Advances in Extraction Methods and Physiological Activities of Antarctic Krill Oil
-
摘要: 南极磷虾是一类广泛分布于南极海域的多年生浮游甲壳动物，生物贮藏量大。南极磷虾油富含磷脂型n-3多不饱和脂肪酸，具有重要的生理功能，是一种可替代鱼油的新型功能性油脂。本文对南极磷虾油常用的提取方法（溶剂提取法、临界流体法和生物酶法）和生理活性（抗炎作用、保护心脑血管、神经保护和改善骨质疏松）进行论述，并对南极磷虾油的开发应用前景进行讨论。Abstract: Antarctic krill are a group of perennial crustacean zooplankton that widespread in Antarctic Ocean, with a large amount of biological storage. Antarctic krill oil is rich in phospholipid n-3 polyunsaturated fatty acids, and has important physiological functions. This article summarizes the common extraction methods of Antarctic krill oil (solvent extraction, biological enzyme method, and critical fluid method) and physiological activities (reducing inflammation, protecting cardiovascular, protecting nerves and improving osteoporosis). In addition, the application potential of krill oil is discussed.
-
Keywords:
- Antarctic krill oil /
- extraction methods /
- physiological activities
-
南极磷虾（Euphausia superba）是一种主要以浮游动植物为食，生活在南极海域的群居生物，资源充足，在南极海域的生态系统中起着重要作用[1]。以新鲜南极磷虾或干燥磷虾粉为原料，利用合适的提取方法可得到南极磷虾油[2]。作为一种新型的海洋功能性油脂，南极磷虾油含有丰富的营养成分，包括磷脂（Phospholipid，PL）、多不饱和脂肪酸（Polyunsaturated fatty acids，PUFA）、虾青素（Astaxanthin，AST）、维生素A（Vitamin A，VA）、生育酚（Tocopherols，TOC）等[3-4]，PUFA中二十碳五烯酸（Eicosapentaenoic acid，EPA）和二十二碳六烯酸（Docosahexaenoic acid，DHA），已被证明具有多种生理活性[5]。近年来研究表明，南极磷虾油对人体健康有多种益处，包括抗炎、预防心血管疾病、抗糖尿病、促进大脑功能和抗癌作用[2]。充足的资源与其具有的多样功能特性使得南极磷虾油极具研究价值与开发前景。本文论述了近年来南极磷虾油的提取方法和生物活性的研究进展，并进行总结与展望，以期为南极磷虾油的开发应用提供参考。
1. 南极磷虾油的提取
南极磷虾或者经过初步加工的干制磷虾粉均可用于磷虾油的提取，磷虾捕捞死亡后快速自溶，氟含量升高不利于后续处理[6]，以冷冻磷虾或干燥磷虾粉为原料更适合于南极磷虾油提取。目前南极磷虾油的提取方法主要有溶剂法、临界流体法和酶法，与之对应，图1选取3篇相关文献并展示了其中南极磷虾油活性物质的含量[3,7-8]。在溶剂法中，使用极性溶剂乙醇提取磷虾油具有较高的PL（39.20%）和EPA+DHA（28.66 g/100 g）含量，但AST含量（149.85 mg/kg）和TOC（28.66 mg/100 g）含量较低，丙酮与之相反[3]；在临界法中，超临界CO2与亚临界正丁烷提取磷虾油均具有较多AST（262.2、248.4 mg/kg）和EPA+DHA（29.81、29.85 g/100 g），而PL含量差异显著（18.1%、28.7%）（P<0.05）[7]；最后，碱性蛋白酶对比复合蛋白酶提取磷虾油具有更高的PL（50.19%）、EPA+DHA（36.91 g/100 g）、AST（520.75 mg/kg）、TOC（39.28 mg/100 g）含量[8]。由此可见，不同提取方式与条件对南极磷虾油品质存在着较大影响。上述数据来源于不同文献，不能直接比较三种提取方法优劣，下文对三种磷虾油提取方法进行简要介绍。
![]()
图 1 不同提取方法对磷虾油组成的影响Figure 1. Effects of different extraction methods on the composition of krill oil1.1 溶剂提取法
溶剂提取法是提取油脂的经典方法，也是文献报道中提取南极磷虾油最常用的方法。南极磷虾油中具有极性PL，中性甘油三酯和疏水性AST与TOC[3]，提取溶剂的选择会显著影响南极磷虾油的产品质量。
在单一溶剂提取条件下，极性溶剂，如乙醇和异丙醇的提取物具有较高的脂质产量和磷脂含量，但甾醇、虾青素和维生素含量较低；丙酮提取的脂质产量和磷脂含量最低，但微量元素含量较高[3]。乙醇因具有适当的极性与绿色低毒特性被广泛应用于磷虾油提取。张晓慧等[9]使用不同比例的乙醇-水混合溶剂实现了南极磷虾油的提取（95%乙醇）、精炼（无水乙醇）和富集（30%乙醇），最终得到磷虾油中PL含量为706.1 mg/g，EPA和DHA含量分别为23.9%，14.2%。这种一体化生产工艺在磷虾油工业化生产上具有重大价值。
