南极磷虾脂溶性天然产物研究与展望
2021-02-13刘代成
刘代成
( 山东师范大学生命科学学院,250014,济南 )
1 引 言
南极磷虾(Antarctic krill)是一类广泛分布于南冰洋的浮游甲壳动物,隶属于动物界、节肢动物门、软甲纲、磷虾目.南极磷虾以群集的方式生活,群体最高密度为每立方米海水超过一万只[1].南极磷虾作为鱿鱼、海豹、鲸鱼和海鸟等的食物来源,促进了食物链的能量流动与物质循环[2],是维持南冰洋生态系统稳定的关键物种[3].
南极磷虾生物群体总重可达到6.5~10亿t[3,4].其渔业主要集中在48.3亚区、48.2亚区及48.1亚区(分别对应:南乔治亚岛保护区、南奥克尼群岛南大陆架海洋保护区及南设得兰群岛保护区)[5].上个世纪的80年代初,人们开始对南极磷虾感兴趣并对其进行开发,起初的捕捞量大概在7 400 t.在1976年至1977年,南极磷虾产业相对完善后,捕捞量升至10万t.随后两年内,对其的捕捞数目激增至30万t.于90年代初增长至50万t,随后人们的捕捞目标逐渐从南极磷虾向其他鱼类发展,使得 南极磷虾的捕捞数量下降.直到1992年之后,捕捞量才达到10万t左右. 2016年南极磷虾总捕捞量为25. 83 ×104 t[6].由于各国对南极磷虾的捕捞数量不断增加,CCAMLR(Commission for the Conservation of Antarctic Marine Living Resources)对每年的捕捞量设置的上限规定为869.5×104 t[7].中国在2007年10月成为CCAMLR 的正式成员,取得了开发与利用包括南极磷虾在内的南极海洋生物资源的资格, 2009年首次派出渔船前往南极开展海洋生物资源的捕捞与研究,标志着中国在南极海洋生物资源的开发与利用中迈出了坚实的第一步[2].现在对南极磷虾的捕捞数量较大的主要是挪威、俄罗斯、智利、日本等, 我国近几年来加大了对南极磷虾的捕捞量,对其研究也逐渐重视.南极磷虾捕捞约占总捕捞开发产量的0.30%,还处于发展的起步阶段[5].
南极磷虾被认为是地球上最后一个最大的蛋白库,其实它脂肪含量也很高.不同的研究结果显示南极磷虾鲜样中除含水分77.9%~83.1%, 粗脂肪为0.50%~3.6%[8-10].孙雷等人发现其肌肉干样中含粗脂肪5.14%,其中粗脂肪含量分别是中国明对虾(Fenneropenaeus chinensis)和刀额新对虾(Metapenaeus ensis)的1.73倍和1.81倍[10]. Burkholder等人和Richard等人则测得干燥磷虾中含粗脂肪多达17.79%~18.7%[11,12].南极磷虾不同生长期或季节的脂类营养成分含量有所变化,幼虾4月份和6月份脂类含量分别为干重的21.6%和27.9%[13].关键是南极磷虾的脂肪中含有丰富的脂溶性活性成分.本文对南极磷虾油脂及其中具有重要经济价值和社会价值的几种脂溶性活性成分的研究现状进行综述.
2 脂肪酸
Fricke等人[14]研究发现南极虾中的脂肪含量占全虾湿重的1%~6%, 脂肪中游离脂肪酸8%~16%.使用高压气相和质谱联用技术(GLC/MS)可确定超过50种脂肪酸,主要是14∶0(11%~15%) 、16∶0(26%~32%)、16∶1(n-7)(7%)、18∶1(n-9)(10%)、18∶1(n-7)(8%)、20∶5(n-3)(8%~13%)和22∶6(n-3)(3%~5%).
Cripps等人[15]发现在冰原覆盖的南极水域虾油中的脂肪酸组成主要是20∶1(n-9)(27%),20∶5(n-3)(1%),22∶6(n-3)(19%).
Charles等人[16]对1997、1998年南极磷虾油脂成分进行分析得出幼虾中的油脂含量最高(约16 mg/g),单不饱和脂肪酸,主要包括C18∶1(n-9)(7%~21%),C18∶1(n-7)(3%~13%)和C16∶1(n-7)(2%~7%).磷虾的主要饱和脂肪酸C16∶0(18%~29%),C14∶0(2%~15%)和C18∶0(1%~13%).多不饱和脂肪酸EPA(15%~21%)、DHA(9%~14%).
赵传凯[17]气相分析发现无水乙醇提取物中含有比较丰富的多不饱和脂肪酸.提取物中共检测出21种脂肪酸,其中饱和脂肪酸5种,共占总含量33.32%,不饱和脂肪酸成分16种,占总含量的66.43%.主要脂肪酸种类包括棕榈酸(21.3%)、油酸(13.3%)、十四酸(10.11%)、二十二碳六烯酸(11.6%)、二十碳五烯酸(15.0%)、十六烯酸(5.54%)、亚油酸(2.67%)、亚麻酸(1.38%).油脂中不饱和脂肪酸含量较高.
楼乔明等人[18]分析南极磷虾粉的脂肪酸组成,总脂肪酸主要为C16∶0、C18∶1(n-9)、C18∶l(n-7)、C20∶5(n-3)和C22∶6(n-3),且C20∶5(n-3)和C22∶6(n-6)占总脂肪酸含量的30.67%,表明南极磷虾粉在脂质方面具有较高的营养价值和开发潜力.胆固醇酯和甘油三酯中饱和酯肪酸和单不饱和脂肪酸含量均显著高于游离脂肪酸和磷脂(P<0.05),而游离脂肪酸和磷脂富含多不饱和脂肪酸,两者含量分别为48.50%和49.96%,远高于胆固醇酯和甘油三酯的13.11%和24.36%,具有显著差异(P<0.05).
周长平[19]经有机溶剂萃取和酶解法萃取得到粗虾油,共检测出23种脂肪酸.酶解法粗油的不饱和脂肪酸含量达到68.93%,明显高于有机溶剂提取的粗油(51.29%),EPA和DHA的含量到达21.84%和9.54%,明显高于有机溶剂粗油(EPA13.58%、DHA5.63%).经过精炼后两种方法得到的虾油脂肪酸含量趋于接近.周长平接着研究了尿素包合法对虾油中不饱和脂肪酸的富集.皂化条件:加碱量=粗虾油质量×皂化值×1.1、乙醇与水的体积比例6∶1、皂化温度50 ℃、皂化时间60 min;脱色的条件:活性炭添加量2 g/L、在25 ℃左右进行10 min左右; 尿素包合的最佳条件:尿素与脂肪酸的质量比3∶1、结晶温度0 ℃、结晶时间20 h.经过尿素包合后DHA和EPA的纯度到达63.75%,EPA的收率为89.59%,DHA的收率为94.69%,为DHA和EPA的制备和其再纯化奠定了基础.
