鱼油与微藻和植物油脂肪酸成分比较及其替代策略分析*

孙春晓，乔洪金，王际英，张利民，宋志东，李宝山

(山东省海洋资源与环境研究院，山东省海洋生态修复重点实验室，山东烟台　264006)

鱼油与微藻和植物油脂肪酸成分比较及其替代策略分析*

孙春晓，乔洪金**，王际英，张利民，宋志东，李宝山

(山东省海洋资源与环境研究院，山东省海洋生态修复重点实验室，山东烟台264006)

摘要：【目的】水产养殖业的快速发展和鱼油价格的快速上涨，使得寻找能够替代鱼油的脂肪源日趋紧迫。【方法】采用直接转酯化进行气相色谱鉴定的方法测定鱼油、多种常见植物油和两种微藻的脂肪酸组成，以37种脂肪酸标准品作为参照，比较分析3类脂肪源的异同。【结果】鱼油的脂肪酸组成与微绿球藻(Nannochloropsis sp.)和裂壶藻(Schizochytrium sp.)相似，但植物油与鱼油相比缺乏EPA和DHA等n-3高不饱和脂肪酸。在满足必需脂肪酸需求的前提下，提出两种替代鱼油的策略：①使用38.0%亚麻籽油配合27.7%微绿球藻藻油和34.3%裂壶藻藻油替代鱼油的策略获得与鱼油一致的n-3/n-6多不饱和脂肪酸比率，能够较好地满足鱼类的营养需求，可作为替代鱼油的首选策略；②使用38.0%大豆油配合27.7%微绿球藻藻油和34.3%裂壶藻藻油替代鱼油的策略则获得与鱼油大体相同的主要脂肪酸类别，价格较亚麻籽油组低廉，可作为备选策略。【结论】使用高EPA和DHA含量的微藻藻油配合植物油替代鱼油在理论上是可行的。

关键词：植物油微绿球藻裂壶藻鱼油替代

0引言

【研究意义】随着全球渔业资源的逐年下降和水产养殖业的迅猛发展，鱼油作为水产养殖饲料中主要的脂肪源，其供给日趋紧张[1]。而在占据我国水产养殖总产量40%的海水养殖业中，由于大多数养殖品种都必需鱼油中的n-3高不饱和脂肪酸(主要指EPA和DHA)[2]，因此对鱼油的需求量很大。近年来，为了减少对鱼油的依赖，在海水鱼饲料中开展了大量以动植物油替代鱼油的研究[3-4]。脂肪在海水鱼体内主要起到产生能量和构成细胞膜的作用。一方面，脂肪通过线粒体的β-氧化产生ATP，一些短链的三酰基甘油酯类脂肪酸，更易于在肌肉中被氧化从而为鱼的游动提供能量，而长链三酰基甘油酯类多不饱和脂肪酸(LC-PUFA)尤其是DHA则被选择性保留，因而在肌肉中造成了较高的DHA/EPA比率；另一方面，磷脂类脂肪酸构成细胞膜的磷脂双分子层，主要包含16∶0，18∶1n-9，EPA(20∶5n-3)和DHA(22∶6n-3)4种脂肪酸，而且磷脂类的DHA一般是EPA的2倍，通常认为在低温环境中保持高含量的DHA有助于细胞膜的流动性。海水鱼体内通常含有较多的n-3多不饱和脂肪酸和较少的n-6多不饱和脂肪酸，因而具有较高的n-3/n-6比率，这一特点有助于减少心血管病变和其它慢性疾病的发生[5]。【前人研究进展】由于生活在相对稳定的海洋环境中，海水鱼类可以从食物链中源源不断地获得n-3高不饱和脂肪酸(微藻和浮游动物中均含量丰富)，一般认为海水鱼类不能将α-亚麻酸(18∶3n-3)全部转化为EPA和DHA，因此必需脂肪酸主要是EPA和DHA[2]。植物油因价格较低、来源广泛、使用方便等原因，目前已在多种海水鱼饲料中进行替代鱼油的研究，但大多数植物油缺乏DHA和EPA以及n-3多不饱和脂肪酸，主要以n-6多不饱和脂肪酸为主，具有较高的n-6/n-3比率，因此如果用植物油来完全替代鱼油，通常会引起海水鱼各器官脂肪酸成分的改变，特别是n-3高不饱和脂肪酸含量的下降，影响其营养价值，同时也会导致生长下降和脂肪代谢的改变[6]。作为食物链最底层的生物，微藻含有丰富的n-3高不饱和脂肪酸，是许多水产动物幼体的天然饵料，可以弥补植物油缺乏高不饱和脂肪酸的缺点[7-8]，目前微藻的养殖规模呈现逐年上升的趋势，许多富含DHA或EPA的微藻如裂壶藻(Schizochytrium sp.)、隐甲藻和微绿球藻(Nannochloropsis sp.)等均已实现产业化生产[9-11]，在水产饲料中的应用潜力巨大。【本研究切入点】在海水鱼饲料中添加其它油脂替代鱼油除了必须满足最低脂肪需求量以外，还要兼顾n-3高不饱和脂肪酸(DHA/EPA比率)的平衡，以及适宜的n-3/n-6多不饱和脂肪酸比率。因此，在植物油中补充适量的微藻，可弥补植物油代替鱼油时部分脂肪酸成分失衡的问题。【拟解决的关键问题】比较分析鱼油和几种常见植物油以及两种微藻脂肪酸组成的差异，通过策略优化的方法提出植物油混合微藻替代鱼油的搭配比例，以期为低鱼油水产饲料的生产提供理论依据。

