南极磷虾资源综合利用研究现状

冯迪娜，袁玥，苏学锋，朱晓丽，王元好

（辽宁省大连海洋渔业集团公司，辽宁大连116113）

南极磷虾资源综合利用研究现状

冯迪娜，袁玥，苏学锋，朱晓丽，王元好

（辽宁省大连海洋渔业集团公司，辽宁大连116113）

南极磷虾的资源量非常丰富，具有巨大的商业开发和利用价值。南极磷虾的蛋白、脂肪、外壳可以开发成高附加值的生物产品，如活性多肽、蛋白酶、磷虾油、虾青素以及壳聚糖。本文综述了近几年开发这些高附加值产品的生产工艺和研究进展，为企业综合开发利用南极磷虾资源提供参考。

多肽；蛋白酶；南极磷虾油；虾青素；甲壳素

南极磷虾含有丰富的蛋白质，是一种优质的蛋白质资源[1]。同时，南极磷虾的脂肪含量可观，并富含磷脂型EPA、DHA，具有较好的医药保健功能[2]。此外，南极磷虾的虾青素、甲壳素也可以开发成高附加值的海洋生物产品，具有巨大的开发和利用价值。近年来，我国学者对南极磷虾的综合利用方面开展了大量的科学研究，本文将以南极磷虾为原料对开发南极磷虾蛋白活性肽、南极磷虾油、虾青素、甲壳素的生产工艺及研究进展作一综述，旨在为我国生产企业开发南极磷虾资源提供参考。

1 南极磷虾蛋白的开发工艺

1.1 活性多肽

据报道，许多动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的磷虾多肽比天然抗氧化剂VE的清除自由基能力强。除此之外，南极磷虾蛋白肽对金黄色葡萄球菌还具有明显的抑制作用[4]。目前，蛋白肽的制备一般有化学水解法和酶解法，其中，酸碱法由于加工环境恶劣，反应条件剧烈使氨基酸受损严重，很少被用来制备供人类食用的水解蛋白。最常见的方法是利用蛋白酶水解来制备蛋白肽，通过酶解将蛋白质降解为多肽、寡肽、二肽、游离氨基酸等。

王继宏等[5]利用复合酶（胰蛋白酶、中性蛋白酶）筛选了制备南极磷虾抗氧化肽的酶解条件，以得到高效的抗氧化多肽制品。结果表明，在复合酶作用下酶解6 h制得的多肽抗氧化能力最强。李明杰等[6]采用正交试验方法优化了南极磷虾肽的提取工艺，得到了最佳的料液比、加酶量、酶解温度、酶解pH以及酶解时间，水解度高达24.7%。经喷雾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

南极磷虾拥有独特的消化系统，其体内的酶系统能够降解各种蛋白质，是至今发现的分解蛋白质最强的酶生产者[7]。此外，南极磷虾蛋白酶还具有清除坏死组织、加速伤口愈合的作用[8]。研究人员已从南极磷虾中分离出8种蛋白酶，包括3种丝氨酸类胰蛋白酶（TLⅠ，TLⅡ和TLⅢ）、两种羧肽酶A（CPAⅠ和CPAⅡ）、两种羧肽酶B（CPBⅠ和CPBⅡ）和一种丝氨酸类凝乳蛋白酶（CL）[9]。

然而，目前对南极磷虾蛋白酶的开发利用仍处于实验室的基础研究阶段。田鑫等[10]利用硫酸铵分级沉淀、疏水层析、离子交换层析等方法从解冻后的南极磷虾体内分离纯化出了胰蛋白酶，并对胰蛋白酶的酶学性质以及酶学动力学和抑制动力学进行了相关研究。杭虞杰等[11]通过硫酸铵分级沉淀、阴离子交换层析、凝胶层析的方法从新鲜的南极磷虾体内分离纯化出类胰蛋白酶，并发现苯甲基磺酰氟（PMSF）、大豆胰蛋白酶抑制剂（SBTI）、对甲苯磺酰基赖氨酸氯甲基酮（TLCK）对该酶的活性具有较强的抑制作用。

2 南极磷虾油的提取工艺

南极磷虾脂肪含量约占干重的16%～20%[12]，不饱和脂肪酸含量高，其中EPA、DHA含量可占脂肪酸总量的18%和14%左右[13]。此外，南极磷虾中磷脂含量也十分可观，而且多不饱和脂肪酸EPA和DHA主要以磷脂形式存在，相比于鱼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，更易被人体所吸收，被称为海洋卵磷脂。正是由于南极磷虾脂肪的独特性为南极磷虾油制品的商业化开发提供了良好的基础。