高纯度的各类脂肪酸具有极高的经济价值和世界市场.在南极磷虾脂肪酸纯化方面,王翩翩等人[20]做了部分研究工作.她向脱脂的南极磷虾中加入甲醇提取,甲醇∶南极磷虾=(6~8)∶1(mL/g),过滤,滤液蒸发除去甲醇得膏状物.向膏状物加入乙醚,乙醚∶膏状物=(6~10)∶1(mL/g),浸提液蒸发除去乙醚得浸提物.向浸提物加入乙醚,乙醚∶浸提物=(2~4)∶1,在4~10 ℃条件下结晶,得白色结晶.该结晶经KBr压片,Bruker红外检测为棕榈酸.每100 g干南极磷虾可制得522 mg棕榈酸.
王翩翩等人[21]还以脱脂南极磷虾∶甲醇=100∶600 (g/mL).在70 ℃加热回流5次.每次1 h,合并滤液,蒸发除去甲醇得膏状物60 g. 取适量膏状物上硅胶柱,200~300目硅胶110 ℃活化12 h,加石油醚湿法上柱.不同梯度的石油醚∶乙酸乙酯=1∶0,50∶1,30∶1,20∶1,15∶1,10∶1,3∶1,1∶1,0∶1混合液洗脱,分阶段收集洗脱液. 采用外标一点法(芥酸标准品)对每一份洗脱液通过薄层层析定性标定,使用GF254高效薄层硅胶版.展开剂为二甲苯∶乙酸乙酯∶冰乙酸=9∶2∶0.5,展距为8 cm,染色用5%硫酸溶液,板在110 ℃烘干5 min.Rf=0.5,将和芥酸标准品对应的具有单一一个点的洗脱液合并,蒸发浓缩可得芥酸. 该芥酸经KBr压片,Bruker红外检测确认.每100 g干南极磷虾可制得2.19 g芥酸[21].分离直至生产南极磷虾中的各种脂肪酸还需要许多科学家付出毕生的精力.
南极磷虾缺乏12∶0脂肪酸,几乎没有花生四烯酸20∶4(n-6)[22],或花生四烯酸含量极低,可能是花生四烯酸在酶的作用下快速转变成了下游不饱和脂肪酸.通过与其他生物脂肪酸比较南极磷虾中C18∶1(n-9),C18∶1(n-7)和C16∶1(n-7)是其特殊的脂肪酸,可作为南极磷虾油脂检测标志物.南极磷虾脂肪酸组成丰富多样,含有人体必需脂肪酸∶亚油酸和α-亚麻酸,以及多种二十烷酸(它们是起重要生理作用的类二十烷酸的前体),不饱和脂肪酸含量所占的比重很大,多不饱和脂肪酸EPA和DHA含量极高.EPA和DHA是高等动物细胞膜磷脂双分子层的的重要组成成分,具有降低胆固醇,调节血脂、预防老年痴呆症、预防动脉硬化、抗炎症、预防视力下降和改善大脑学习机能等生理功能.有着很高的营养价值和医疗保健作用.EPA和DHA以及二十烷酸等单一脂肪酸的分离制备和生产是未来研究的发展方向.可以看到南极磷虾来源不同,捕捞时间不同,生长阶段不同,原料的处理方法不同,检测方法不同,脂肪酸提取分离及检测结果有差异,未来的研究应当建立适合于国内外统一标准的检测方法.
3 虾青素
宋素梅[23]探索了虾壳制备虾青素的方法.先对虾壳预处理,进行适当的破碎,然后破碎的虾壳经Alcalase酶处理可得到虾壳残渣、沉淀和蛋白溶液,55 ℃下酶解3 h时,虾壳残渣和沉淀中总类胡萝卜素含量分别为60.3 μg/g干虾壳和268.5 μg/g干虾壳.
虾壳残渣的最佳提取溶剂为丙酮,最佳提取条件为料液比1∶5、提取时间3.5 h、提取温度40 ℃,总类胡萝卜素提取率为15.6%,沉淀的最佳提取溶剂为乙醇,最佳提取条件为料液比1∶4、提取时间2.0 h、提取温度40 ℃,总类胡萝卜素提取率为73.7%[23].
宋素梅还探索了虾青素酯的皂化条件.分析了粗提液浓度、皂化温度和碱浓度对游离虾青素含量的影响,合适的皂化条件为:粗提液浓度0.1 g/mL、皂化温度5 ℃、碱浓度0.020 mol/L,12 h时游离虾青素含量为55.75 μg/mL.
其后,宋素梅进一步研究了虾青素的分离纯化条件.研究了AB-8对虾青素的吸附效果以及虾青素的解吸条件.结果表明,AB-8对虾青素的最大吸附量为476.2 μg/g干树脂,乙酸乙酯对虾青素的解吸率为98.7%;动态吸附条件为虾青素上样浓度2 μg/mL、上柱速率4 BV/h.此条件下,皂化液中的虾青素回收率为78.9%,纯度92.4%.接着应用硅胶柱进一步纯化虾青素,回收率为92.9%,纯度97.1%[23].
张晓燕[24]以南极磷虾壳作试验材料,采用酶解与有机溶剂萃取相结合的方法,研究探索虾青素的提取工艺.选用二氯甲烷萃取南极磷虾壳中虾青素.以虾青素提取率为指标,响应面试验结果表明最优萃取条件为二氯甲烷萃取料液比为1∶5 g/mL,萃取温度为30 ℃,萃取时间为7 h,萃取级数为2级,虾青素提取率最高达到131.56 μg/g(湿重).为进一步提高虾青素得率,在二氯甲烷萃取之前采用木瓜蛋白酶进行酶解,设计4因素3水平的响应面试验.结果表明最优酶解条件是pH6.0,酶解温度为54 ℃,酶解时间为88 min ,酶底比为2.00%,虾青素提取率最高达到145.04 μg/g(湿重),比直接有机溶剂萃取法提高了10.25%.
为进一步提高游离虾青素的含量和纯度,张晓燕对粗提液做进一步分离纯化.首先利用KOH-C2H5OH对粗提液进行皂化反应,将虾青素酯水解成游离虾青素,再利用AB-8大孔树脂进行层析分离.结果表明游离虾青素得率达到369.97 μg/g(湿重),比皂化前平均提高了83.3%.利用高效液相法(HPLC)对收集到的样液进行检测,结果表明样液中游离虾青素的纯度达到95.4%[24].
孙晓昀等人[25]以干南极磷虾∶正己烷=1∶6(g/mL)料液比,搅拌提取2 h/次,提取4次,合并滤液,除去正己烷后得虾油.以虾油∶丙酮=1∶5 (g/mL)料液比,混匀,静沉,上清液蒸出丙酮后的虾油用石油醚溶解作为样品.300目硅胶120 ℃活化12 h后加入10倍(g/mL)的石油醚及乙酸乙酯混合液(10∶1,V/V),湿法上柱,柱顶加样品后用石油醚∶乙酸乙酯=10∶1混合液首先洗离一个浅黄色的带及一个宽的黄色带,然后用石油醚∶乙酸乙酯=8∶1混合液洗离另一个宽的虾青素二酯粉红色带,当该带离柱顶样品5 cm时停止洗脱,取出顶端样品,向该样品加入同体积的二氯甲烷,混匀,沉淀,倒出上清液.直到二氯甲烷将样品中的硅胶洗成白色 ,将二氯甲烷洗液合并在30 ℃下旋蒸除去溶剂后得虾青素.