1材料与方法

1.1材料

玉米油(福临门，中粮佳悦天津有限公司)、亚麻籽油(欣奇典，河北欣奇典生物科技有限公司)、葵花仁油(鲁花，内蒙古鲁花葵花仁油有限公司)、橄榄油(欧丽薇兰，意大利Wilmar食用油有限公司)、大豆油(鲁花，阜新浓香花生油有限公司)、花生油(鲁花，阜新浓香花生油有限公司)、鱼油(荣成海跃饲料鱼油有限公司)和裂壶藻粉(Schizochytrium sp.，美国Alltech公司)购自市场，微绿球藻藻粉(Nannochloropsis sp.)由烟台海融生物技术有限公司提供。

1.2脂肪酸分析

用于测定脂肪酸的样品(植物油和藻粉)按照Qiao等[12]的方法进行转酯化。取所得脂肪酸甲酯的正己烷溶液2 μL进行气相色谱(岛津GC-2010)测定，所用毛细管柱为Supelco SP-2560(100 m×0.25 mm，膜厚度0.20 μm)，进样口和检测器的温度设定为260℃，柱温升温程序为自140℃以4℃/min的速率升高至240℃并恒温10 min，以高纯氮作为载气，通过与37种脂肪酸甲酯混标(美国Supelco公司)对照确定脂肪酸组分。

1.3数据处理

采用Excel 2007对数据进行处理，结果用平均数±标准差(M±SD)表示。

2结果与分析

2.1植物油、微藻和鱼油的脂肪酸成分比较

如图1所示，37种脂肪酸均按照时间顺序依次出峰，峰形均可独立辨别，保留时间可作为分析其它油脂样品的参照。

由表1可知，6种植物油总体上脂肪酸成分相似，主要的脂肪酸均为C16∶0、C18∶0、C18∶1n-9、C18∶2n-6和C18∶3n-3，这与文献[13-16]报道的植物油脂肪酸分析一致。其中亚麻籽油与其它植物油显著的差异在于C18∶3n-3的含量，在其它几种植物油中仅大豆油的C18∶3n-3在5.64%左右，其余均在1.00%以下，而亚麻籽油的C18∶3n-3达到54.56%；橄榄油与其它植物油的显著差异在于其极高的C18∶1n-9的含量(77.38%)，这导致橄榄油和亚麻籽油中C18∶2n-6的含量显著下降。本文所用大豆油的C18∶3n-3含量与李丹华等[13](6.23%～7.41%)和尹兆霞[14](6.70%)的报道相近，但低于杨春英等[15](7.95%)的报道，高于金华等[16](1.04%)的报道；橄榄油C18∶1n-9含量与李丹华等[13](75.89%)和杨春英等[15](75.21%)的报道相近，但高于金华等[16](67.63%)的报道。这些差异可能主要来源于：①使用的油脂来源于不同的植物品种；②脂肪酸转酯化方法不同导致转酯化效率不同。

