最廣泛的抗氧化劑。在抗氧化劑的選擇上，不應僅局限于單種抗氧化劑，更應著眼于抗氧化劑的抗氧化能力、功能特性和抗氧化劑之間的協(xié)同能力。例如殼寡糖是殼聚糖的水解產物，具有良好的抗氧化性能和抗癌、抗肥胖、抗糖尿病等健康功效[69]。殼寡糖和α-生育酚之間具有協(xié)同抗氧化功效，聯(lián)合使用可提高南美白對蝦水包油乳液的氧化穩(wěn)定性，減少常溫貯藏過程中EPA和DHA的損失，并有效延緩蝦油中蝦青素的降解，從更好地保留蝦油的紅色[70]。因此，選擇合理的抗氧化劑是保障蝦油品質的關鍵一步。

3.2 包埋封裝技術

3.2.1 乳化

乳化是改善ω-3油脂氧化穩(wěn)定性、水溶性以及提高吸收利用率的重要方式。乳化技術在磷蝦油中的具體應用如表1所示。

表1 乳化在磷蝦油中的應用Table 1 Application of emulsification in krill oil

徐魯平[71]使用超聲處理的鷹嘴豆分離蛋白-人參皂苷復合物作為乳化劑構建南極磷蝦油納米乳液體系，發(fā)現超聲處理令蛋白結構暴露出更多疏水基團，輔助二元乳化劑在液滴表面形成更緊密、更厚的界面層，有效抑制了蝦青素的氧化以及初級和二級氧化產物的生成。Shen Zhiping等[72]分別將帶魚明膠蛋白和美拉德反應氧化產物添加到南極磷蝦油乳液中，以提高乳液在pH 8.0條件下的氧化穩(wěn)定性。結果發(fā)現，正電荷的魚明膠蛋白沉積于界面處提高了乳液氧化穩(wěn)定性，而本身具有抗氧化能力的美拉德反應氧化產物在體系中表現出更有效的抑制氧化能力。除了使用傳統(tǒng)的乳化劑外，食品級微/納米形式顆粒也被廣泛應用于乳液系統(tǒng)中以制備Pickering乳液。Pickering乳液可以通過選擇使用的顆粒來優(yōu)化體系的界面特性，如厚度、帶電量、抗氧化能力等使其氧化穩(wěn)定性更高[76]。β-環(huán)糊精本身可作為抗氧化劑、藥物載體和乳液穩(wěn)定劑，當利用其制備南極磷蝦油Pickering乳液時，體系在16 d內具有良好的熱殺菌和貯藏穩(wěn)定性[77]。乳液系統(tǒng)有效拓寬了磷蝦油的產業(yè)應用范圍，可作為油脂的載體系統(tǒng)，在抑制脂質氧化和保持其營養(yǎng)價值方面作用廣泛，而乳液體系的熱穩(wěn)定性仍然是制約技術發(fā)展的難點[78]，目前也有研究通過在乳液中添加穩(wěn)定劑（如乳化劑和質地改良劑）來對其穩(wěn)定性進行改善[79]。

3.2.2 微囊化

微囊化目前已廣泛用于封裝生物活性物質[80-82]，尤其是富含ω-3 PUFA的功能脂質。微囊化后可以提高油脂的氧化穩(wěn)定性，延長保質期并改善其添加入食品中的混溶性，擴展使用范圍。近年來，研究人員針對南極磷蝦油的微囊化也進行了廣泛的研究，如表2所示。

表2 微囊化工藝對南極磷蝦油氧化穩(wěn)定性的影響Table 2 Effect of microencapsulation process on oxidation stability of Antarctic krill oil

南極磷蝦中不僅含有高營養(yǎng)價值的油脂，還富含蛋白質，且氨基酸配比合理，可作為優(yōu)質蛋白質的來源。Shi Liu等[88]考察了磷蝦蛋白作為磷蝦油微囊化壁材的潛力，其使用等電溶解/沉淀分離磷蝦蛋白，并通過凝聚作用使磷蝦蛋白對磷蝦油進行包封，結果表明，經過等電溶解/沉淀的磷蝦蛋白可以作為壁材使用，這一研究也為南極磷蝦的綜合利用提供了新的思路。

以上研究表明，在食品領域，微膠囊的壁材一般是碳水化合物、蛋白質以及蠟等天然高分子物質，利用這類天然高分子物質作為壁材的微膠囊貯藏條件要求高，且容易出現顆粒大小分布不均的現象，因此，生物微膠囊受到廣泛關注[89]。其中，使用低成本的酵母細胞作為食品級成分的壁材已逐漸被接受，與其他技術相比，利用酵母細胞進行封裝不需要額外的添加劑并易于操作。有研究評估了酵母細胞作為南極磷蝦油封裝載體的可行性[90]，由于酵母細胞膜的選擇透過性，使南極磷蝦油中更多的PL被有效地封裝于酵母細胞中，同時酵母細胞的壁和膜減少了脂質和氧氣的接觸，有助于防止級聯(lián)氧化的發(fā)生，能夠增加脂質的氧化穩(wěn)定性并延長其保質期。此外，由于酵母的生物黏附性，由被包封在酵母細胞中的南極磷蝦油可以從口腔定向輸送到小腸，從而能夠提高EPA與DHA的生物利用度。