依次以丙酮、正己烷、乙醇为提取溶剂，每次提取15 min，经三步提取后从磷虾粉中提取得到三种磷虾油。丙酮提取油中，AST、TOC、VA、胆固醇等次要成分较集中；而乙醇提取油的PL和PUFA含量最高，但微量组分少；正己烷提取油则介于二者之间[4]。多步提取不仅使磷虾油营养价值最大化，也可为后续虾油特定组分收集提供基础。而利用混合溶剂进行提取既可以获得更多的活性物质，同时避免了多步繁琐操作。Tian等[10]采用乙酸乙酯-正丁醇混合溶剂（1:1，V/V）进行磷虾油提取，仅提取5 min后得到的磷虾油中PL含量为27.7%~42.3%，总产油率为4.15%~6.18%。采用乙醇、正己烷或其混合溶剂（1:2，V/V）提取磷虾油得率分别为21.32%、8.50%和18.75%，PL含量分别为64.82%、30.20%、55.41%，该混合溶剂同样可作为合适的提取溶剂，提取油中PUFA含量高[11]。在另一项乙醇-正己烷混合溶剂提取磷虾油研究中，若溶剂组成中乙醇>正己烷，提取液不分层，此时降低溶剂中乙醇比例能够增加油脂产率，在乙醇:正己烷=3:2时提取率达最高74.49%；若正己烷>乙醇，则提取液在静置30 min后发生分层现象，在乙醇:正己烷=2:3时，总油脂提取率可达95.23%（乙醇层54.77%，己烷层40.46%）[12]。
上述溶剂提取磷虾油研究中，往往需要使用大量溶剂，料液比达1:6~1:30（W:V），同时耗费较长时间。通过寻找新的提取溶剂或者改进提取方法可以改善这一现象，例如采用亲水性可调溶剂N-二甲基环己胺提取南极磷虾油，该方法溶剂用量少，对环境友好且提取效率与氯仿/甲醇提取相当[13]。另外较为新颖的离子液体或生物溶剂等同样可应用于油脂的提取，然而其在磷虾油提取领域鲜有报道[14]。从改进提取方法角度来看，在乙醇提取虾油前使用1.0%柠檬酸钠溶液浸泡处理干粉，可提高虾油中的磷脂含量与流动性，并且降低其酸值。因为柠檬酸钠能与虾油中的蛋白质结合，去除磷虾油中的蛋白质、游离脂肪酸等杂质[15]。在溶剂提取油脂时引入辅助条件，如超声辅助溶剂提取可以提高出油率并减少提取时间[16]，这是值得尝试的一种南极磷虾油提取方法。
1.2 超临界和亚临界流体法
超临界流体法（supercritical fluid extraction，SFE）是利用超临界流体从原料中提取出特定组分的一种方法，在超临界状态下，超临界流体同时具有气、液的扩散、溶解能力，从而提供更优的提取效率，在食品、化工等行业渐受欢迎[17-18]。在高价值脂类产品生产中，使用CO2或以丙烷和二甲醚为替代超临界流体是当前的发展趋势[19]。
CO2超临界温度在31.1 ℃和7.38 MPa，可提取非极性、低分子量的弱极性化合物，其绿色安全特性使之成为油脂提取的主要溶剂[19]。赵泓博[20]将CO2-SFE与溶剂法相结合，在CO2-SFE提取过程中，无论夹带剂乙醇的存在与否，所得油脂绝大部分为甘油三酯。而延长提取时间可提高磷脂含量，经CO2临界提取150 min后的虾油磷脂含量可超过97%，同时增加后续乙醇提取磷虾粉产物中的EPA和DHA含量。除此之外，其创新性地探究了向CO2-SFE中添加大豆油作载体助溶剂对南极磷虾油提取的影响，结果发现，大豆油载体助溶剂不仅能提高磷虾油产率与EPA和DHA含量，还能够改变其产品特性，比如增加其氧化稳定性与流动性，减弱不良风味。刘志东等[21]比较了CO2-SFE、溶剂法与压榨法对南极磷虾油的提取效果，结果表明CO2-SFE的油脂产率接近压榨法，低于溶剂法（无水乙醇），但CO2-SFE产物的酸值与碘值均较高。
亚临界流体法（subcritical fluid extraction，SubFE）利用亚临界流体为萃取剂，根据极性相似原理提取特定组分，亚临界状态是指相对于近临界和超临界状态存在的一种形式，萃取条件相对温和[22]。具有较低的临界压力、温度及适当亲脂性，丙烷和丁烷是广泛应用于油料提取的两种流体[23-24]。比较n-butane-SubFE、CO2-SFE和有机溶剂法提取南极磷虾油，结果表明，n-butane-SubFE提取磷虾油具有超过CO2-SFE的脂质回收率（81.2%）、PL含量（28.7 g/100 g）和TOC含量（67.7 mg/kg），以及超过乙醇提取的AST含量（248.4 mg/kg），且其脂质氧化程度低[7]。随后Liu等[25]发现，选择二甲醚为SubFE流体，得到的磷虾油相对于n-butane-SubFE而言，具有更高的脂质回收率（93.77%）、PUFA含量（33.49%）和AST含量（218.06 mg/kg）。利用临界流体法提取南极磷虾油，除流体种类外，温度、压力、流速等参数条件都需要大量实验进行探究。孙德伟等[26]采用单因素实验对n-butane-SubFE提取南极磷虾油条件进行了优化，在最佳条件下（提取时间120 min，压力1.0 MPa，温度40 ℃）脂质提取率为21.39%，磷脂含量为28.68%，其中71.20%为磷脂酰胆碱。
1.3 酶解法
在植物油脂提取过程中，使用蛋白酶、纤维素酶、果胶酶或其他酶混合降解细胞壁可提高油脂收率[27]，其中，蛋白酶可使脂质与蛋白质分离，以此促进使磷虾油的释放[28]。在提取南极磷虾油前加入中性蛋白酶和碱性蛋白酶进行酶解，与空白组相比，酶解磷虾粉的油脂提取率显著上升，其中碱性蛋白酶组提取率高于中性蛋白酶组，但中性蛋白酶组具有更高的AST、EPA和DHA含量[29]。对常用六种蛋白酶（木瓜蛋白酶、复合蛋白酶、酸性蛋白酶、中性蛋白酶、胰酶、碱性蛋白酶）酶解提取南极磷虾油比较研究发现，碱性蛋白酶和复合蛋白酶提取磷虾油的油脂收率较高（5.29%和4.90%），以碱性蛋白酶辅助提磷虾油中PL（50.19%）和微量元素含量，其效果均高于另外五种蛋白酶[8]。将碱性蛋白酶与复合蛋白酶一同加入以提取磷虾油，提取效果同样优于溶剂提取[28]。Zhou等[30]研究了不同种类酶的提取效果，包括中性蛋白酶、胰蛋白酶、复合蛋白酶、菠萝蛋白酶、木瓜蛋白酶，结论与前文一致，复合蛋白酶的脂质回收率最高。经响应曲面优化提取条件后（酶浓度0.16%，45 ℃下酶解2.9 h），磷虾油提取率可达86.02%。
