植物角鲨烯提取研究进展

代志凯，李祥清，马金萍，许新德，邵 斌

(浙江医药股份有限公司新昌制药厂,浙江 新昌 312500)



植物角鲨烯提取研究进展

代志凯，李祥清，马金萍，许新德，邵 斌

(浙江医药股份有限公司新昌制药厂,浙江 新昌 312500)

角鲨烯是一种重要的脂质不皂化物，广泛应用于食品、药品及化妆品等行业。对植物角鲨烯的来源、提取、检测及应用等方面进行了综述，并提出了一些新视角。第一，脱臭馏出物是提取植物角鲨烯的理想原料；第二，不能用液相色谱测定的角鲨烯含量来度量脱臭馏出物中角鲨烯的含量；第三，脱臭馏出物提取角鲨烯的过程中，需要与天然VE、植物甾醇等营养素一起提取，以提高资源的综合利用率，降低生产成本。本研究对于植物角鲨烯的进一步深入和拓展，具有一定的参考。

植物角鲨烯；提取技术；脱臭馏出物；新思路

角鲨烯(squalene)又名鲨烯，化学名称为2，6，10，15，19，23-六甲基-2，6，10，14，18，22-二十四碳六烯，是一种高度不饱和烃类化合物，分子式C30H50，分子量410.7，可能存在的顺反异构体有10种。角鲨烯为无色或黄色透明油状液体，具有令人愉快的气味，吸氧变黏成亚麻油状液体，易溶于乙醚、石油醚、丙酮和四氯化碳，微溶于乙醇和冰醋酸，不溶于水，在常压下330℃分解，作为一种脂质不皂化物，广泛分布在绝大多数动植物体内[1-2]。

目前，角鲨烯主要来源于深海鲨鱼肝脏，不同种类的深海鲨鱼肝油中，角鲨烯含量各不相同，其含量从15%～82%不等[3]。随着人们生态环境保护意识的增强，加之深海鲨鱼生产周期长，繁殖率低，世界各国纷纷将野生鲨鱼列入保护动物范围，严禁捕杀，以防止野生鲨鱼资源的枯竭。近几年，欧洲已开始通过严格的配额来降低深海物种的捕捞，因此,寻找其他可再生的资源来替代来源于鲨鱼的角鲨烯就显得尤为迫切。

脱臭馏出物(DD油)是植物油脂精炼过程中的副产物。脱臭馏出物的主要成分为游离脂肪酸、甘油酯、生育酚、植物甾醇、甾醇酯、角鲨烯及其他氧化分解产物。目前，工业上DD油主要用来提取脂肪酸或者脂肪酸甲酯、天然VE及植物甾醇，其中橄榄油来源的DD油中的角鲨烯已经实现了大规模的生产，是目前植物角鲨烯的主要来源[4]。其他植物DD油(大豆油、棕榈油、菜籽油、苋菜油及葵花籽等)来源的提取研究也迅速升温，不少已经取得突破，相信很快就能实现大规模的生产，扩大植物角鲨烯的来源[5-7]。

本研究以脱臭馏出物提取植物角鲨烯技术为出发点，同时根据作者自身的研究，并结合国内外研究进展，探讨目前植物角鲨烯提取过程中的重点、难点及存在的问题，并相应提出一些新思路，希望能对植物角鲨烯的产业化起到推动作用。

1 植物角鲨烯的来源

动物来源的角鲨烯需要捕杀深海鱼类，存在资源枯竭和生态平衡破坏的问题，因此，人们将目光逐渐转向植物为原料提取的角鲨烯。

植物角鲨烯已经在多种植物中发现，尤其是油料植物，如橄榄油、苋菜籽油、菜籽油、大豆油、米糠油、棉籽油等植物油中，特别在橄榄油中含量较高，但是植物油中角鲨烯含量极低，直接以植物油提取角鲨烯在经济上是不合适的[8]。与天然VE和植物甾醇类似，角鲨烯也大量富集在植物油的脱臭馏出物中，脱臭馏出物中角鲨烯含量明显高于毛油，而且脱臭馏出物中同时还含有天然VE、植物甾醇等营养素。因此，脱臭馏出物是提取植物角鲨烯的理想原料。表1是近些年来文献报道各类植物油脱臭馏出物中角鲨烯的含量及分布情况。