鱼油总体的脂肪酸组成与微绿球藻和裂壶藻相似，但与植物油相差甚远，其中最显著的不同即植物油中缺乏EPA和DHA等n-3高不饱和脂肪酸。微绿球藻中EPA含量(34.13%)较高，但DHA含量(0.79%)极低，而裂壶藻中DHA含量(41.45%)较高，但EPA含量(1.64%)很低。本文所用微绿球藻EPA含量与李秀波等[17]报道的Nannochloropsis limnetica的EPA含量(38.36%)一致，但远高于他们报道的其它4种微绿球藻的EPA含量(1.98%～2.53%)，在余颖等[11]综述报道的范围内(27.7%～35%)，表明微绿球藻藻种间脂肪酸组成存在较大差异。本文所用裂壶藻的DHA含量在魏萍等[18]综述报道的范围内(36%～52%)，通过进一步解除氧限制可提高裂壶藻的DHA含量至67.61%(文献[19])，因此市售裂壶藻的DHA含量仍有进一步提高的余地。

1，C4∶0；2，C6∶0；3，C8∶0；4，C10∶0；5，C11∶0；6，C12∶0；7，C13∶0；8，C14∶0；9，C14∶1；10，C15∶0；11，C15∶1；12，C16∶0；13，C16∶1n-7；14，C17∶0；15，C17∶1；16，C18∶0；17，C18∶1n-9t；18，C18∶1n-9c；19，C18∶2n-6t；20，C18∶2n-6c；21，C20∶0；22，C18∶3n-6；23，C20∶1；24，C18∶3n-3；25，C21∶0；26，C20∶2；27，C20∶3n-6；28，C22∶0；29，C22∶1n-9；30，C20∶3n-3；31，ARA；32，C20∶4n-6；33，C22∶2；34，C24∶0；35，EPA；36，C24∶1；37，DHA

图137种脂肪酸甲酯标准品的气相色谱图谱

Fig.1The gas chromatography profile of 37 components of fatty acid methyl ester

2.2微藻和植物油替代鱼油的策略分析

通过表1中鱼油、微藻和各种植物油的比较可以看出，鱼油是一种涵盖短链饱和脂肪酸、中长链单不饱和脂肪酸(Monounsaturated fatty acids，MUFA)、多不饱和脂肪酸(Polyunsaturated fatty acids，PUFA)以及长链PUFA的脂肪酸混合物，而微藻的脂肪酸组成与其较为接近，但往往缺乏DHA或EPA等水产动物必需的长链多不饱和脂肪酸，因此，从替代策略上讲，应首先满足水产动物对必需脂肪酸的需求，这就需要2种微藻进行组合，以满足对DHA和EPA的需求。通过计算，本研究所使用的鱼油其DHA和EPA完全被替代，需要27.7%的微绿球藻藻油和34.3%的裂壶藻藻油。在替代后仍有未被替代的鱼油组分，主要有C14∶0，C16∶0，C18∶0，C18∶1n-9，C18∶3n-3，C20∶3n-6，C20∶3n-3等，而这些成分恰好是植物油的主要成分(表2)。由于C18∶1n-9和C18∶3n-3在鱼体中发挥着重要作用，因此接下来进一步使用植物油替代应以满足这种脂肪酸的需求为主，特别是满足C18∶3n-3的需求。从表1可以看出，大豆油和亚麻籽油比其它植物油含有较高的C18∶3n-3含量，同时二者又都含有较高

表16种植物油、2种微藻和鱼油脂肪酸组分(总脂肪酸含量百分比)的比较(%)

Table 1The comparison of fatty acid composition (% total fatty acids) of 6 plant oils,2 microalgae and fish oil(%)