南极磷虾内源酶活性极强，在捕捞死亡后容易发生自溶，故可以利用南极磷虾自溶酶结合外源酶对其进行酶解[31]。外源木瓜蛋白酶与内源酶能够产生协同作用，在中性条件下酶解2 h所得南极磷虾油中EPA+DHA质量分数大于两者单独作用[32]。合理利用内源酶可以减少外源酶使用量，甚至不需要使用外源酶。以大豆油为溶剂，从自溶6 h的南极磷虾水解物中富集营养成分，回收油中含有44.24 mg/kg的AST，总脂肪酸中含有1.1% EPA和0.6% DHA[33]，这与上文中大豆油做载体助溶剂提取磷虾油的研究相似，均体现了绿色提取理念。虽然利用蛋白酶解能提高脂质成分的产率，但是上述文献中酶解所需时间较长（2~6 h），该方法仍需要进一步改良。
2. 南极磷虾油的生理活性
南极磷虾油含有丰富的营养成分，如EPA、DHA、PL、TOC、VA、AST等，其中DHA和EPA能够促进大脑发育，改善脑功能，调节脂质和糖代谢。有研究证实，磷脂形式存在的DHA/EPA在发挥其功能特性方面优于甘油三酯或乙酯形式[5]，而高磷脂含量正是南磷虾油组成特征之一[2]。虾青素属于类胡萝卜素类，有显著的抗氧化能力，研究发现虾青素具有抗炎、抗氧化、促凋亡、抗癌等多种生物活性[34]。多种营养成分共同存在于南极磷虾油中，使之具有较大的健康益处。关于磷虾油的功能特性目前已经进行了大量的研究，从细胞、动物以及临床试验中发现，南极磷虾油具有抗炎、抗氧化、预防心血管疾病、抗糖尿病、促进大脑功能和抗癌等作用[2]，表1列出了部分关于磷虾油生理活性的研究进展，包括其功能作用、磷虾油组成与实验方法及结论。文献中使用的南极磷虾油不尽相同，部分来源于商品磷虾油，部分来源于实验室提取，导致其品质和发挥功效的生理活性物质种类和含量存在差异，这种差异在南极磷虾油功能活性研究中是需要考虑的。
表 1 部分磷虾油生理活性的研究Table 1. Partial study on physiological activity of krill oil实验对象 南极磷虾油组成 南极磷虾油使用方式 主要结论 参考文献 心血管
保护作用高脂饮食C57BL/6J小鼠 62.30%TG，28.68%PL，
248.4 mg/kg AST，16.3%EPA，9.6%DHA每天饮食中添加50 g/kg
磷虾油，持续12周磷虾油能显著改善高脂饮食小鼠的血脂异常、脂肪肝和葡萄糖代谢。 [35] 正常饮食Wistar大鼠 21.7% EPA，12.46% DHA 每天灌胃2.6 g/kg磷虾油，
持续30 d南极磷虾油可显著升高正常饮食大鼠血清EPA/DHA含量，对大鼠脂质代谢调节
作用优于鱼油。[36] 高脂饮食C57BL/6J小鼠 39.7% FFA，5.23% EPA，2.28% DHA 每天补充5.7%饮食的磷虾油，持续6周 磷虾油降低了血浆非酯化脂肪酸，但对肝脏脂肪酸积累影响很小，降低了有关异戊二烯/胆固醇和脂质合成早期步骤的基因表达。 [37] 高脂饮食ICR小鼠 568 mg/g PL，30.04% FFA，5.56% EPA，2.62%DHA，
37.43 mg/100 g AST每天灌胃100、200、600 μg/g磷虾油，持续12周 高剂量磷虾油处理有缓解高脂血症和肥胖作用，产生与高脂血症的减轻有关剂量
依赖性的肠道菌群结构改变。[38] 受试者 45% PL，30% TG，65.7% FFA，13% EPA，6.5% DHA 每天补充0.5、1、2、4 g磷虾油，持续12周 磷虾油可降低血清甘油三酯，不会增高
低密度脂蛋白胆固醇，有效降低
心血管风险因素。[39] 自发性高血压SD大鼠 48.3% PL，37.6% TG，13.5% FFA，13.9% EPA，6.9% DHA，145.4 μg/g AST 每天灌胃20、100、500 mg/kg磷虾油，持续5周 磷虾油可降低高血压大鼠的收缩压和舒张压，但对正常大鼠无影响。 [40] apoEKO小鼠 12.5% EPA, 7.4% DHA. 磷虾油和磷虾蛋白取代
日常饮食中的蛋白和
油脂成分，持续12周磷虾油通过干扰胆固醇的合成而磷虾蛋白通过精氨酸提供NO，延缓小鼠
动脉粥样硬化的发展。[41] 抗炎作用 CACO2HT29细胞 51% PL，12% EPA，
7% DHA，0.04% AST细胞暴露在浓度为250 mg/L
磷虾油下，持续24 h磷虾油可改增加炎症期间肠道屏障的完整性和促进上皮恢复，控制细菌对上皮细胞的粘附和侵袭，改善肠道炎症。 [42] RAW 264.7
细胞未列出 细胞暴露在10、50、100 μg/mL
臭氧化磷虾油中，持续24 h臭氧处理磷虾油通过抑制p38 MAPK和JNK的磷酸化来抑制LPS刺激RAW 264.7
巨噬细胞中促炎介质和细胞因子的表达。[43] 受试者 120 mg/g EPA, 55 mg/g DHA 每天补充2 g磷虾油，持续30 d 磷虾油能够改善轻度膝关节疼痛的主观症状，有抑制促炎脂质介质和减缓
骨关节炎发展的作用。[44] 神经
保护作用PC12细胞 40% PL, 12% EPA, 5.5%DHA 细胞暴露在0.1、0.2、0.4、0.8 μg/mL磷虾油中，持续24 h 补充磷虾油可通过抑制凋亡反应和氧化
损伤来有效预防METH诱导的神经毒性。[45] ADICR小鼠 12% EPA, 7% DHA 每天喂食含5%磷虾油的饮食，持续4周 磷虾油可通过抗氧化、抗神经炎症和抗
淀粉样变作用改善损伤，增强记忆功能。[46] ICR小鼠 56.80% PL, 5.56% EPA,2.62% DHA,0.037% AST 每天灌胃100、200、600 mg/kg磷虾油，持续8周 磷虾油降低tDARPP、PLC-beta1、CALM、PDE1A、AC5蛋白的表达，增加TH、AADC蛋白的表达，在脑内表现出抗氧化、抗衰老的活性；降低了酪氨酸消费者的丰度，增加了乳酸菌和SCFA生产者的丰度。 [47] SAMP8 SAMR1小鼠 15.7% EPA, 9.78%DHA 每天补充1%饮食量磷虾油，
