鱼油提取、多不饱和脂肪酸富集及

陈彦婕 - 唐嘉诚 - 宫 萱 黄可承 - 单钱艺 - 包建强,3,4 n-,3,4

(1. 上海海洋大学食品学院，上海 201306；2. 上海市质量监督检验技术研究院国家食品质量监督检验中心，上海 200233；3. 上海水产品加工及贮藏工程技术研究中心，上海 201306；4. 农业部水产品贮藏保鲜质量安全风险评估实验室〔上海〕，上海 201306)

油脂是人类生命活动不可缺少的组成部分，是能量和脂肪酸的重要来源，也是多种维生素的载体和保护剂[1]。鱼油作为一种从海洋或淡水鱼类中提取的油脂，由于具有较好的营养保健等功能，近年来备受关注。脂肪酸作为鱼油中的主要营养物质，根据碳氢链饱和程度，通常划分为饱和脂肪酸(SFA)和不饱和脂肪酸(UFA)，不饱和脂肪酸中的多不饱和脂肪酸(PUFA)[2]，尤其是二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)为代表的Omega-3系列脂肪酸由于具有保健价值，被大众广泛认同。

研究表明，Omega-3脂肪酸对脂代谢和骨代谢有促进作用[3]、对神经元有强化作用[4]、可改善脂肪肝[5]等。鱼油中富含用于营养补充的Omega-3脂肪酸，是EPA和DHA的天然来源，其多不饱和脂肪酸含量高于其他陆生动物，且鱼油的有效成分越高，其保健作用越好。文章拟对鱼油的提取工艺、多不饱和脂肪酸富集方法、DHA和EPA的保健功能进行阐述，并对未来鱼油行业的发展进行展望，旨在为鱼油的大规模工业化生产提供依据。

1 鱼油的提取方法

鱼油的提取方法主要有物理法(压榨法、蒸煮法、超临界流体萃取法)、化学法(淡碱水解法、溶剂法)和生物法(酶解法)。

1.1 压榨法

压榨法是一种较为传统的提取方法，通过将原料进行挤压来提取油脂，但其提油率低，浪费严重，现已不再采用。

1.2 蒸煮法

蒸煮法是一种以加热的方式破坏细胞结构，从而提取鱼油的传统提取方法，可分为直接蒸煮法和间接蒸煮法两种。其原理简单、操作方便，但由于提取率低，生产成本较高，现已很少采用。杨明等[6]从鲫鱼内脏中提取粗鱼油，通过使用钾盐蒸煮法，得出优化后的提取条件为水解温度70～80 ℃，水解时间55 min、加盐量为KNO336 g/dL、盐析10 min。王学文等[7]使用蒸煮法提取鲢鱼头部鱼油，获得的鱼油腥味适中，室温下呈液态、淡黄色。鲍丹等[8]采用隔水蒸煮法提取宝石鱼油，当蒸煮温度为85 ℃，蒸煮时间为40 min时，出油率为74.52%，过氧化值为3.10 meq/kg，酸值为1.82 mg/g。

1.3 淡碱水解法

淡碱水解法通过稀碱水溶液，分解蛋白质组织，打破蛋白质和油脂的结合提取鱼油，通常使用的碱为氢氧化钠和氢氧化钾，并用NaCl进行盐析。其具有操作简单、价格低廉、提油率较好等优点，但水解后的废弃物会对环境造成污染。杨琦等[9]使用碱解法提取鱿鱼肝脏鱼油，最优得率为25%～26%，最佳工艺条件为水解30 min，盐析15 min，加盐量为4%。谭汝成等[10]研究表明，白鲢鱼油的最优提油率为60.5%，鱼油中的DHA和EPA含量分别为15.0%和10.1%，最优工艺条件为45 ℃下水解5 min，pH为9.0，80 ℃下于质量分数为1.0%的NaCl溶液中盐析5 min。王海军等[11]发现，稀碱水解法提取鱼骨油的最优条件为85 ℃下水解40 min，pH固定为10.0，料液比为1∶2 (g/mL)，此时鱼骨油提取率为39.83%。