脂肪酸Fattyacids鱼油Fishoil微绿球藻Nannochloropsissp.裂壶藻Schizochytriumsp.大豆油Soybeanoil橄榄油Oliveoil玉米油Cornoil亚麻籽油Linseedoil葵花仁油Sunflowerseedoil花生油PeanutoilC14∶06.89±0.064.52±0.155.55±0.040.12±0.010.03±0.020.04±0.000.04±0.000.07±0.000.04±0.00C15∶0-0.25±0.010.26±0.01------C16∶020.17±0.0211.73±0.1520.39±0.4412.21±0.1411.22±0.3311.47±0.035.44±0.026.08±0.0411.23±0.41C16∶1n9-1.21±0.03-------C16∶1n76.08±0.0521.99±0.180.09±0.010.09±0.010.8±0.020.08±0.010.06±0.000.08±0.010.06±0.00C18∶03.33±0.013.56±0.100.59±0.053.53±0.022.9±0.071.62±0.252.97±0.023.75±0.062.85±0.10C18∶1n913.11±0.077.77±0.150.07±0.0123.46±0.1577.38±0.7225.63±0.1217.69±0.0023.28±0.342.01±0.20C18∶1n7-0.43±0.020.20±0.00------C18∶2n62.21±0.031.87±0.045.02±1.9552.77±0.105.89±0.0958.02±0.6818.00±0.0264.86±0.3838.1±0.95C20∶00.71±0.030.06±0.010.14±0.010.30±0.010.35±0.010.3±0.020.11±0.000.23±0.011.15±0.13C18∶3n60.14±0.000.18±0.010.23±0.000.32±0.01-0.11±0.020.36±0.01--C18∶3n33.25±0.070.20±0.02-5.64±0.050.63±0.020.72±0.3754.56±0.010.11±0.010.99±0.05C20∶3n63.09±0.060.34±0.420.40±0.00------C22∶00.18±0.010.34±0.010.09±0.010.35±0.000.09±0.000.14±0.020.12±0.010.59±0.032.30±0.45C22∶1n110.10±0.00--------C20∶3n34.54±0.140.05±0.011.09±0.05------花生回烯酸(Arachidonicacid,ARA)0.79±0.010.50±0.030.72±0.090.03±0.010.12±0.160.01±0.00-0.02±0.000.05±0.02C24∶00.12±0.00--0.12±0.010.05±0.010.11±0.000.08±0.000.18±0.010.95±0.26EPA9.44±0.1534.13±0.461.64±0.11------DPA0.45±0.01-17.28±0.61------DHA14.2±0.080.79±0.0241.45±2.27------

表2使用27.7%微绿球藻藻油，34.3%裂壶藻藻油和38.0%大豆油替代鱼油的结果

Table 2The result of fish oil replacement with 27.7% Nannochloropsis sp.oil,34.3% Schizochytrium sp.oil and 38.0% soybean oil

脂肪酸Fattyacids鱼油Fishoil27.7%微绿球藻藻油27.7%Nannochloropsissp.oil34.3%裂壶藻藻油34.3%Schizochytriumsp.oil38.0%大豆油38.0%Soybeanoil替代结果ReplacementresultC14∶06.891.251.900.053.20C15∶00.000.070.090.000.16C16∶020.173.246.994.6414.87C16∶1n90.000.330.000.000.33C16∶1n76.086.080.030.036.15C18∶03.330.980.201.342.53C18∶1n913.112.150.028.9111.09C18∶1n70.000.120.070.000.19C18∶2n62.210.521.7220.0522.29C20∶00.710.020.050.110.18C18∶3n60.140.050.080.120.25C20∶10.070.000.000.000.00C18∶3n33.250.060.002.142.20C20∶3n63.090.090.140.000.23C22∶00.180.090.030.130.26C22∶1n110.100.000.000.000.00C20∶3n34.540.010.370.000.39花生回烯酸(Arachidonicacid,ARA)0.790.140.250.010.40C24∶00.120.000.000.050.05EPA9.449.440.560.0010.00DPA0.450.005.920.005.92DHA14.200.2214.200.0014.42饱和脂肪酸(Saturatedacids,SFA)31.4021.08MUFA19.3617.76PUFA35.9033.80n3/n65.121.42

含量的C18∶1n-9。因此，使用大豆油和亚麻籽油替代剩余部分的脂肪酸成分较为理想。 首先， 使用38.0%的大豆油进行替代，可发现替代后总体成分(SFA、MUFA和PUFA)与鱼油较为接近，但含有远高于鱼油的C18∶2n-6(22.29%)，同时造成n-3/n-6比率远低于鱼油(表2)。其次，使用38.0%的亚麻籽油进行替代，可发现替代后的总体成分上与鱼油相比出现较大偏差，特别是PUFA含量远高于鱼油，而SFA含量又低于鱼油，但是n-3/n-6的比率与鱼油非常接近(表3)。

上述两种替代策略主要差别在于n-3/n-6比率是否失调，而许多研究表明n-3/n-6比率在调节鱼类营养素的消化吸收[20]，肝脏脂肪沉积[21]，组织脂肪酸组成[22]等方面均发挥着重要作用，因此n-3/n-6比率平衡对于鱼油替代至关重要。显然，使用亚麻籽油配合微藻替代鱼油能更好地模拟鱼油中的n-3/n-6比率，应作为两个替代策略中的首选。使用大豆油的替代策略较好地平衡了各种主要脂肪酸组分的平衡，并且成本上要比亚麻籽油低廉，因此，也可以作为一种备选策略使用。