持续12周磷虾油可通过减少海马Aβ42水平和降低氧化损伤，减轻焦虑，改善认知功能。 [48] 改善骨质
疏松作用骨质疏松C57BL/6J小鼠 46.1% PL, 35.2% TG 12.6% FFA, 26.72% EPA,
18.3% DHA每天补充160 mg/kg磷虾油，
持续90 d磷虾油能够通过促进骨形成从而改善糖皮质激素诱导的骨质疏松。 [49] ICR小鼠 25.1% EPA,19.2% DHA,14.2%TG 每天补充1 mL/kg磷虾油，
持续21 d磷虾油通过GH/IGF-1通路促进骨的纵向生长，增加骨骼肌矿物质含量和强度。 [50] 软骨退变C57BL/6小鼠 57.4% PL, 12.4% TG, 15.3% FFA, 594 mg/kg AST, 25.13% EPA, 19.24% DHA 每天灌胃100、200 mg/kg
磷虾油，持续8周磷虾油增强自噬相关的关键基因表达，抑制p53依赖性线粒体凋亡通路关键基因的表达，能够改善软骨结构。 [51] 2.1 心血管保护作用
血浆中的甘三酯（Triglyceride，TG）、总胆固醇（Total cholesterol，TC）、高密度脂蛋白胆固醇（High density liptein cholesterol，HDL-C）、低密度脂蛋白胆固醇（Low density lipoprotein cho lesterol，LDL-C）等水平异常是引发心血管疾病的重要潜在性危险因素[52]。在高脂肪食物中添加磷虾油能够降低LDL-C，显著改善C57BL/6J小鼠的血脂异常、脂肪肝和葡萄糖代谢，此外还能降低肝脏的氧化损伤[35]。与之类似，正常饮食大鼠服用南极磷虾油与鱼油后，磷虾油相比鱼油有着更强的降低血清TG和TC能力[36]。磷虾油与鱼油均有降低血脂和调节脂质稳态的作用，但作用机制不同，作用效果也不同。鱼油降低极低密度脂蛋白（Very low density lipoprotein，VLDL），磷虾油降低血浆非酯化脂肪酸[37]。磷虾油还能引起肠道菌群结构发生剂量依赖性改变，此变化与高脂血症的减轻有关[38]。在志愿者饮食中添加南极磷虾油同样产生了降总胆固醇作用，能够有效降低心血管疾病风险[39]。磷虾油除降低TG、TC水平及高血压大鼠的血压外[40]，Parolini等[41]还证明了南极磷虾油和磷虾蛋白对载脂蛋白E缺乏小鼠动脉粥样硬化的发展有延缓作用。
2.2 抗炎作用
炎症是机体对有害物质产生的一种反应，被认为是机体的有益过程，但同样会引起机体不适，例如发热和疼痛，此外，慢性炎症与类风湿关节炎、哮喘、炎症性肠病、牛皮癣等疾病密切相关[2]，为了减轻疼痛和减少慢性炎症的发生，在自然界中寻找具有优异镇痛抗炎活性物质一直是医药学科的研究热点[53]。南极磷虾油能够对TFN-α和TFN-γ诱导产生炎症的CACO-2、 HT29细胞进行处理，结果使促炎细胞因子mRNA表达减少，上皮完整性增加，从而减轻肠道炎症的发生[42]。经臭氧处理后磷虾油能减少脂多糖（Lipopolysaccharide，LPS）刺激RAW 264.7细胞IL-1β、IL- 6、TNF-α的表达[43]。向患有轻度膝关节疼痛受试者的饮食中补充南极磷虾油，膝关节炎量表和血尿生化参数显示南极磷虾油具有抑制促炎性介质和减缓骨关节炎发展的作用[44]。
2.3 神经保护作用
大多数神经退行性疾病，如阿尔茨海默病（Alzheimer disease，AD）和帕金森氏病（Parkinson’s disease，PD）起因复杂，但往往与神经炎症相关，因此，对氧化途径和炎症反应的抑制是治疗神经退行性疾病的一个研究方向[54]。南极磷虾油可能通过抑制细胞凋亡反应和氧化损伤预防甲基苯丙胺诱导的神经毒性[45]。磷虾油对LPS诱导AD小鼠模型神经炎症的影响研究表明，饮食中添加磷虾油抑制了诱导型一氧化氮合酶和环氧合酶-2的表达，降低了活性氧和丙二醛的水平，能够减轻氧化应激和神经炎症引起的脑损伤，降低淀粉样变性的产生和改善记忆功能[46]。而在半乳糖诱导脑衰老小鼠实验中，磷虾油减少了多巴胺和cAMP调节蛋白以及参与钙通道蛋白的表达，缓解肠道菌群的失调，对脑衰老产生有益作用[47]。通过生化参数测定及水迷宫实验等方法评价磷虾油喂食对小鼠认知功能的影响，结果表明，磷虾油可通过减少海马Aβ42水平和降低氧化损伤，改善认知功能及减轻焦虑，南极磷虾油可作为具有神经保功效的食品补充剂和或功能性成分[48]。
2.4 改善骨质疏松作用
骨质疏松症可导致骨脆性增加，骨折几率增高，是最常见的骨骼疾病，多见于绝经后女性和老年男性，且女性的患病率高于男性。随着老龄化程度增加，骨质疏松症已成为各国所面临的健康问题[55]。对糖皮质激素性骨质疏松小鼠补充南极磷虾油90 d后，通过小鼠的骨密度、生物力学强度和松质骨微观结构，证明了南极磷虾油可显著防止骨丢失，改善糖皮质激素诱导的骨质疏松症，促进骨的形成[49]。与之相似，分别给予ICR小鼠大豆油与磷虾油作饮食补充剂，发现磷虾油通过GH/IGF-1通路促进了骨的纵向生长，并增加了骨骼肌矿物质含量和强度[50]。对软骨退变小鼠补充磷虾油8周后改善了其软骨结构，抑制了软骨细胞的增生性分化与关节软骨的异常凋亡[51]。此外，南极磷虾磷酸化肽对去卵巢大鼠同样具有改善松质骨结构和生化特性的功效[56]。
3. 总结与展望
南极磷虾油作为一种新型的海洋功能性油脂，含有丰富的营养成分，对人体健康有多种益处，具有广阔的应用前景。传统溶剂法提取磷虾油是目前最常用的一种提取方式，技术成熟，成本低、步骤少，未来新型绿色溶剂的开发与提取工艺优化可解决溶剂用量大，回收处理困难以及提取时间长等不足。酶解法提取磷虾油条件温和，绿色环保且油脂产率高，外源酶与内源酶的协同作用使酶解法更适于鲜虾的提取，外源酶的种类是提取过程中最重要的影响因素，另外，酶解耗时长也是需要考虑的问题。临界流体法虽然对设备要求高，但能够通过控制提取条件改变临界流体的选择，极具灵活性，因此需要在诸多试验基础上优化提取参数，使之适于磷虾油的提取。未来南极磷虾油提取技术的突破创新将会对磷虾油应用研究产生很大推动作用。