3.2.3 軟膠囊

軟膠囊通過壓制、滴制等方式使功能成分密封于軟質膠囊中，是一種理想的以固體劑型遞送液體的形式。密封填充可以掩蓋內容物的不良氣味，保護封裝的化合物免受氧氣和光線的影響，并且能夠將油脂準確遞送至胃腸道中，是目前油脂類保健品最常用的劑型。目前軟囊殼通常由明膠制成，并復配以水、增塑劑（甘油、山梨糖醇等）、遮光劑（焦糖色素、二氧化鈦等）等添加劑以達到密封遮光的目的。但由于南極磷蝦油中PL的親水性會導致軟囊殼中的水分被PL吸收，加速了脂質氧化鏈的延伸；蝦青素的存在會增加油的滲透性，加速PL和殼中水分的遷移，從而造成膠囊變硬、囊殼老化，進而導致漏油[91]。另外，甘油等增塑劑具有吸濕性和O2透過性，從而降低了磷蝦油軟膠囊產品的穩(wěn)定性，制約了產品發(fā)展[92]。目前，已有多項專利和研究通過對南極磷蝦油的軟囊殼原料以及加工工藝條件進行改良優(yōu)化以提高其氧化穩(wěn)定性并提高產品附加值[93-94]，如碘卡拉膠、羥丙基淀粉等作為明膠的替代材料也被廣泛應用于軟膠囊的制備，以進一步促進軟膠囊產品的穩(wěn)定性。程剛[91]利用透明質酸鈉、麥芽糖醇、原花青素、乳酸復配作為保水劑制備南極磷蝦油明膠軟膠囊，鈣軟膠囊能有效延緩水分向磷蝦油中PL的親水基團轉移，從而延緩膠囊皮的老化，提高其穩(wěn)定性。表3總結了磷蝦油以不同形式包埋時的利弊以及適用情形，可為今后相關研究提供一些參考。

表3 3 種封裝形式的對比Table 3 Comparison of three encapsulation forms

4 南極磷蝦油氧化穩(wěn)定性的評估方法及策略

監(jiān)測油脂品質變化，需要采用合理的方法測定氧化過程中初級（ROOH）和次級（揮發(fā)性化合物，如己醛、丙醛等）氧化產物水平，以準確評估其食用安全性。POV、酸價、茴香胺值、TBARS值以及共軛二烯/三烯水平是評價油脂氧化程度的經典指標。由于磷蝦油為橘紅色且富含PL，會干擾滴定終點的判定，因此在關于磷蝦油/水包油乳液的研究中均表明，這些經典指標可能無法準確判定磷蝦油或磷蝦油的氧化狀況[34-35,96-97]。部分研究通過測定磷蝦油中生育酚、蝦青素等微量成分的變化來間接反映其氧化情況[96,98]，但這些微量成分含量少且易受貯藏環(huán)境影響，測定難度大，因此更可靠的方法是通過動態(tài)頂空-氣相色譜-質譜等方法直接測定氧化過程中的揮發(fā)性二級產物以評估其氧化程度[34-35]。當然，也有研究者一直在探索一些更準確和靈敏的方法來量化磷蝦油的氧化程度，例如，Uluata等[18]驗證了DPPP熒光法在測定磷蝦水包油乳液中ROOH含量的可靠性、Song Gongshuai等[99]基于電烙鐵離子源與快速蒸發(fā)電離質譜聯(lián)用技術，探索了一種原位檢測磷蝦油動態(tài)氧化特性的脂質組學方法。此外，孫德偉[100]還嘗試建立了以綜合感官評定、基本指標、化學組成、特殊結構以及危害因子等指標，以“綜合分析、分類量化”為主要思想的磷蝦油品質綜合評價方法。綜上所述，目前對于評價磷蝦油氧化穩(wěn)定性的方法還未形成統(tǒng)一的標準，因此探索出合理化的方法是當前亟需解決的問題。

5 結 語

EPA、DHA等PUFA不僅賦予了南極磷蝦油健康功能特性，也導致磷蝦油的高度氧化敏感性。傳統(tǒng)技術例如添加抗氧化劑、除氧劑等都被證實有助于提高磷蝦油的氧化穩(wěn)定性，但是這在一定程度上與清潔標簽的理念相違背。現今，對于富含ω-3油脂的功能性食品的市場需求變大，但是ω-3油脂的水溶性差，一定程度上限制了其使用范圍以及相關產品的研發(fā)。通過乳化或微囊化等方式將磷蝦油制成乳液、微膠囊以及納米膠囊不僅有助于隔絕氧氣、提高磷蝦油穩(wěn)定性、增加混溶性，還可以實現靶向輸送，從而提高ω-3脂肪酸的生物利用度。因此，乳化和微囊化也是值得推廣的方式。為盡可能減少食品中直接添加抗氧化劑，已經探索出了部分具有抗氧化作用的活性薄膜，例如，包含黃芩素和D-α-生育酚聚乙二醇1000琥珀酸酯的殼聚糖薄膜能有效抑制大豆油的氧化[101]；摻入了山竹果皮酚的殼聚糖薄膜有效抑制了大豆油中一級和二級氧化產物的生成，可提高大豆油的氧化穩(wěn)定性[102]。目前鮮見活性薄膜在磷蝦油中的應用，因此未來可從這一角度出發(fā)對磷蝦油氧化穩(wěn)定性進行改善。