虾青素在南极磷虾体内主要以虾青素酯的形式存在.孙晓昀等人[26]以干南极磷虾用正己烷、 丙酮制备虾油[25].300目硅胶120 ℃活化后加入10倍(g/mL)的石油醚及乙酸乙酯混合液(10∶1,V/V),湿法上柱,加样品后用5倍(V)于硅胶重的石油醚∶乙酸乙酯=10∶1,8∶1,6∶1,4∶1,2∶1,1∶1混合液冲洗,当1∶1的混合液洗脱下色带完成后,30 ℃下旋蒸除去溶剂得虾青素一酯.
孙晓昀等人[27]采用以上方法制备虾油[25,26].200~300目硅胶120 ℃活化12~18 h后加入10倍(g/mL)的石油醚及乙酸乙酯混合液(10∶(1~1.2),V/V),湿法上柱,加样品后用5倍(V)于硅胶重的石油醚∶乙酸乙酯=10∶(1~1.2)混合液冲洗,首先洗下一个浅黄色的带,然后洗下另一个宽的虾青素二之黄色带,25~30 ℃下旋蒸除去溶剂后得虾青素二酯.
张沙沙等人[28]以干的南极磷虾为原料,用6#汽油提取得到的虾油再用丙酮提取除去磷脂得虾油,溶解于石油醚作为样品.200~300目硅胶120 ℃活化12 h后加入石油醚湿法上柱,柱顶加样品后用石油醚洗脱,然后用石油醚∶乙酸乙酯=10∶1,9∶1,8∶1,7∶1,6∶1,5∶1,4∶1,3∶1,2∶1,1∶1,混合液洗脱,收集3∶1,2∶1,1∶1的洗脱液合并旋蒸除去溶剂得虾青素一酯.
将制备的虾青素一酯溶解于二氯甲烷作为样品液.取10×20 cm薄层硅胶版H放在1%的AgNO3的甲醇溶液中浸泡10 min,取出晾干1 h,再放入干燥箱85 ℃烘干0.5 h.将样品液在薄层板上点成一条线晾干.放在有展开剂(石油醚∶丙酮∶三乙胺=19 mL∶6 mL∶20 μL)的展开缸内展开,可见虾青素一酯在薄层板上展开成分离清楚的上下两条色带(Rf=0.41,Rf=0.36).将两条带分别刮下放入有二氯甲烷的试管中,在40 KHz,200 W条件下超声10 min,在4 000 r/min离心,取上清.直至洗到无色.各自合并上清液,蒸除溶剂后得两份虾青素一酯.经甲酯化后气相检测.Rf=0.41色带的虾青素一酯为含7%~9%的十三烯酸一酯和48%~51%的十五酸一酯.Rf=0.36色带的虾青素一酯为100%的偶数脂肪酸一酯.建立了奇数脂肪酸一酯和偶数脂肪酸一酯的分离方法.
虾青素按两端羟基的旋光性分类,虾青素及其酯化合物共分为3S-3′S-虾青素(左旋)、3R-3′S-虾青素(消旋)、3R-3′R-虾青素(右旋)三大类.张沙沙等人[29]从南极磷虾虾油中制备了3R-3′R-虾青素(右旋).
虾青素是南极磷虾体内存在的天然色素. 虾青素能够有效地降低成年大白鼠中由于缺血性脑损伤引起的伤害,对中枢神经有保护作用 .虾青素还可以有效缓解因糖尿病造成的肾脏损伤.虾青素具有最强的抗氧化性[17].其还原能力约是Ve的550倍 ,B-胡萝卜素的10倍,是自然界中已知的抗氧化能力最强的天然分子[30].虾青素可抵消自由基对肾小球基底膜的过氧化损伤[17].具有防止紫外线辐射、保护眼睛、减少心血管系统疾病的发生、促进生长繁殖、抗炎及抗感染特性,具有增强机体免疫力、缓解运动产生的疲劳感、增强人体能量代谢、甚至还具有减肥的功效[31].目前主要应用于食品、医药、养殖、化妆品等.它也作为饲料添加剂应用于水产养殖业和畜牧饲养业.
科学家们在虾青素方面已做了大量工作,探索从南极磷虾中提取开发天然虾青素,有利于提高南极磷虾产品的附加值,推动南极磷虾产业的可持续发展.未来还需在R,R′-虾青素,S,S′-虾青素,R,S′-虾青素,虾青素一酯,虾青素二酯,虾青素奇数脂肪酸酯,虾青素偶数脂肪酸酯,虾青素EPA脂肪酸酯,虾青素DHA脂肪酸酯等分离、纯化与生产,最佳虾青素类分子的生物合成与生产,以及某些功能试验研究上做更加深入、扎实的工作 .
4 磷 脂
20世纪90年代以来磷脂以其对人体的全面生理功能风靡全球,兴起国际磷脂保健新潮流.美国食品及营养委员会将磷脂列为人体每天必须补充的营养素之一.美国天然药品研究顾问中心创始人布朗博士称“事实上,没有哪一个营养素象磷脂一样能在那么多方面起那么多作用来增进、保持人们的健康和青春活力.” 磷脂对人的智力发育,记忆力增强有独特作用.磷脂是脑细胞的成分. 磷脂能溶解胆固醇,使其不再或少在血管上沉积,保持血管壁柔滑和血管畅通,分解多余脂肪,促进脂肪代谢,调节胆固醇在人体的含量,有效地降低高胆固醇高血脂,从而防止动脉硬化、冠心病、心脑血管等疾病.
磷脂中的卵磷脂是世界公认的最有效的抗脂肪肝因子, 可降血脂,疏通全身各器官微循环,可防止老年性痴呆 . 卵磷脂(PC) 由于它的特殊功能功效被国际社会誉为“伟大的营养师”、“细胞的保护神”、“脑的食物”、“血管的清道夫”、“可食用的化妆品”、“长寿因子”.卵磷脂在体内水解生成胆碱,甘油磷酸和脂肪酸, 在此过程中形成的胆碱对于脑和神经系统的正常功能至关重要.胆碱转化为乙酰胆碱,是神经细胞传递信息的化学物质.可促进儿童生长发育,聪明强智,注意力集中,提高记忆力和学习能力.美国医学家实验证明,学生使用卵磷脂之后记忆力比未使用卵磷脂前有明显提高.美国医学博士、药学博士史蒂文·泽瑟尔教授指出:总结卵磷脂的所有研究成果,特别建议孕妇服用适量的卵磷脂,这对婴儿的发育是非常重要的.美国食品和药品管理委员会(FDA)规定,所有婴儿食谱中都要适当补充卵磷脂.