南极磷虾油产生各种功能活性作用的机制复杂，虽有一定报道，但并不全面，其如今研究较多的是对血脂的调节作用。此外，许多学者在研究中仅关注南极磷虾油中EPA和DHA成分含量，但在这之外还存在多种活性物质，这些物质之间是否存在相互作用，又或者各自发挥不同的生理活性作用仍不清楚，南极磷虾油组成与其功效之间的关系如何，这些问题亟待未来研究探寻。
-
![]()
图 1 不同提取方法对磷虾油组成的影响
Figure 1. Effects of different extraction methods on the composition of krill oil
表 1 部分磷虾油生理活性的研究
Table 1 Partial study on physiological activity of krill oil
实验对象 南极磷虾油组成 南极磷虾油使用方式 主要结论 参考文献 心血管
保护作用高脂饮食C57BL/6J小鼠 62.30%TG，28.68%PL，
248.4 mg/kg AST，16.3%EPA，9.6%DHA每天饮食中添加50 g/kg
磷虾油，持续12周磷虾油能显著改善高脂饮食小鼠的血脂异常、脂肪肝和葡萄糖代谢。 [35] 正常饮食Wistar大鼠 21.7% EPA，12.46% DHA 每天灌胃2.6 g/kg磷虾油，
持续30 d南极磷虾油可显著升高正常饮食大鼠血清EPA/DHA含量，对大鼠脂质代谢调节
作用优于鱼油。[36] 高脂饮食C57BL/6J小鼠 39.7% FFA，5.23% EPA，2.28% DHA 每天补充5.7%饮食的磷虾油，持续6周 磷虾油降低了血浆非酯化脂肪酸，但对肝脏脂肪酸积累影响很小，降低了有关异戊二烯/胆固醇和脂质合成早期步骤的基因表达。 [37] 高脂饮食ICR小鼠 568 mg/g PL，30.04% FFA，5.56% EPA，2.62%DHA，
37.43 mg/100 g AST每天灌胃100、200、600 μg/g磷虾油，持续12周 高剂量磷虾油处理有缓解高脂血症和肥胖作用，产生与高脂血症的减轻有关剂量
依赖性的肠道菌群结构改变。[38] 受试者 45% PL，30% TG，65.7% FFA，13% EPA，6.5% DHA 每天补充0.5、1、2、4 g磷虾油，持续12周 磷虾油可降低血清甘油三酯，不会增高
低密度脂蛋白胆固醇，有效降低
心血管风险因素。[39] 自发性高血压SD大鼠 48.3% PL，37.6% TG，13.5% FFA，13.9% EPA，6.9% DHA，145.4 μg/g AST 每天灌胃20、100、500 mg/kg磷虾油，持续5周 磷虾油可降低高血压大鼠的收缩压和舒张压，但对正常大鼠无影响。 [40] apoEKO小鼠 12.5% EPA, 7.4% DHA. 磷虾油和磷虾蛋白取代
日常饮食中的蛋白和
油脂成分，持续12周磷虾油通过干扰胆固醇的合成而磷虾蛋白通过精氨酸提供NO，延缓小鼠
动脉粥样硬化的发展。[41] 抗炎作用 CACO2HT29细胞 51% PL，12% EPA，
7% DHA，0.04% AST细胞暴露在浓度为250 mg/L
磷虾油下，持续24 h磷虾油可改增加炎症期间肠道屏障的完整性和促进上皮恢复，控制细菌对上皮细胞的粘附和侵袭，改善肠道炎症。 [42] RAW 264.7
细胞未列出 细胞暴露在10、50、100 μg/mL
臭氧化磷虾油中，持续24 h臭氧处理磷虾油通过抑制p38 MAPK和JNK的磷酸化来抑制LPS刺激RAW 264.7
巨噬细胞中促炎介质和细胞因子的表达。[43] 受试者 120 mg/g EPA, 55 mg/g DHA 每天补充2 g磷虾油，持续30 d 磷虾油能够改善轻度膝关节疼痛的主观症状，有抑制促炎脂质介质和减缓
骨关节炎发展的作用。[44] 神经
保护作用PC12细胞 40% PL, 12% EPA, 5.5%DHA 细胞暴露在0.1、0.2、0.4、0.8 μg/mL磷虾油中，持续24 h 补充磷虾油可通过抑制凋亡反应和氧化
损伤来有效预防METH诱导的神经毒性。[45] ADICR小鼠 12% EPA, 7% DHA 每天喂食含5%磷虾油的饮食，持续4周 磷虾油可通过抗氧化、抗神经炎症和抗
淀粉样变作用改善损伤，增强记忆功能。[46] ICR小鼠 56.80% PL, 5.56% EPA,2.62% DHA,0.037% AST 每天灌胃100、200、600 mg/kg磷虾油，持续8周 磷虾油降低tDARPP、PLC-beta1、CALM、PDE1A、AC5蛋白的表达，增加TH、AADC蛋白的表达，在脑内表现出抗氧化、抗衰老的活性；降低了酪氨酸消费者的丰度，增加了乳酸菌和SCFA生产者的丰度。 [47] SAMP8 SAMR1小鼠 15.7% EPA, 9.78%DHA 每天补充1%饮食量磷虾油，
持续12周磷虾油可通过减少海马Aβ42水平和降低氧化损伤，减轻焦虑，改善认知功能。 [48] 改善骨质
疏松作用骨质疏松C57BL/6J小鼠 46.1% PL, 35.2% TG 12.6% FFA, 26.72% EPA,
18.3% DHA每天补充160 mg/kg磷虾油，
持续90 d磷虾油能够通过促进骨形成从而改善糖皮质激素诱导的骨质疏松。 [49] ICR小鼠 25.1% EPA,19.2% DHA,14.2%TG 每天补充1 mL/kg磷虾油，
持续21 d磷虾油通过GH/IGF-1通路促进骨的纵向生长，增加骨骼肌矿物质含量和强度。 [50] 软骨退变C57BL/6小鼠 57.4% PL, 12.4% TG, 15.3% FFA, 594 mg/kg AST, 25.13% EPA, 19.24% DHA 每天灌胃100、200 mg/kg
磷虾油，持续8周磷虾油增强自噬相关的关键基因表达，抑制p53依赖性线粒体凋亡通路关键基因的表达，能够改善软骨结构。 [51] 
下载: 导出CSV
-