2.3植物脂肪源替代鱼油的经济可行性

在可以替代鱼油的脂肪原料中，按照植物种类的不同，植物油的价格在6 000元/t到10 000元/t之间，远低于目前鱼油的价格(12 000～18 000元/t)，其中本文筛选出的亚麻籽油(10 000元/t)和大豆油(6 000元/t)价格低廉，应用价值高，是目前比较理想的大宗鱼油替代品。微藻产品是替代鱼油最理想的脂肪源，但成本太高(高于3万元/t)，目前只能用于轮虫卤虫强化或加入微粒子饲料中投喂仔稚鱼。然而随着近年来微藻能源和保健品等产业的发展，微藻的养殖规模会进一步扩大，养殖成本也会逐渐降低，当其成本可以满足替代鱼油的需求时，因其无可取代的高DHA和EPA优势，微藻产品势必会成为替代鱼油的主流脂肪源。

3结论

本文综合分析了鱼油、多种常见植物油和两种微藻的脂肪酸组成，在满足必需脂肪酸需求的前提下，提出两种替代鱼油的策略，使用亚麻籽油配合微藻替代鱼油的策略可获得与鱼油一致的n-3/n-6比率，能够较好地满足鱼类的营养需求，而使用大豆油配合微藻替代鱼油的策略则获得与鱼油大体相同的主要脂肪酸类别，价格较亚麻籽油组低廉，可作为备选策略。总之，使用高DHA和EPA含量的微藻配合植物油替代鱼油在理论上是可行的。

表3使用27.7%微绿球藻藻油，34.3%裂壶藻藻油和38.0%亚麻籽油替代鱼油的结果

Table 3The result of fish oil replacement with 27.7% Nannochloropsis sp.oil,34.3% Schizochytrium sp.oil and 38.0% linseed oil

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(责任编辑：陆雁)

Comparison on the Fatty Acid Composition of Fish Oil,Microalgae and Plant Oil and the Strategy Analysis of Fish Oil Replacement

SUN Chunxiao,QIAO Hongjin,WANG Jiying,ZHANG Limin,SONG Zhidong,LI Baoshan

(Key Laboratory of Marine Ecological Restoration,Shandong Marine Resource and Environment Research Institute,Yantai,Shandong,264006,China)

Abstract:【Objective】With the rapid development of aquaculture and the sharp rise of fish oil price,looking for an alternative lipid source of fish oil is increasingly urgent.【Methods】In this paper,direct transesterification plus gas chromatography identification method was used to determine the fatty acid composition of fish oil,several common vegetable oils and two species of microalgae based on the reference standards of 37 components of fatty acid methyl ester.Comparative analysis of the similarities and differences between three types of lipid source was conducted.【Results】The fatty acid profile of fish oil was similar to that of Nannochloropsis sp.oil and Schizochytrium sp.oil.However,the lack of n-3 high-unsaturated fatty acids in plant oils was obvious compared to fish oil.Under the premise to meet the requirement of essential fatty acids,two strategies of fish oil replacement were presented:Using 38.0% linseed oil plus 27.7% Nannochloropsis sp.oil and 34.3% Schizochytrium sp.oil can obtain the similar n-3/n-6 polyunsaturated fatty acid ratio to fish oil,which was better able to meet the nutritional requirements of fish and selected as preferred strategy;Using 38.0% soybean oil with 27.7% Nannochloropsis sp.oil and 34.3% Schizochytrium sp.oil can get the main categories of fatty acids similar to fish oil,which was relatively cheaper than linseed oil group and used as alternative strategy.【Conclusion】Fish oil replacement with high EPA and DHA content microalgae plus plant oil is theoretically feasibility.

Key words:plant oil，Nannochloropsis sp.，Schizochytrium sp.，fish oil，replacement

收稿日期：2016-04-14

作者简介：孙春晓(1982-)，女，助理研究员，硕士生导师，主要从事饵料微藻研究。

中图分类号：Q945.1

文献标识码：A

文章编号：1005-9164(2016)02-0125-06

修回日期：2016-04-22

*山东省科技发展计划项目(2014GHY115006),海洋生物产业——水生动物营养与饲料研发创新示范平台项目(201501003),山东省优秀中青年科学家科研奖励基金项目(BS2013HZ018)和国家自然科学基金青年基金项目(31201973)资助。

**通讯作者：乔洪金(1983-)，男，副研究员，硕士生导师,主要从事藻类生物技术研究，E-mail：hongjinqiao@hotmail.com。

广西科学Guangxi Sciences 2016,23(2):125～130

网络优先数字出版时间：2016-05-11

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