脑磷脂(PE)属于局部止血剂,神经衰弱辅助治疗剂,也用于治疗动脉硬化.
肌醇磷脂(PI)是细胞信号通路成分,也是目前最重要的抗病毒药物中间体,因原料短缺国外常用己醇和磷脂酸(PA)合成.
磷脂酰丝氨酸(PS)是目前世界上被认为对帕金森病及阿尔茨海默症脂类预防和治疗有效的天然药物..并具有增强对人脑紧张的抵抗能力,进而提高学习效果,改善脑功能效果.神经细胞萎缩死亡及引起老年性痴呆、偏瘫、心血管疾病等.DHA能明显抑制神经细胞的凋亡,维持神经细胞的正常代谢状态,改善学习和记忆力.具有DHA的PS具有更好的抗老年性痴呆的效果[32].
磷脂具有重要的生理功能、它所包含的不同的种类各自具有独特的生理功能, 提取制备南极磷虾磷脂,分离纯化其中PC、PE、PI、 PS 、PA等单一成分对开发利用南极磷虾有重要经济价值.
南极磷虾磷脂的提取主要是先从磷虾中分离制备含有大量磷脂成分的磷虾油,再从虾油中分离磷脂纯化而成. 有分析显示南极磷虾油中的磷脂含量约为(34±5)g/100 g虾油[33].南极磷虾磷脂中极性脂约占总脂的56%~81%[34].主要是磷脂酰胆碱(PC)、其次是磷脂酰乙醇胺(PE)、磷脂酰肌醇(PI)以及磷脂酰丝氨酸(PS)[35].
魏山山等人[36]以干南极磷虾∶正己烷=1∶(5~6)(g/mL)料液比,搅拌提取1 h/次,提取3次,合并滤液,除去正己烷后得虾油.以虾油∶丙酮=1∶(5~7)(g/mL)料液比,混匀,静沉,过滤,渣再用丙酮重复提取,共提取6次,合并6次的滤液旋蒸出丙酮后得液体虾油 .硅胶120 ℃活化12 h后加入3倍(g/mL)的氯仿搅拌成糊状, 湿法上柱,柱顶加样品后用氯仿∶甲醇=1∶(1~2)混合液洗脱,收集并浓缩各份洗脱液,用薄层层析定性鉴定各份洗脱液 ,将具有单一磷脂酰胆碱的几份浓缩液合并,蒸发除净溶剂,经HPLC定量检测得98%~98.9%纯度磷脂酰胆碱标准品.
赵静[37]通过单因素试验和正交试验得到南极磷虾磷脂最佳制备工艺.结果表明,当萃取液组成为氯仿∶甲醇=2∶1,液料比为13∶1,提取时间为3.5 h时,南极磷虾磷脂提取效率最高,为4.06%.
赵静进一步验证了南极磷虾磷脂的延缓衰老作用,实验选取昆明种8周龄雄性小鼠,随即分为空白对照组、阴性对照组、阳性大豆磷脂对照组和低、中、高南极磷虾磷脂剂量组.采用腹腔注射D-半乳糖诱导小鼠亚急性衰老模型,实验造模的同时分别灌胃相应的药物,42 d后测定肝脾指数,取血清和组织测定CAT、SOD、GSH-PX、MDA等指标,制备皮肤组织切片,观察皮肤组织状况.由实验结果可知∶南极磷虾磷脂能降低衰老小鼠体内MDA水平,同时提高机体内CAT、SOD、GSH-PX等抗氧化酶含量,延缓肝牌等脏器衰老水平,修复皮肤衰老损伤.在血液及组织抗氧化酶指标方面,南极磷虾磷脂效果优于大豆磷脂.其原因可能与南极磷虾中含有丰富的多不饱和脂肪酸,特别是DHA和EPA,两者约占脂肪酸总数的22%~35%[34].,能更有效地清除自由基有关[37].
不同种类的磷脂具有不同的生理功能,未来的工作应该进一步将南极磷虾磷脂中PC、PE、PI、 PS 、PA等分离纯化,做成不同功能的制剂,提高人体单一磷脂成分的剂量,以提高其保健治疗的有效性.PI是抗病毒药物的中间体.当今艾滋病毒、埃博拉病毒、禽流感、新冠病毒等肆虐全球, PI是否可作为抗新冠病毒新药合成的原料,都可做进一步的探讨.
5 激 素
韩香凝等人[38]对冷冻干燥的南极磷虾进行了27 种激素的检测研究.其中脂溶性的激素有:β-蜕皮激素,孕酮、雄酮、睾酮、雌二醇、雌三醇5种内源性激素;内源盐皮质激素:醛固酮;氢化可的松、可的松、泼尼松龙、醋酸可的松、地塞米松5种外源糖皮质激素;诺龙、己烯雌酚、炔诺酮、丙酸睾酮、己酸孕酮5种外源性激素.采用甲醇、乙醇、甲醇提取N′N-二甲基甲酰胺复溶的不同提取方式提取β-蜕皮激素,经高效薄层层析检测南极磷虾中β-蜕皮激素的含量为37.74 μg/g.采用高效液相色谱-质谱检测南极磷虾中的17种类固醇激素,确定色谱-质谱条件,采用甲醇、乙酸乙酯分别提取,对不同溶剂的提取效果进行考察,采用碱水解、酶水解和不水解的方式对激素的水解方式进行考察.采用HLB柱、C18柱、QuEChERS柱净化的方式对净化效果进行考察,优化类固醇激素的提取方式.经检测南极磷虾中可的松(178 ng/g),醛固酮(318.4 ng/g),丙酸睾酮(185 ng/g),雌三醇(345 ng/g),醋酸甲地孕酮(142.3 ng/g),醋酸可的松(334.3 ng/g),地塞米松(1 631.3 ng/g),睾酮(127.7 ng/g),己酸孕酮(369.3 ng/g),诺龙(168.3 ng/g) ,泼尼松龙(215.4 ng/g),氢化可的松(646.3 ng/g),孕酮(685.3 ng/g),雌二醇(393.7 ng/g).未检出己烯雌酚、雄酮、炔诺酮.外源类固醇激素的含量远高于内源类固醇激素,外源类固醇激素中糖皮质激素的含量远高于外源性激素的含量.这说明南极磷虾可能已经受到环境激素的污染.
马善利等人[39]取干南极磷虾1 g加9 mL甲醇,在35 ℃,350 W,40 KHz的超声清洗机超声加热提取15 min,过滤提取液,旋蒸干得己烯雌酚提取物.并溶解于5 mL甲醇作为样品液.称取1 mg己烯雌酚标准品溶解于1 mL甲醇作为标准液.将样品液和标准液分别点于同一块GF254高效薄层硅胶板(10×10 cm)上.展开剂体积比为四氯化碳∶乙酸乙酯∶丙酮∶冰醋酸∶甲苯∶正己烷=78∶10∶10∶3∶0.15∶0.15.将展开剂放入展开缸平衡30 min再放入层析板.室温展开,当展距达到4.5 cm时将展板取出晾干10 min,再重新放入展开缸展开至9.5 cm,停止展开并将板晾干.用10%硫酸乙醇溶液染色,105 ℃烘干10 min,样品液点和标准液点染成紫色.用CAMAG-III薄层扫描仪以400 nm的吸收波长扫描,Rf=0.36,经检测和计算,干南极磷虾中己烯雌酚含量为3.2 mg/g.