1.4 溶剂法

溶剂法是油脂提取的传统方法之一，其原理是根据油脂在不同溶剂中的溶解度来进行提取，常用的有机溶剂有氯仿、乙醇、石油醚等。该方法操作简便、价格低廉，但提取率不高，鱼油易被氧化。张雅婷等[12]采用溶剂法从草鱼内脏中提油，氯仿—甲醇混合液(V氯仿∶V甲醇为2∶1)中震荡1 h，3 ℃下离心10 min，取氯仿层于旋蒸仪中旋蒸，此时提油率为(38.06±1.39)%。薛山等[13]用乙醇浸提法提取三文鱼鱼骨油，经优化后的最佳得率为(22.62±0.22)%，最优提取条件为液料比15∶1 (mL/g)，60 ℃下水浴1.63 h。

1.5 超声波辅助法

超声波是一种高频机械振荡波，超声波辅助提取通过机械效应、空化作用和热效应快速地溶解在试剂中，具有提取效率高、节约能耗、环保等优点。汪学荣等[14]利用超声波辅助提取三文鱼油，在液料比3∶1 (mL/g)，温度65 ℃，超声功率250 W、超声时间10 min下，提油率达92.6%。赵保堂等[15]采用超声波辅助法提取虹鳟内脏鱼油，最佳工艺条件下的提油率为95.10%，其中EPA含量为1.12%，DHA含量为4.45%，最优提取工艺为液料比12∶1 (mL/g)、55 ℃下超声58 min、超声功率200 W。

1.6 酶解法

酶解法采用蛋白酶将蛋白质和脂肪结合处切断，是目前普遍采用的一种鱼油提取方式，具有反应条件温和、提取效率高、环保等特点。薛山等[13]研究发现，马鲛鱼油的最优提取率为75.38%，其EPA含量为8.40%，DHA含量为7.06%，最优工艺条件为固液比3∶1 (g/mL)、中性蛋白酶添加量1.5%、52 ℃下酶解3 h。何定芬等[16]采用碱性蛋白酶提取鲣鱼内脏鱼油，其最佳工艺条件为液固比1∶1 (mL/g)，55 ℃下酶解5.5 h，酶添加量2.0%，pH为8.40，鱼油提取率为(58.49±0.45)%。于淑池等[17]使用木瓜蛋白酶从金鲳鱼骨中提油，最优工艺条件为pH 6.0、料液比1.00∶1.75 (g/mL)、55 ℃下酶解4 h、酶添加量1.5×103U/g，该条件下鱼油提取率为24.85%；金鲳鱼骨油色泽呈淡黄色，澄清透明，稍有鱼油特有的腥味，无酸败味。顾盼祺等[18]使用中性蛋白酶酶解法提取鱼油，在60 ℃下酶解40 min，料液比1.0∶1.5 (g/mL)，pH为7，酶添加量0.50%，鱼油得率可达35.67%。

1.7 超临界流体萃取法

超临界流体萃取法(SFE)是将流体作为萃取剂在超临界状态下萃取油脂的分离技术，其具有提取率高、品质优良、无溶剂残留、萃取精确易控、快速简便和不改变萃取物性质等优点，但对设备要求高，前期投入较大[19]。陶宁萍等[20]使用SC-CO2萃取法提取的鱼油不饱和脂肪酸含量高达74.29%，最优工艺条件为57.8 ℃下萃取3.1 h、压力为35.8 MPa。Sahena等[21]使用超临界流体萃取技术于20～35 MPa和45～75 ℃下提取印度鲭鱼油，与索氏提取法相比，油品得率随压力和温度的升高而升高，考虑到可提取性及DHA、EPA的回收率，采取变压提取的工艺，得率为52.3 g/100 g样品(干基)。

1.8 复合提取法

复合提取法是将几种方法结合到一起的提取方法，该方法可以集中单一提取方法的优势。常见的几种复合提取法类型举例如表 1所示。

2 鱼油中多不饱和脂肪酸的富集方法

目前人类摄取鱼油中的主要营养成分为EPA和DHA，常用的多不饱和脂肪酸的富集方法主要有尿素包合法、低温结晶法、脂肪酶富集法、分子蒸馏法和CO2超临界萃取法等。

2.1 尿素包合法

尿素包合法的原理主要是直链脂肪酸易与尿素分子形成尿素包合物，饱和脂肪酸易被包合的特性，从而可以用过滤的方法除去尿素与包合脂肪酸形成的络合结晶体[27]。该法具备高效、易操作、成本低廉等优点，但需要低温设备。Zheng等[28]使用尿素包合法富集海豹油中的n-3 PUFA，在15 ℃，2.5 h，尿酯比为2.38∶1.00下，得到n-3 PUFA浓度为71.35%，得率为82.31%。张南海等[29]采用尿素包合法富集鲢鱼鱼油中多不饱和脂肪酸，得到EPA和DHA总含量为73.67%。最优条件为醇脲液固比6∶1 (mL/g)，酯脲比为0.3∶1.0，10 ℃下包合3 h，该方法极大地提高了富集率。朱世云等[30]以甲醇作溶剂、鱼油甲酯为脲包客体，用尿素包合法对鱼油中EPA和DHA进行富集，最优条件为温度0 ℃，脲酯比13∶1，富集EPA和DHA浓度为60%。