表1 脱臭馏出物中植物角鲨烯含量

从表1可以看出，橄榄油脱臭馏出物中角鲨烯含量远远高于其他植物油，所以从橄榄油的脱臭馏出物中提取角鲨烯工艺简单，成本低，在欧洲地中海沿岸国家已经实现工业化生产，市场上已有橄榄油脱臭馏出物来源的植物角鲨烯产品。但是橄榄油的产量有限，主要集中在地中海沿岸，我国产量极少，而且橄榄油不是主要的大宗油料，其不足以完全替代来自鲨鱼的角鲨烯。因此,有必要开发由其他植物油脱臭馏出物来提取植物角鲨烯(phytosqualene or plant squalene)的技术。非橄榄油来源的脱臭馏出物中角鲨烯虽然含量低，但是资源量大，来源广，尤其是其还富含天然VE和植物甾醇等营养素，因此,在提取这部分营养素的同时，如能够有效的提取角鲨烯，将会极大的降低植物角鲨烯的生产成本，提高其竞争力。

2 脱臭馏出物中植物角鲨烯的提取现状

植物油脱臭馏出物中富集了大量的植物角鲨烯，是提取植物角鲨烯的理想原料。目前,角鲨烯的提取难点在于以下几个方面。

(1)相对鲨鱼和橄榄油脱臭馏出物来源，传统大宗植物油脱臭馏出物(如大豆、菜籽、棕榈等)中角鲨烯含量低、杂质多、提取难度大；

(2)角鲨烯含有6个双键，易聚合及异构化，提取条件较苛刻。

(3)单独从植物油脱臭馏出物中提取角鲨烯在经济上是不合理的，这是因为脱臭馏出物主要用来提取天然VE、植物甾醇及脂肪酸甲酯，所以需要综合考虑从脱臭馏出物中同时提取角鲨烯、天然VE及植物甾醇等营养素，进一步加大了提取难度。

脱臭馏出物中角鲨烯分离纯化粗提技术与天然VE类似，一般天然VE富集过程中角鲨烯也得到富集，粗提技术可以借鉴天然VE提取方法，精细纯化则需借助色谱、萃取、络合等高效分离方法。表2是目前从脱臭馏出物中提取角鲨烯一些分离纯化方法总结。

表2 脱臭馏出物中角鲨烯分离纯化方法

目前，植物油脱臭馏出物中角鲨烯提取的研究往往与天然VE和植物甾醇等营养素的提取割裂开来，要么只重视角鲨烯的提取，忽略天然VE及植物甾醇，要么又只重视天然VE和植物甾醇而忽略角鲨烯，这也是导致目前植物角鲨烯迟迟未能产业化的主要原因。因此,笔者认为，从植物脱臭馏出物中提取角鲨烯，需要全局考量，针对天然VE、植物甾醇及角鲨烯等营养素的各种性质，选择对应工艺，开发出各自的产品链，方能降低生产成本，提高资源利用率，增强植物角鲨烯产业的竞争力[24]。

3 植物角鲨烯的检测

3.1 植物油脱臭馏出物中角鲨烯的测定

角鲨烯测定的方法主要以气相色谱和液相色谱为主[25]，但是方法中大多是以植物油、角鲨烯软胶囊及保健食品为研究对象，杂质组分少，测定干扰少，前处理相对简便。这些方法中有的甚至不用前处理，原料直接溶解测定，有的只需简单的提取，然后再测定。由于测定的基质不同，前处理的方法也各有不同，所以检测方法并不能完全套用。

植物DD油成分则相对复杂，其中不仅含有甘油三酯，还有脂肪酸、植物甾醇及甾醇酯、天然VE及少量氧化分解的醛、酮、色素等杂质，导致DD油中的角鲨烯检测相对复杂。此外,植物油精炼过程中先后经历了脱胶、脱酸、脱色及脱臭等过程，尤其脱色及脱臭过程中温度均较高，角鲨烯本身双键较多，稳定性较差，在植物油精炼过程角鲨烯双键容易异构化或者聚合[26-27]，生成几何异构体(双键异构)或者环状异构体(双键聚合)，从而导致角鲨烯损失。脱臭馏出物中角鲨烯含有少量角鲨烯异构体，检测时容易与角鲨烯峰重叠，形成干扰峰，检测难度相对较大，测定时需要区分角鲨烯及其异构体[28-29]。