马善利等人[40]取干南极磷虾1 g加9 mL甲醇,在35 ℃,350 W,40 kHz的超声清洗机超声加热提取10 min,过滤提取液,旋蒸干得雌酮提取物.并溶解于5 mL甲醇作为样品液.称取1 mg雌酮标准品溶解于1 mL甲醇作为标准液.展开剂体积比为四氯化碳∶乙酸乙酯∶丙酮∶冰醋酸∶甲苯∶正己烷=78∶10∶10∶3∶0.1∶0.1.用5%三氯化铁水溶液染色. 展开和染色过程同己烯雌酚的高效薄层层析方法[39].CAMAG-III薄层扫描仪以600 nm的吸收波长扫描,Rf=0.62,经检测和计算,干南极磷虾中雌酮含量为32.61 mg/g.
南极磷虾中脂溶性激素种类多样,应该扩大其他脂溶性激素的检测,对于南极磷虾脂溶性的保幼激素的检测技术的探讨还要做出相当一番努力.业已表明南极磷虾已受到环境激素的污染,这关系到南极磷虾的种类繁衍和生存,相应地关系到南极生物链延续.应该引起人们的重视.
6 南极磷虾虾油
惠欢庆[41]以南极磷虾冻虾块为例,考察了正已烷和乙醇混合剂在低温下对南极磷虾油脂的提取效果.在正己烷和乙醇的混合质量比为10∶1,料液比1∶5,搅拌转速150 rpm,提取时间为120 min的条件下,油脂的得率为2.78% .粗虾油中,磷脂含量为29.13%,油脂的酸价为28.35 mg KOH/g油脂,油脂的碘值为103.9 g/100 g油脂,皂化值为165.05 mg KOH/g油脂.
崔秀明等人[42]通过响应面分析确定最佳的提取工艺条件为:以正己烷+乙酸乙酯为提取剂,提取剂混合比71.3∶28.7、料液比1∶6.6,在57.8 ℃提取50 mim,此时粗虾油得率为14.76%.
楼乔明等分析南极磷虾粉的脂成分,南极磷虾粉中脂质丰富,总脂含量高达11.3%,且以甘油三脂、磷脂和游离脂肪酸为主,胆固醇含量较低.
Charles等人[17,34]对1997、1998年南极磷虾油脂成分进行分析得出幼虾中的油脂含量最高(约16 mg/g),极性脂含量(56%~81%),甘油三酯含量为(12%~8%).
Fricke等人[14,17](1984年)研究发现南极虾中的脂肪含量为全虾湿重的1%~6%,卵磷脂(PC)、甘油三酯(TG)、游离脂肪酸、磷脂酰乙醇胺(PE)和甾醇是其主要的油脂成分类型,含量分别为:33%~36%、33%~40%、8%~16%、5%~6%和1.4%~1.7%.
赵传凯[17]采用有机溶剂提取南极磷虾油脂工艺.通过单因素实验和正交实验进行探讨,结果表明,最佳工艺条件为以无水乙醇为提取剂,提取温度为65 ℃,时间为3 h,液体比为1∶9.按此工艺虾油的提取率为19.60%.
周长平首先研究了有机溶剂法萃取.结果表明,最佳条件下:乙醇与正己烷的混合比为3∶2(V/V)、温度50 ℃、料液比1∶6、时间80 min.在最佳条件下,虾油的提取率为80.25%.
其次,研究了酶解法提取虾油的工艺.酶解的最佳工艺:先添加中性蛋白酶再添加碱性蛋白酶,料液比为1∶4,中性蛋白酶的最佳条件是温度45 ℃、pH7、添加量0.125%(W/W)、时间2.5 h,碱性蛋白酶的最佳条件是温度50 ℃、pH8、添加量0.1%(W/W)、时间2 h.破乳采用了调节pH、冷冻解冻和离心三种方法结合,最佳的工艺:先将酶解液调到pH5,放入-20 ℃冰箱中冷冻24 h,35 ℃下解冻30 min左右,然后在4 000 rpm下离心20 min.萃取分离的最佳条件:乙醇和正己烷体积混合比为3∶7(V/V)、料液比1∶5、温度50 ℃、时间120 min、搅拌速度150 rpm.酶解法的虾油提取率达到73.42%.
然后,对有机溶剂萃取和酶解法萃取得到的粗虾油进行精炼.溶剂法制得粗油的精炼工艺:水的添加量为2%(W/W),使用NaOH的浓度为11%,添加6%(W/W)的活性炭,精炼油的过氧化值为5.05 meq/kg、酸值为1.94 mg KOH/g.酶解法制得虾油的精炼工艺:水的添加量为3%(W/W),NaOH的浓度为14%,添加6%(W/W)的活性炭,精炼油的过氧化值为3.52 meq/kg、酸值为2.06 mg KOH/g[19].
孙甜甜等人[43]比较了氯仿甲醇、正己烷和95%乙醇三种不同溶剂以及超临界CO2提取的南极磷虾脂质成分差异,为南极磷虾脂质的研究提供一定基础.结果表明,氯仿甲醇提取的脂质得率最高,为(19.21±0.59)%.正己烷提取的得率最低,仅为(14.24±0.38)%,甘油三酯和胆固醇含量最高,分别为(46.98±1.00)%和(3.68±0.30)%,但对极性脂的提取效果不理想,磷脂含量仅为(19.20±3.45)%.95%乙醇提取的脂质磷脂含量(35.59±2.69)%,不饱和脂肪酸中EPA和DHA含量是最高的,占总脂肪酸含量的41.13%,且95%乙醇安全性高,价格低廉,适合大规模工业化生产,可以作进一步的探讨.超临界CO2萃取技术作为脂质的一种温和提取手段,得到的脂质基本成分与氯仿甲醇近似,虽然安全性更高,但是超临界设备成本较高,不适于中小企业工业化生产.
Phleger等人[44]指出南极磷虾中脂溶性甾醇类占脂类的4%~7%,所含的甾醇种类较多, 胆甾醇是其中主要成分约占80%~93%,其次是去氢胆甾醇约占1.7%~18%,还包含反式脱氢胆甾醇 、菜子甾醇 ,以及微量的24-降碳脱氢胆甾醇 、24-亚甲烯基胆甾醇 和甾烷醇等.文献显示南极磷虾组织中含有胆甾醇62.1~71.6 mg/100 g,含量比硬头鳟(Salmo gairdneri)等鱼类略高, 磷虾油中则含有胆甾醇17~76.3 mg/g[8],因此应研究选择降低甾醇含量的磷虾油加工技术[22].刘代成[45]以干南极磷虾∶丙酮=1∶6(g/mL)料液比,室温下搅拌提取1 h/次,提取3次,合并滤液,除丙酮后得虾油.以虾渣∶正己烷=1∶5 (g/mL)料液比,室温下搅拌提取1 h/次,提取3次,合并滤液,除正己烷后得虾油.将制备的两种虾油合并, 以虾油∶80%乙醇=1∶5(V/V)料液比,搅拌溶解,冻放在-20 ℃过夜,静沉分层,倒出上清液,旋蒸除去溶剂制备了低胆固醇的虾油.