[1] Cavan E L, Belcher A, Atkinson A, et al. The importance of Antarctic krill in biogeochemical cycles[J]. Nature Communications,2019,10(1):4742. doi: 10.1038/s41467-019-12668-7
[2] Xie D, Gong M, Wei W, et al. Antarctic krill (Euphausia superba) oil: A comprehensive review of chemical composition, extraction technologies, health benefits, and current applications[J]. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety,2019,18(2):514−534. doi: 10.1111/1541-4337.12427
[3] Xie D, Jin J, Sun J, et al. Comparison of solvents for extraction of krill oil from krill meal: Lipid yield, phospholipids content, fatty acids composition and minor components[J]. Food Chemistry,2017,233:434−441. doi: 10.1016/j.foodchem.2017.04.138
[4] Xie D, Mu H, Tang T, et al. Production of three types of krill oils from krill meal by a three-step solvent extraction procedure[J]. Food Chemistry,2018,248:279−286. doi: 10.1016/j.foodchem.2017.12.068
[5] Zhang T T, Xu J, Wang Y M, et al. Health benefits of dietary marine DHA/EPA-enriched glycerophospholipids[J]. Progress in Lipid Research,2019,75:100997. doi: 10.1016/j.plipres.2019.100997
[6] Yin F W, Zhou D Y, Liu Y F, et al. The forms of fluoride in Antarctic krill (Euphausia superba) oil extracted with hexane and its removal with different absorbents[J]. Journal of Aquatic Food Product Technology,2017,26(7):835−842. doi: 10.1080/10498850.2017.1339756
[7] Sun D, Cao C, Li B, et al. Antarctic krill lipid extracted by subcritical n-butane and comparison with supercritical CO2 and conventional solvent extraction[J]. LWT-Food Science and Technology,2018,94:1−7. doi: 10.1016/j.lwt.2018.04.024
[8] Wang L, Yang F, Rong Y, et al. Effects of different proteases enzymatic extraction on the lipid yield and quality of Antarctic krill oil[J]. Food Science & Nutrition,2019,7(7):2224−2230.
[9] 张晓慧, 尹佳, 王践云, 等. 利用乙醇进行南极磷虾油提取、精炼和富集的工艺一体化研究[J]. 粮食与油脂,2019,32(1):55−58. doi: 10.3969/j.issn.1008-9578.2019.01.015 [10] Tian X, Fan C, Liu Z, et al. An effective extract method of phospholipids from Antarctic krill Euphausea superba[J]. Open Journal of Marine Science,2018,8(2):293−299. doi: 10.4236/ojms.2018.82015
[11] Yin F W, Zhou D Y, Liu Y F, et al. Extraction and characterization of phospholipid-enriched oils from Antarctic krill (Euphausia Superba) with different solvents[J]. Journal of Aquatic Food Product Technology,2018,27(3):292−304. doi: 10.1080/10498850.2018.1428706
[12] Sun W, Shi B, Xue C, et al. The comparison of krill oil extracted through ethanol-hexane method and subcritical method[J]. Food Science & Nutrition,2019,7(2):700−710.