3.2 气相色谱与液相色谱检测的优缺点

气相色谱测定角鲨烯大部分都是以柱效较高的毛细管色谱柱配合FID检测器，此外还可以配合质谱检测器，利用毛细管色谱的分离能力及质谱的结构鉴定的功能，同时确定含量及结构。高效液相色谱主要是以反相液相色谱配紫外检测器应用为主，也有少量正相色谱配蒸发光检测器检测角鲨烯的报道。反相色谱中流动相以甲醇、乙醇及乙腈与水体系为主，但由于角鲨烯的极性较小，难溶解于此体系中，并且其紫外吸收较弱，所以液相色谱检测灵敏度相对较低，受基质的干扰较大，一般需要硅胶柱事先净化处理。

气相色谱中毛细管色谱柱在分离多不饱和脂肪酸甲酯过程中，能很好的分离多不饱和脂肪酸甲酯双键中的位置异构，而普通液相色谱则不能很好的区分双键异构及顺反异构。当检测对象是植物油、角鲨烯软胶囊及保健食品中的角鲨烯含量时，高效液相色谱检测结果与气相色谱类似，两者相差不大[30]。但是检测脱臭馏出物时，高效液相色谱一般不能区分角鲨烯及其角鲨烯异构体(需要配备载银色谱柱)，导致其检测结果偏高，尤其是分离纯化得到的高含量角鲨烯检测过程中较为明显，液相色谱检测到的含量大大高于气相色谱。所以在以脱臭馏出物为原料提取植物角鲨烯过程中，不能用液相色谱含量来度量提取过程中的角鲨烯的含量，应该以气相色谱检测为准，而且要注意角鲨烯异构体的干扰，优先选择能够分离角鲨烯及其异构体的色谱柱，有条件的单位可以配置质谱检测器。

3.3 植物角鲨烯与动物角鲨烯的鉴别

由于植物角鲨烯与动物角鲨烯化学结构完全一致，所以传统的气相及液相色谱只能检测含量，而对角鲨烯的来源则无能为力。早期工业上通过检测甾醇及其他特征性杂质来区分动物及植物来源，不过这种方法效率低，误差较大。后来随着技术进步，现阶段可以通过碳元素同位素比值分析(carbon isotopes ratio analysis，δ13C)法来区分和鉴别植物、动物及微生物来源的角鲨烯。鲨鱼来源的碳元素同位素比值一般在1.99%～2.09%，而植物来源角鲨烯则在2.78%～2.84%，因此,可以通过δ13C的比值来区分来源[31]。Jame等通过碳元素同位素比值分析详细分类了鲨鱼来源的及各类植物来源的角鲨烯，结果表明,鲨鱼来源的角鲨烯δ13C比值区间严格在1.99%～2.09%，橄榄油来源δ13C比值在2.78%～2.84%。Jame解释这是由于食物链传递的结果，鲨鱼食物链是浮游植物→小鱼→大鱼→鲨鱼，所以导致鲨鱼δ13C比值逐渐增大[32]。Camin等也通过δ13C方法分析商品化角鲨烯，也得到类似的结果[33]。

4 植物角鲨烯的功能与应用

角鲨烯有很强的携氧能力，能向细胞供应大量氧气，使细胞恢复活力，促进机体新陈代谢，提高机体的防御机能及应激能力，具有抗衰老、抗肿瘤和提高免疫调节等多种生理功能，因此，角鲨烯可广泛地应用于化妆品、医药、保健食品等多个行业，相关应用情况可参见文献[34-36]，在此不再赘述。