刘代成等人[46]以干的南极磷虾为原料,使用正己烷或6#汽油等有机溶剂提取3次,提取液去除溶剂后用氮气或CO2去除溶剂残留.向提取物加乙醇等极性溶剂得下层,除去乙醇及其残留后得符合国际标准的南极磷虾虾油.
刘代成[47,48]以冰鲜虾∶95%乙醇=1∶4的料液比,搅拌提取3次,每次5 h.合并的提取液过滤,滤液在70 ℃、0.08 MPa浓缩至总滤液体积的10%得浓缩液 ,加入与浓缩液同体积的正己烷 ,混匀,静置分层,取上清,除去溶剂得虾油.该虾油在5 ℃下静放45 h.分出上部流动性好的红色虾油,下部的红色膏状虾油磷脂含量超过40%制备了高磷脂含量的南极磷虾虾油.依次自上向下取第二层液体,蒸出溶剂得富含磷脂酰丝氨酸的虾油.
尹成文等人[49]用5%的盐水解冻的冰鲜虾50 g(相当于干南极磷虾10 g), 加入10倍体积(mL)的萃取液(二氯甲烷∶甲醇∶丙酮=1∶1∶2),搅拌提取1 h,过滤的滤液.重复提取一次.合并的滤液旋蒸干得高含量虾青素及其酯的南极磷虾虾油.
马善利等人[50]用80 g的冰鲜虾加入240 mL的水,加热100 ℃、蒸发、冷凝2.5~3 h(以液面不低于下层为宜).向冷凝液中加入28.5%的氯化钠,在105 ℃下蒸馏、冷凝4 h,得挥发油粗制品.向粗制品中加入过量的无水硫酸钠,4 ℃下干燥4~6 h,得南极磷虾挥发油.每100 g冰鲜虾可得南极磷虾挥发油0.96 g.
南极磷虾油是相关产品中营养功效和附加值都很高的产品,挪威的Aker Biomarine公司及加拿大的Neptune Technologies & Bioressources公司开发成功的磷虾油商品名分别为SKO(Superba krill oil)和NKO(Neptune krill oi),已畅销欧美市场,商业利润极大[22].南极磷虾虾油、不同保健功能的南极磷虾虾油、以及其中各种脂质成分分离制备及开发是本领域经济技术的研究开发重点.在以上已采用的有机溶剂提取技术中,如氯仿、甲醇、正己烷、乙酸乙酯、和乙醇等,根据我国当前环境治理要求,乙醇提取可能是唯一可用的、量大、价格低、安全性高、生产稳定、可在国内生产使用的提取技术,应该重点研究其达产的条件和参数,使技术完善、完整、可用.
赵传凯[17]以高脂饲料加乙醇灌胃30 d造成小鼠酒精性脂肪肝模型后,分为南极磷虾油低、中、高剂量组,正常组和自然恢复组5组,连续给药10 d后,检测相关生化和病理指标.结果,南极磷虾油组与自然恢复组相比,血清中的三酰甘油(TG)和胆固醇(TC)、谷草转氨酶(AST)以及谷丙转氨酶(ALT)水平有显著改善(P<0.01或P<0.05);肝组织中的三酰甘油(TG)和胆固醇(TC)含量显著降低(P<0.01或P<0.05),冷冻切片脂肪染色结果显示南极磷虾油剂量组肝细胞脂滴蓄积明显减少,脂肪变程度减轻. 表明在本研究条件下,南极磷虾油对小鼠酒精性脂肪肝有治疗作用.
刘云等人[51]采用Morris水迷宫法及Y-型迷宫刺激法观察,比较南极磷虾油和深海鱼油对大鼠学习记忆能力的作用.结果∶Morris水迷宫实验显示南极磷虾油能够显著减少大鼠寻找平台潜伏期时间并且增加垮台次数和目标区域游泳时间所占比例(P<0.05或P<0.01); Y-型迷宫刺激实验表明南极磷虾油能够显著减少大鼠达标所需次数,显著提高48 h后的实验正确率(P<0.05或P<0.01).表明南极磷虾油可显著改善大鼠学习记忆能力,且效果优于深海鱼油.王亚恩等人[52]在了解了相关疾病发生机理后探讨了南极磷虾油对高脂血症大鼠血脂和抗氧化力的影响.他们采用无水乙醇提取法制备南极磷虾虾油.取冰鲜磷虾经75 ℃热风烘干后机械粉碎,将磷虾粉末以料液比1∶9比例浸入65 ℃无水乙醇中浸提3 h,再经过滤分离收集上清液,最后将上清液蒸馏后烘干得到南极磷虾油(主要成分DHA 14.6%、EPA 21.1%、磷脂13.0%).然后以高脂饲料(基础饲料88.6%,甲巯咪唑0.2%,胆固醇1.0%,猪油10.0%,猪胆盐0.2%)建立高脂血症大鼠模型,分别灌胃50、100和500 mg.kg-1南极磷虾油,连续30 d,测定大鼠血清总胆固醇(TC),甘油三酯(TG),低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C),高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)、血清一氧化氮(NO)、超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)以及丙二醛(MDA)水平.结果:南极磷虾油能显著降低高血脂症大鼠血清中的TC、TG和LDL-C含量,降低动脉粥样硬化指数(AI).提高大鼠血清中NO含量.提高SOD和GSH-PX活性,降低MDA含量,其结论是南极磷虾油对高脂血症大鼠具有调血脂的作用和抗氧化作用,其抵抗动脉粥状硬化方面的作用优于深海鱼油.分析其原因,可能与南极磷虾油中含有丰富的EPA、DHA、磷脂、类黄酮、维生素A、维生素E、虾青素等有关, 本实验结果表明,南极磷虾油有较好调血脂和抗氧化能力的效果 ,具有很高的开发价值.
总之,南极磷虾油具有降血脂 、抗氧化 、治疗酒精性脂肪肝,可显著改善大鼠学习记忆能力,是值得深入研究开发的保健产品 .
7 持久性污染物
持久性污染物(POPs)是通过环境介质(大气、水、生物体等)能够长距离迁移并长期存在于环境,具有长期残留性、生物蓄积性、半挥发性和高毒性,对人类健康和环境具有严重危害的天然或人工合成的有机污染物质.国际POPs公约首批公布的POPs有:艾氏剂、氯丹、DDT、狄氏剂、异狄氏剂、七氯、六代氯苯、灭蚁灵、毒杀芬、多氯联苯、二噁英和呋喃多环芳烃、十氯酮.新名单加有: 六溴联苯、六六六、六氯丁二烯、八溴联苯醚、十溴联苯醚、五氯苯、多氯化萘、短链氯化石蜡.POPs大多具有雌激素作用,影响婴幼儿和少年的神经系统发育,影响人类的生殖和免疫系统,是近年来环境科学领域的研究热点.