南极磷虾油的提取原料主要分为两类，一类为冷冻的南极磷虾，一类为南极磷虾干粉。曹文静等[14]采用正己烷-无水乙醇混合溶剂直接从冷冻的南极磷虾中提取南极磷虾油，结果表明在最佳的料液比、提取时间以及搅拌速率下，得油率为2.78%，EPA与DHA含量较高分别为13.6%和17.4%。但是利用正己烷-无水乙醇提取的南极磷虾油酸值与水分含量都偏高，达不到食用标准。另一种方式是在有机溶剂提取前向南极磷虾中加入碱性蛋白酶与中性蛋白酶，使蛋白与脂肪进行分离再进行磷虾油的提取。这种方式提取的南极磷虾油水分及挥发物、过氧化值、不皂化物含量较低[15]。以南极磷虾干粉为提油原料，南极磷虾经干燥、粉碎后制作成南极磷虾粉，再用有机溶剂进行虾油提取，结果发现正己烷-乙酸乙酯的提取效果最佳，提取率可以达到14.7%[16]。

3 南极磷虾壳的开发利用

3.1 虾青素

南极磷虾是虾青素的一种重要的天然来源，含有游离与酯化两种类型的虾青素。据研究表明，南极磷虾体内95%以上的色素是以虾青素型式存在，主要分布在南极磷虾的外壳上[17]。研究学者将南极磷虾外壳作为原料，对虾青素的提取工艺做了多方面的实验尝试。

利用有机溶剂作萃取剂是提取虾青素最常见的方法，张晓燕等[18]以二氯化碳作提取溶剂，通过响应面法优化了南极磷虾壳虾青素的提取条件，包括料液比、提取温度和提取时间，虾青素的提取率最高可达131.56 μg/g。除有机溶剂法外，酶解方式也被运用到虾青素的提取工艺上。于晓等[19]首先利用木瓜蛋白酶将南极磷虾壳进行酶解，使虾青素由结合态向游离态转变，然后再用有机溶剂丙酮进行提取，结果发现这种方式的提取率比直接用丙酮萃取提高了53.2%。大孔吸附树脂一般用于水溶性类胡萝卜素的分离与吸附。姜启兴等[20]首次利用大孔树脂吸附技术将醇提液中的虾青素吸附在树脂上，然后再用乙酸乙酯作为解吸溶剂，使虾青素的回收率可以达到78.9%。

3.2 甲壳素

甲壳素（甲壳质、几丁质），即（1，4）-2-乙酰胺-2-脱氧-D葡聚糖大量存在于节肢动物的甲壳和低等植物的细胞壁中。壳聚糖即（1，4）-2-氨基-2-脱氧-B，D-葡聚糖是甲壳素的脱乙酰产物。目前，壳聚糖大多数以虾、蟹壳为原料进行制备。南极磷虾壳中甲壳素的含量约占整条磷虾干重的4%[21]。然而目前，在南极磷虾资源开发利用中，主要开发脂质、蛋白等功能产品，尚未充分开发南极磷虾的甲壳素资源，与此相关的文献报道也非常少见。陈雪娇等[22]对南极磷虾的甲壳素进行了脱色工艺研究，目的是获得高白度甲壳素，使其具有商业开发价值。未来，南极磷虾有望成为甲壳素开发的重要原料来源。

4 结语

南极磷虾资源储量丰富，南极磷虾中的蛋白、脂肪、甲壳素具有丰富的营养价值，可以开发成活性多肽、蛋白酶、磷虾油、虾青素以及壳聚糖等高附加值产品，应用于食品、保健食品、医药等多个领域。目前，我国政府正逐步把南极磷虾作为战略资源加以利用，随着南极磷虾产业的不断壮大，相关生产企业必然会面临南极磷虾资源综合利用的难题。因此，综合开发利用南极磷虾，将会为企业创造更大的经济效益与发展空间。

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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

国家863高技术研究发展计划项目“南极磷虾快速分离与深加工关键技术”（2011AA090800）

冯迪娜（1982—），女（汉），工程师,博士，主要从事南极磷虾产品的研究与开发。

2015-03-02