表1 复合提取法的种类举例

2.2 低温结晶法

低温结晶法是根据物质在不同温度下的溶解度不同，从而将需要的物质进行提取的方法，在低温环境下，不饱和脂肪酸不易被氧化，具有操作简单、安全的特点。罗庆华等[31]采用低温结晶法对鳡鱼内脏油中多不饱和脂肪酸的富集工艺进行优化，-30 ℃下结晶5 h、料液比1∶6 (g/mL)，PUFA的产品回收率为72.82%。Morales-medina等[32]对沙丁鱼油进行多不饱和脂肪酸的富集，得到最高的PUFA浓缩物超过80%。最优提取工艺为以己烷为提取溶剂，85 ℃下结晶24 h。

2.3 脂肪酶富集法

脂肪酶法提取具有反应条件温和，单一选择性强的特点，而且能减少对环境的污染，是一种绿色的富集方式。陈莹等[33]研究了皱褶假丝酵母脂肪酶(CandidaRugosa)富集金枪鱼油二十二碳六烯酸甘油酯的工艺条件，最佳条件为添加脂肪酶1%，50 ℃下反应3 h，水油质量比1.0∶1.7，此时甘油酯中DHA含量为35.55%。Valverde等[34]使用异丁醇和1-丁醇作为酰基受体，分别通过金枪鱼和沙丁鱼油的醇解来生产富含DHA和EPA的酰基甘油。醇解反应由lipases Lipozyme®TL IM和lipase QLG催化，因为这些脂肪酶分别显示出对DHA和EPA的选择性。在分别由Lipozyme®TL IM和脂肪酶QLG催化的金枪鱼和沙丁鱼油醇解的最佳条件下，DHA和EPA含量增加了两倍(DHA含量从22%增至69%，EPA含量从19%增至61%)。Kahvec等[35]通过皱纹念珠菌脂肪酶(CRL)催化水解，在鲑鱼油的甘油酯级分中富集了Omega-3多不饱和脂肪酸(PUFA)。产品中Omega-3 PUFA总含量为38.71%，是初始水平的两倍多。杨博等[36]研究固定化脂肪酶Lipozyme RM IM催化鱼油部分醇解反应，得到鱼油中EPA和DHA总含量为43.0%。

2.4 分子蒸馏法

分子蒸馏法是根据物料在真空条件下沸点不同来进行所需物质的收集，也是目前工业生产常用的一种方法。其具有操作所需时间短、温度低、高效的优点，但花费成本较高。为提高富集效率，通常会进行多级分子蒸馏。王亚男等[37]研究表明，鱼油总Omega-3脂肪酸含量为70.78%，乙酯得率为10.1%，最优条件为料流量4 mL/min、110 ℃，5 Pa下进行3级分子蒸馏。曹少谦等[38]采用尿素包合和分子蒸馏相结合的方法对EPA和DHA进行富集，尿素包合条件为m尿素∶m鱼油为1.5∶1.0、V溶剂∶m鱼油为6∶1、0 ℃下结晶15 h、1次包合；分子蒸馏条件为转速250 r/min、压力5 Pa、温度110 ℃、进料速率3 mL/min。联合采用尿素包合和二级分子蒸馏可使精炼鱼油中EPA和DHA含量由22.68%提高到87.50%，且EPA/DHA约为0.58。Solaesa等[39]通过对沙丁鱼油和甘油进行酶促甘油酸分解制得酰基甘油混合物(单酰基甘油67%)，再采用短程蒸馏可获得富含Omega-3多不饱和脂肪酸(n-3 PUFA)的单酰基甘油。在UIC KDL 5系统中进行逐步短程蒸馏处理(真空0.1 Pa，进料流量1.0 mL/min)：第一次蒸馏于110 ℃的蒸发器温度下进行，在优化的温度155 ℃下进行第二次蒸馏；得到的馏出液纯度为91%，单酰基甘油总回收率为94%。