POPs通过大气长距离传输到达一些从未产生或使用过POPs的南极地区. 20世纪60年代末南极生物群和雪中首次发现POCs[53].耿大玮等人[54]采用国际通用标准,PUF采样3.5 m3/d,连续采样365 d,.经检测计算.南极大气中PCB-28,52,101,138,153,180的浓度加和结果8.4~47 pg/m3,平均浓度为30 pg/m3.在19种PCB单体中除了PCB-81,126,189在个别点未检出外,其余均有检出.南极大气中PBDEs的终浓度为4~14 pg/m3. 这两类污染物主要来源于大气长距离运输.
Alessandra等人[55]检测海水和空气样品中的六氯苯(HCB)和六氯环己烷(HCH), HCB最高浓度范围5.93~20.4 pg/m3,平均(11.4±5.35) pg/m3.αHCH最高浓度范围0.1~0.35 pg/m3,平均(0.22±0.08) pg/m3.rHCH 最高浓度范围0.17~1.05 pg/m3,平均(0.56±0.32) pg/m3.许多实验可以证实南极地区存在POPs 污染物,毫无疑问这些污染物已经不同程度地影响南极生物个体.
Nash等人[53]在30°和80°E(60~70°S)之间的12 个地点采集成年磷虾样本,提取出磷虾的脂类混合物,对其脂进行了100多个有机卤化物检测. 他们在磷虾中检测的18种多溴化合物中有16 种被量化.五溴二苯醚-99浓度最高.其它依次是PBDE-47>TBA>PBDE-100>PBDE-154>PBDE-85>PBDE-49+71>PBDE-66>PBDE-183>PBDE-28. 南极磷虾样本PBDE-99和PBDE-47 分别为3 210 pg/g脂和1 050 pg/g脂,TBA为57~397 pg/g脂.PBDE-47,PBDE-99分别占PBDE 检测总和的29.2%和33.7%.
Chiuchiolo等人[56]在南极半岛西3个采集点采集南极磷虾,经检测PBDE-47 浓度为2 000 pg/g脂,而青春期的虾则为568 000 pg/g脂.PBDE-99浓度为2 540 pg/g脂,而青春期虾则为622 000 pg/g脂.PBDE-100 浓度为 500 pg/g脂,而青春期虾浓度为128 000 pg/g脂.这比Nash等人的研究采集的虾三种PBDE 的浓度超出许多倍.这可能与PBDE大气传输集中、虾的食物与年龄、研究站污染、人类的旅游与社会活动等有关.
Sturges等人[57]在海底发现了一些溴的形态如二溴甲烷、混合溴氯甲烷,并可由冰藻释放[57],所以PBDE 的高浓度也可能与地理位置有关.
Nash等人[53]在对南极磷虾分析的36种多氯联苯(PCBs)同系物中PCB-153浓度最高(174 pg/g脂),PCB-18的浓度为163 pg/g脂,PCB-101的浓度为165 pg/g脂, PCB-52平均浓度为73.3 pg/g脂.PCB总和平均浓度257 pg/g脂.在这些采集点,有的场所只有微量的六氯多氯联苯,PCB-101在所有的场所采集的南极磷虾中均可检测到.PCB-52 占PCBs总和量的20%.
Nash等人[53]在分析的所有化合物中含氯农药存在最普遍.在分析的36 个化合物中14个化合物在所有南极磷虾样品中全有,只有9个不太常见.HCB最丰富,浓度为1 360~8 360 pg/g脂.平均浓度4 370 pg/g脂.存在于所有样品中.其次是DDT,2 780 pg/g脂,约为北极浮游生物DDT的20%~25%.毒杀芬2 260 pg/g脂.Goerber和Weber[58]在Wedell海南极磷虾中发现毒杀芬为 900 pg/g脂.而在北极浮游生物中为24 000 pg/g脂.本研究毒杀芬含量低于北极.HCH浓度为394 pg/g脂.
Nash等人[53]在南极磷虾样品中检测到多氯二苯并二噁英化合物OCDD. 在41.7%样品中检测到的水平浓度为8.1 pg/g脂.在一个样品中检测到多氯二苯并呋喃同系物1,2,3,4,7,8/1,2,3,4,7,9-HxCDF,浓度为1 pg/g 脂.
Corsolini等人[59]在一个来自罗斯海的南极磷虾集合样本中检测到OCDD的浓度为61.2 pg/g脂.而1,2,3,4,6,7,8-HPCDD为100 pg/g脂,与Nash等人的本研究检测结果的差异主要来自检测的目的物类型、样品的采集位置、时间等[53].
邻苯二甲酸酯(Phthalate Esters, PAEs)又称酞酸酯,是一种人类普遍接触的化学物质.常见的PAEs有16种如:邻苯二甲酸二异丁酯(Diisobutyl Phthalate, DIBP)、邻苯二甲酸二丁酯(Dibutyl Phthalate, DBP)等[60].PAEs通常应用于聚氯乙烯塑料、印刷油墨、乙烯壁纸、医用静脉袋和胶管、食品包装材料、儿童玩具、个人护理用品(如化妆品、洗发液、清洁剂、香皂)等众多产品中[61],主要作为增塑剂用于塑料的生产. 日常塑料产品的年产量从20世纪50年代的1.50×106t增加到2013年的约2.99×108t[62].长此以往,到2050年,地球将存在3.30×1010t塑料[63].PAEs 与塑料之间的结合力较弱,很容易释放到环境中,并通过水圈及大气圈传输、人类活动、物种迁徙等多种途径运输到南冰洋,很容易被南极磷虾等海洋生物摄取. 目前PAEs在环境样本[64]和动物组织[65]中已被发现,并有研究报道在冻干南极磷虾制品中检测出了DBP[66].因此,PAEs对环境的污染值得关注.
经动物实验发现,PAEs具有类雌性激素作用和抗雄激素作用,可干扰机体的内分泌系统、生殖系统等,使女性乳房早熟、男性生殖器官发育畸形、肝功能及甲状腺功能衰退、儿童持久性过敏症等 .欧盟在1999年开始限制PAEs在某些塑料产品中的使用, 从2009年起美国开始禁止6种PAEs(DBP、BBP、DEHP、DIDP、DINP、DNOP)在儿童玩具及护理品中的使用[67].我国卫生部在2011年6月发布公告指出,食品及食品添加剂中DBP、DEHP和DINP的最大残留量分别为0.30 mg/kg、1.50 mg/kg和9.00 mg/kg[68].为了验证南极磷虾是否受到PAEs污染 .韩香凝等人[66]采用薄层层析色谱和 GC-MS 对南极磷虾中的邻苯二甲酸酯DMP、DEHP、DBP、DEP进行了调查.DMP、DEHP、DEP未检出,DBP的含量为(104.3±0.000 5)mg/kg.