鲨鱼肝脏中角鲨烯含量高(15%～80%)，杂质少，提取工艺简单，最后能得到含量高达99%的角鲨烯。植物角鲨烯由于提取原料来源广，波动大，角鲨烯含量低，且相近的杂质相对偏多，所以提取难度大、步骤多、工艺相对复杂。植物角鲨烯由于双键多、稳定性差，在富集的过程中，每一步都有破坏的风险，导致最后植物来源的角鲨烯含量一般在75%～92%，很少有超过96%的，其主要杂质是异构角鲨烯及其环状物、少量的直链烷烃、蜡质等组分。而医药、保健食品对原料要求较高，对杂质控制严格，所以应用主要以鲨鱼来源高含量角鲨烯为主，尤其是医药中作为免疫佐剂的角鲨烯，要求含量达到99%，这是植物角鲨烯几乎不可能达到的。

目前，植物及动物角鲨烯在化妆品行业用量最大，在保健食品及药品领域的应用比重相对偏小，因此，植物油脱臭馏出物中提取植物角鲨烯，可以分离纯化达到一定纯度后应用于化妆品领域，其纯度要求不像药品及保健食品那么苛刻，其含量达到一定程度即可。如美国专利7416756B2[37]中通过从米糠脱臭馏出物中经过多级蒸馏-溶剂萃取等手段提取最终得到的植物脂质营养素中角鲨烯含量约为27.3%，该组合物直接应用于皮肤和唇，对皮肤具有非常好的光滑感觉，并且对唇和皮肤提供润湿作用。

5 结束语

由于海洋鲨鱼资源日益枯竭，同时出于对野生海洋动物的保护，限制了人们通过捕杀鲨鱼而获得动物角鲨烯及角鲨烷。植物类原料尤其是植物油的脱臭馏出物将是一种很好的角鲨烯来源，在欧洲橄榄油脱臭馏出物中提取的植物角鲨烯已经实现了工业化生产，并大量用于化妆品行业中。但是橄榄油资源较少，产量有限，价格较高，在国内并不是主要的食用油品，因此,与欧洲地中海沿岸国家相比,我们没有资源优势。

国内以大豆油脱臭馏出物提取天然VE、植物甾醇产业已经形成相当的生产规模，天然VE及植物甾醇产量均占世界前列。国内相关企业在生产天然VE及植物甾醇的过程中会产生大量富含植物角鲨烯的脚料，这部分资源为植物角鲨烯提供了很好的原料来源，目前这部分脚料仅仅作为渣油白白浪费，可以预见这些副产品将是今后开发植物角鲨烯的一类重要来源[5]。不过由于副产物中成分复杂，相关组分沸点集中，极性相近，利用传统分子蒸馏、精馏、萃取或者色谱层析等分离纯化手段提取难度极大，需要多步工序才能达到分离纯化的目的。而且上述分离手段大多还存在处理步骤多、工艺流程长、溶剂和能量消耗大以及效率低等缺陷，导致高含量的角鲨烯收率低，分离成本高，限制了除橄榄油以外来源植物角鲨烯的工业化生产。因此,目前急需开发更加高效、合理可行的方法，提高分离效率，降低分离成本，这就要求科技工作者加大研究力度，尽早突破，早日实现植物角鲨烯工业化生产。

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(责任编辑：赵琳琳)

Research progress of plant squalene extraction

DAI Zhi-kai,LI Xiang-qing,MA Jin-ping,XU Xin-de,SHAO Bin

(Zhejiang Medicine Co.,Ltd.Xinchang Pharmaceutical Factory,Xinchang 312500,China)

Squalene is a kind of important lipid unsaponifiable matter,widely used in food,medicine,cosmetic and so on industries.We reviewed the squalene of source,extraction,detection and application.Moreover,we put forward some new perspectives.First,deodorizer distillate is an ideal raw material for extracting plant squalene;Second,we can not use HPLC to measure the content of the squalene in deodorizer distillate;Third,the process of extracted squalene should be extracted with natural VE,plant sterols and other nutrients together,in order to improve the comprehensive utilization rate of resources and reduce production costs.As to the further deepening and expanding of plant squalene industry,we hope these new viewpoint to get up certain enlightenment meaning.

phytosqualene;extracting technolgy;deodorizer distillate;new viewpoint

2017-02-08；

2017-05-13

代志凯(1984-)，男，硕士，工程师， 研究方向为功能性油脂的分离纯化及其微囊化。

10.7633/j.issn.1003-6202.2017.06.007

TS229；TQ644.46+4

A

1003-6202(2017)06-0027-05