[13] Sun W, Huang W, Shi B, et al. Effective Antarctic krill oil extraction using switchable hydrophilicity solvents[J]. Marine Life Science & Technology,2020,2(1):41−49.
[14] Chemat F, Abert Vian M, Ravi H K, et al. Review of alternative solvents for green extraction of food and natural products: panorama, principles, applications and prospects[J]. Molecules,2019,24(16).
[15] 胥亚夫, 韩雨哲, 赵月. 富含磷脂的南极磷虾油提取工艺研究[J]. 渔业研究,2020,42(1):63−69. [16] Wen C, Zhang J, Zhang H, et al. Advances in ultrasound assisted extraction of bioactive compounds from cash crops-A review[J]. Ultrasonics Sonochemistry,2018,48:538−549. doi: 10.1016/j.ultsonch.2018.07.018
[17] Manjare S D, Dhingra K. Supercritical fluids in separation and purification: A review[J]. Materials Science for Energy Technologies,2019,2(3):463−484. doi: 10.1016/j.mset.2019.04.005
[18] Ye X, Xue S J, Shi J. Green separation technology in food processing: Supercritical-CO2 fluid extraction[M]. Advances in Food Processing Technology. Springer, Singapore, 2019: 73-99.
[19] Catchpole O, Moreno T, Montañes F, et al. Perspectives on processing of high value lipids using supercritical fluids[J]. The Journal of Supercritical Fluids,2018,134:260−268. doi: 10.1016/j.supflu.2017.12.001
[20] 赵泓博. 南极磷虾油分级制备及其品质分析[D]. 大连: 大连工业大学, 2019. [21] 刘志东, 陈雪忠, 李斌, 等. 制备方法对南极磷虾油品质的影响[J]. 现代食品科技,2017,33(1):191−196. [22] 郭婷婷, 万楚筠, 黄凤洪, 等. 亚临界流体萃取油脂及微量成分研究进展[J]. 中国油料作物学报,2020(1):154−160. [23] Qi Z, Xiao J, Ye L, et al. The effect of the subcritical fluid extraction on the quality of almond oils: Compared to conventional mechanical pressing method[J]. Food Science & Nutrition,2019,7(7):2231−2241.
[24] Knez Hrnčič M, Cör D, Knez Ž. Subcritical extraction of oil from black and white chia seeds with n-propane and comparison with conventional techniques[J]. The Journal of Supercritical Fluids,2018,140:182−187. doi: 10.1016/j.supflu.2018.06.017
[25] Liu S, Hu W, Fang Y, et al. Extraction of oil from wet Antarctic krill (Euphausia superba) using a subcritical dimethyl ether method[J]. RSC Advances,2019,9(59):34274−34282. doi: 10.1039/C9RA06238F
[26] 孙德伟, 李波, 陈洪建, 等. 南极磷虾脂质的亚临界提取及磷脂分析[J]. 中国油脂,2017,42(10):1−4, 30. doi: 10.3969/j.issn.1003-7969.2017.10.001 [27] Nadar S S, Rao P, Rathod V K. Enzyme assisted extraction of biomolecules as an approach to novel extraction technology: A review[J]. Food Research International,2018,108:309−330. doi: 10.1016/j.foodres.2018.03.006
[28] 王林林. 酶解法提取南极磷虾虾油的研究[D]. 上海: 上海海洋大学, 2019. [29] 曹天明. 干制工艺对南极磷虾粉及酶法辅助溶剂法对南极磷虾油中脂质品质的影响[D]. 大连: 大连工业大学, 2019. [30] Zhou L, Yang F, Zhang M, et al. A green enzymatic extraction optimization and oxidative stability of krill oil from Euphausia superba[J]. Marine Drugs,2020,18(2):82. doi: 10.3390/md18020082
[31] 史博文, 孙维维, 薛长湖, 等. 酶在南极磷虾高值化利用中的研究进展[J]. 食品工业科技,2018,39(13):320−324. [32] 于海宁, 陶艳红, 冯莹超, 等. 蛋白酶结合自溶酶提取南极磷虾油工艺研究[J]. 浙江工业大学学报,2015,43(2):143−147, 153. doi: 10.3969/j.issn.1006-4303.2015.02.006 [33] Wang L, Shen Y, Du Y, et al. Recovery of functional ingredients from Antarctic krill (Euphausia superba) using an improved aqueous enzymatic extraction method with soybean oil as co-solvent[J]. European Journal of Lipid Science and Technology,2018,120(8):1800144. doi: 10.1002/ejlt.201800144
[34] Faraone I, Sinisgalli C, Ostuni A, et al. Astaxanthin anticancer effects are mediated through multiple molecular mechanisms: A systematic review[J]. Pharmacological Research,2020,155:104689. doi: 10.1016/j.phrs.2020.104689
[35] Sun D, Zhang L, Chen H, et al. Effects of Antarctic krill oil on lipid and glucose metabolism in C57BL/6J mice fed with high fat diet[J]. Lipids in Health and Disease,2017,16(1):218. doi: 10.1186/s12944-017-0601-8
[36] 唐一新, 刘小芳, 刘建志, 等. 摄食南极磷虾油对正常饮食大鼠脂质代谢的影响[J]. 青岛大学学报(医学版),2020,56(1):62−66. [37] Tillander V, Bjørndal B, Burri L, et al. Fish oil and krill oil supplementations differentially regulate lipid catabolic and synthetic pathways in mice[J]. Nutrition and Metabolism,2014,11(1):20. doi: 10.1186/1743-7075-11-20
[38] Lu C, Sun T, Li Y, et al. Modulation of the gut microbiota by krill oil in mice fed a high-sugar high-fat diet[J]. Front Microbiol,2017,8:905. doi: 10.3389/fmicb.2017.00905
[39] Berge K, Musa-Veloso K, Harwood M, et al. Krill oil supplementation lowers serum triglycerides without increasing low-density lipoprotein cholesterol in adults with borderline high or high triglyceride levels[J]. Nutrition Research,2014,34(2):126−133. doi: 10.1016/j.nutres.2013.12.003
[40] Zhou D Y, Liu Y X, Xu Z L, et al. Effects of long-term intake of Antarctic krill oils on artery blood pressure in spontaneously hypertensive rats[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture,2017,97(4):1143−1148. doi: 10.1002/jsfa.7840
[41] Parolini C, Bjorndal B, Busnelli M, et al. Effect of dietary components from Antarctic Krill on atherosclerosis in apoE-deficient mice[J]. Molecular Nutrition & Food Research,2017,61(12):1700098.