丁佳佳[60]改变南极磷虾中PAEs的提取与检测方法,确立了活性炭吸附高温蒸馏的空白溶剂处理、乙腈超声提取、PAS/silica玻璃固相萃取柱净化、气相色谱质谱联用(GC-MS)检测的PAEs提取检测方法.对南极磷虾中16种PAEs的存在状况进行检测,结果显示,20 g新鲜南极磷虾样品中检测出DIBP、DBP、DEHP,含量分别为14.55 μg/kg、364.50 μg/kg、21.56 μg/kg,其余PAEs未检出.以上两位研究人员对南极磷虾中DBP 的检测浓度的差异可能是因为南极磷虾的批次不同,捕捞的时间不一、检测方法不同等因素造成的.但是可以看出南极磷虾中的DBP含量是最高的.
此外,人们还对南极磷虾中的其他脂溶性有毒物进行了调查. 韩香凝等人[69]采用薄层层析色谱和 GC-MS 对南极磷虾中的 己二酸二辛酯进行了调查.GC-MS和红外证明了己二酸二辛酯的结构,经检测南极磷虾中己二酸二辛酯 的含量为(630±0.05) mg/kg.
马善利等人[70]以南极磷虾为原料,乙醇为萃取剂,料液比为1 g∶(5~10) mL,20~10 ℃,300~400 W,20~40 kHz超声提取10 min.其滤液蒸干得含己二酸二辛酯的提取物.提取物通过柱层析分段收集洗脱液.以己二酸二辛酯标准品对照,对收集的每份洗脱液用薄层层析检测. 合并含有单一己二酸二辛酯成分的的洗脱液,浓缩制备了己二酸二辛酯.
王翩翩等人[71]向南极磷虾中加入乙醚浸提,过滤得滤渣.向滤渣中加入苯,超声提取,过滤,超声后的滤渣再加入苯,搅拌提取,合并提取液,蒸干,得苯提取物.向苯提取物中加入硫酸溶液溶解,过滤,滤液中加入氯仿提取,氯仿的加入量与滤液的体积比为(1~2)∶1,静置分层,得酸水层和氯仿层A.向氯仿层A中加入氢氧化钠水溶液萃取,静置分层,得碱水层和氯仿层B.将氯仿层B中的溶剂蒸除得己二酸二辛酯.检测采用与己二酸二辛酯标准品对照采用GC/MS定量,己二酸二辛酯提取物纯度为94%~96.85%,每100 g冰鲜虾可制备2.29~2.41 mg己二酸二辛酯.应该说这三项有关南极磷虾己二酸二辛酯的研究确立了己二酸二辛脂在南极磷虾的存在.
马善利等人[72]对冰鲜虾进行超声提取方法、高效薄层层析方法检测到南极磷虾中2,6-二叔丁基对甲酚的存在,含量为0.73~0.78 mg/g.
这些研究启示应当将世界大量使用的脂溶性挥发有毒物或半挥发有毒物质对南极磷虾逐一列出并检测,才能较为全面地评价南极磷虾受脂溶性有毒物污染的状况.
8 结 语
1) 南极磷虾是目前地球上最大的动物蛋白库,又含有丰富的油脂,是宝贵的境外资源.南极磷虾虾油具有抗氧化、降血脂、治疗脂肪肝、改善记忆等作用. 完善的乙醇提取技术生产南极磷虾虾油更为可行.南极磷虾虾油、不同保健功能的南极磷虾虾油、以及其中各种脂质成分分离制备及开发是本领域经济技术的研究开发重点.
2) 南极磷虾缺乏12∶0脂肪酸,几乎没有花生四烯酸20∶4(n-6),或花生四烯酸含量极低 .通过与其他生物脂肪酸比较南极磷虾中C18∶1(n-9),C18∶1(n-7)和C16∶1(n-7)是其特殊的脂肪酸,可作为南极磷虾油脂检测标志物.南极磷虾脂肪酸组成丰富多样,含有人体必需脂肪酸:亚油酸和α-亚麻酸,以及多种二十烷酸(二十烷酸是起重要生理作用的类二十烷酸的前体),不饱和脂肪酸含量所占的比重很大,多不饱和脂肪酸EPA和DHA含量极高.EPA和DHA是高等动物细胞膜磷脂双分子层的的重要组成成分,具有降低胆固醇,调节血脂、预防老年痴呆症、预防动脉硬化、抗炎症、预防视力下降和改善大脑学习机能等生理功能.有着很高的营养价值和医疗保健作用.EPA和DHA以及二十烷酸等单一脂肪酸的分离制备和生产是未来研究的发展方向. 南极磷虾来源不同,捕捞时间不同,生长阶段不同,原料的处理方法不同,检测方法不同,脂肪酸提取分离及检测结果有差异,未来的研究应当建立适合于国内外统一标准的检测方法.
3) 科学家们在虾青素方面已做了大量工作.探索从南极磷虾中提取开发天然虾青素有利于提高南极磷虾产品的附加值,推动南极磷虾产业的可持续发展.未来还需在R,R′-虾青素,S,S′-虾青素,R,S′-虾青素,虾青素一酯,虾青素二酯,虾青素奇数脂肪酸酯,虾青素偶数脂肪酸酯,虾青素EPA脂肪酸酯,虾青素DHA脂肪酸酯等分离、纯化与生产,最佳虾青素类分子的生物合成与生产,以及某些功能试验研究上做更加深入、扎实的工作 .
4) 不同种类的磷脂具有不同的生理功能,应该进一步将南极磷虾磷脂中PC、PE、PI、 PS 、PA等分离纯化,做成不同功能的制剂,提高人体单一磷脂成分的剂量,以提高其保健治疗的有效性.PI是抗病毒药物的中间体, 是否可作为抗新冠病毒新药合成的原料,都可做进一步的探讨.
5) 南极磷虾中脂溶性激素种类多样,还应该扩大其他脂溶性激素的检测,对于南极磷虾脂溶性的保幼激素的检测技术的探讨还要做出相当一番努力.研究表明南极磷虾已受到环境激素的污染,这关系到南极磷虾的种类繁衍和生存,也关系到南极生物链延续,应该引起人们的高度重视.
6) 南极磷虾已经受到多氯联苯、多溴联苯及多种有机氯农药的污染,受到 DIBP、DBP、DEHP等邻苯二甲酸酯类的污染,受到己二酸二辛酯等的污染.研究启示我们应当将世界上大量使用的脂溶性挥发有毒物或半挥发有毒物质对南极磷虾逐一检测,才能较为全面地评价南极磷虾受脂溶性有毒物污染的状况.在利用南极磷虾油脂及其活性成分的同时要充分注意研究去除脂溶性有毒物的技术.尽管人们已在南极磷虾脂溶性成分方面的研究取得了可喜的成就,甚至某些技术已生产应用.但其许许多多的脂溶性活性成分的分离纯化、检测、功能验证和开发利用还有相当长的路要走.