2.5 CO2超临界萃取法

CO2超临界萃取法是一种去除游离脂肪酸和改善鱼油质量的方法。CO2超临界萃取法的二氧化碳气体无毒，不易燃，价格低廉，易于去除，该产品环保，要求相对温和的温度和压力[40]。该提取过程是在密闭室中进行，避免了氧气与样品和产品接触，因此适合提取如脂肪酸这类易氧化、耐热性差的物质。刘畅等[41]采用二氧化碳超临界流体萃取设备对裂殖壶菌OUC168菌粉进行油脂萃取，最优萃取条件为CO2流速14 L/h，萃取温度30 ℃，萃取压力30 MPa，分离温度55 ℃，分离压力8～10 MPa，DHA萃取率为22.16%。杨小斌等[42]采用CO2超临界萃取技术提取蓝圆鲹鱼油，得到不饱和脂肪酸含量为55.70%；最佳萃取工艺为压力20 MPa、温度49 ℃下萃取140 min，其中EPA和DHA总含量为16.64%。Bubio-Rodriguez等[43]用二氧化碳进行超临界流体提取，在5 MPa、313 K条件下，与常规鱼油提取工艺相比，采用CO2超临界萃取法有助于减少鱼油的氧化。

3 多不饱和脂肪酸EPA和DHA在医药保健领域的应用

EPA和DHA作为Omega-3系脂肪酸的代表，具有提高免疫力、抗炎症、降低血脂、预防心脑血管疾病抑制肿瘤等功效[44]。

3.1 降低血脂、胆固醇

刘晓丽等[45]研究表明，鱼油和鱼油微胶囊喂食组的总胆固醇(TC)和低密度脂蛋白胆固醇(LDLC)均显著低于对照组，说明鱼油微胶囊和鱼油能够显著降低血脂胆固醇。Wei等[46]发现，DHA和EPA可改善代谢紊乱，还可以抑制脂肪生成。

3.2 预防心脏病

Adenike等[47]为了探究DHA和EPA(每日800 mg)对心血管疾病的影响，选定30例心血管疾病患者进行180 d血脂水平的监测，发现DHA和EPA可显著改善所选研究对象的血流速度和血脂水平，并降低了发生心血管事件的风险。

3.3 促进婴儿生长发育

EPA和DHA是长链脂肪酸，对胎儿具有健康益处。Yan等[48]为了探究EPA和DHA对孕妇胎儿肌肉发育和能量平衡的影响，在整个妊娠和哺乳期间将两组雌性小鼠喂食不同的饮食：第一组喂食EPA和DHA丰富的饮食(FA)；而另一组则饲喂不含n-3 PUFA的饮食，对小鼠胚胎和后代进行样品采集和处理。结果表明EPA和DHA未来可能被建议作为治疗多种病理生理疾病(主要是儿童肥胖)并为后代提供长期代谢益处的治疗选择。Von等[49]认为EPA和DHA的血液水平反映了饮食摄入量和其他变量，并且最好通过有据可查的标准化分析方法(HS-Omega-3Index®)评估为红细胞中的百分比。每个人的Omega-3指数介于2%～20%，最佳值为8%～11%。与最佳Omega-3指数相比，较低的Omega-3指数与总死亡率和缺血性卒中风险增加、脑容量减少，认知障碍，并加速发展为痴呆症、精神病、复杂的脑功能受损以及其他相关因素相关流行病学研究中的大脑问题相关。

3.4 抗炎作用

Zhang等[50]发现EPA和DHA在溃疡性结肠炎(UC)中可能具有抑制作用，且EPA更适合用于UC治疗。So等[51]研究表明，EPA和DHA对单核细胞炎症反应具有不同的作用，而DHA在减弱促炎性细胞因子方面具有更广泛的作用。

4 展望

目前鱼油的提取工艺已经较为成熟，可以为大规模生产提供理论依据和技术支撑。随着生活水平及认知水平的逐步提高，鱼油作为一种保健食品也越来越受到青睐。目前对于鱼油中多不饱和脂肪酸的富集工艺以提高收集率为目标逐渐趋向于复合工艺方法，复合方法可以集中优势、补足短板，获得高品质的鱼油。鱼油具有易氧化的特性，如何增强鱼油的抗氧化特性也成为了一种新的研究趋势，相信未来鱼油会在食品行业有更好的应用前景。