[42] Costanzo M, Cesi V, Prete E, et al. Krill oil reduces intestinal inflammation by improving epithelial integrity and impairing adherent-invasive Escherichia coli pathogenicity[J]. Digestive and Liver Disease,2016,48(1):34−42. doi: 10.1016/j.dld.2015.09.012
[43] Kim H D, Lee S B, Ko S C, et al. Anti-inflammatory effect of ozonated krill (Euphausia superba) oil in lipopolysaccharide-stimulated RAW 264.7 macrophages[J]. Fisheries and Aquatic Sciences,2018,21(1):15.
[44] Suzuki Y, Fukushima M, Sakuraba K, et al. Krill oil improves mild knee joint pain: A randomized control trial[J]. PloS One,2016,11(10):e0162769. doi: 10.1371/journal.pone.0162769
[45] Xiong Q, Ru Q, Tian X, et al. Krill oil protects PC12 cells against methamphetamine-induced neurotoxicity by inhibiting apoptotic response and oxidative stress[J]. Nutrition Research,2018,58:84−94. doi: 10.1016/j.nutres.2018.07.006
[46] Choi J Y, Jang J S, Son D J, et al. Antarctic krill oil diet protects against lipopolysaccharide-induced oxidative stress, neuroinflammation and cognitive impairment[J]. International Journal of Molecular Sciences,2017,18(12):2554.
[47] Jiang Q, Lu C, Sun T, et al. Alterations of the brain proteome and gut microbiota in d-galactose-induced brain-aging mice with krill oil supplementation[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry,2019,67(35):9820−9830. doi: 10.1021/acs.jafc.9b03827
[48] Li Q, Wu F, Wen M, et al. The protective effect of Antarctic krill oil on cognitive function by inhibiting oxidative stress in the brain of senescence-accelerated prone mouse strain 8 (SAMP8) mice[J]. Journal of Food Science,2018,83(2):543−551. doi: 10.1111/1750-3841.14044
[49] Mao L, Wang F, Li Y, et al. Oil from Antarctic krill (Euphausia superba) facilitates bone formation in dexamethasone-treated mice[J]. Food Science and Biotechnology,2019,28(2):539−545. doi: 10.1007/s10068-018-0463-5
[50] Zhan Q, Tian Y, Dai Y, et al. Antarctic krill oil promotes longitudinal bone growth in adolescent male mice[J]. Food Bioscience,2019,28:170−176. doi: 10.1016/j.fbio.2019.02.002
[51] Wang K, Han L, Zhu Y, et al. Antarctic Krill Oil improves articular cartilage degeneration via activating chondrocyte autophagy and inhibiting apoptosis in osteoarthritis mice[J]. Journal of Functional Foods,2018,46:413−422. doi: 10.1016/j.jff.2018.05.008
[52] Peters S A, Muntner P, Woodward M. Sex differences in the prevalence of, and trends in, cardiovascular risk factors, treatment, and control in the united states, 2001 to 2016[J]. Circulation,2019,139(8):1025−1035. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.118.035550
[53] Peluso I, Palmery M. Editorial: therapeutic index for nutraceuticals in inflammation-related diseases: Efficacy, bioavailability, metabolism and interactions with drugs[J]. Frontiers in Pharmacology,2020,11:61. doi: 10.3389/fphar.2020.00061
[54] Andraka J M, Sharma N, Marchalant Y. Can krill oil be of use for counteracting neuroinflammatory processes induced by high fat diet and aging?[J]. Neuroscience Research,2019,157(Suppl 2):1−64.
[55] 夏维波, 章振林, 林华, 等. 原发性骨质疏松症诊疗指南(2017)[J]. 中国骨质疏松杂志,2019,25(3):281−309. doi: 10.3969/j.issn.1006-7108.2019.03.001 [56] Xia G, Zhao Y, Yu Z, et al. phosphorylated peptides from Antarctic krill (Euphausia superba) prevent estrogen deficiency induced osteoporosis by inhibiting bone resorption in ovariectomized rats[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry,2015,63(43):9550−9557. doi: 10.1021/acs.jafc.5b04263
-
期刊类型引用(3)
1. 董欢欢，杨梅，周莹，张媛，管咏梅，段炫彤，陈丽华，朱卫丰. 葛粉对小鼠糖脂代谢紊乱的改善作用研究. 时珍国医国药. 2024(03): 513-518 . 
百度学术
2. 郝世奇，李雅菲，吕浩迪，李琳，Tuyatsetseg Jambal，吉日木图，明亮. 基于脂质组学研究骆驼乳对小鼠非酒精性脂肪肝的缓解作用. 中国食品学报. 2024(06): 128-141 . 百度学术
3. 姚怀兵，李娜，梁小瑞，郝泽林，闫慧，赵仲凯，刘颖，马强，王玉琢，陈钢粮，杨洁. 新疆双峰驼产奶性状与体尺、体重及血液理化指标的测定及相关性分析. 中国畜牧兽医. 2023(08): 3210-3220 . 百度学术
其他类型引用(2)
下载:
计量
- 文章访问数: 752
- HTML全文浏览量: 328
- PDF下载量: 87
- 被引次数: 5
