南極磷蝦油的營養成分及健康功效研究進展

馬娜，李靜，李桐，強婉麗

1.中宏生物工程有限責任公司（北京 100101）；2.中糧營養健康研究院，營養健康與食品安全北京市重點實驗室（北京 102209）

南極磷蝦（Antarctic krill）是一種生活在南極洲海域的甲殼類浮游動物，學名Euphausia superba，屬于動物界節肢動物門、甲殼綱、磷蝦目、磷蝦科，體形似小蝦，最大可達7 cm，身體透明，他們是南極海域重要的物種之一，也是各種魚、鳥和鯨等動物的食料[1]。南極磷蝦的生物貯藏量大、分布廣、營養價值高，是重要的海洋生物資源，具有潛在的商業開發價值[2]。南極磷蝦油是從南極磷蝦中提取而成，其主要營養成分有磷脂、二十二碳六烯酸（DHA）、二十碳五烯酸（EPA）、蝦青素等，是一種新型海洋ω-3多不飽和脂肪酸（ω-3PUFAs）來源，目前南極磷蝦油已被證實具有多種生物學特性，其促進健康效益已被廣泛證實，如預防心血管疾病、促進大腦發育、延緩衰老、緩解痛風和類風濕性關節炎等功效[3]。2014年，我國批準磷蝦油為新食品原料[4]，這意味著南極磷蝦油可以作為食品原料添加到普通食品中，國內對南極磷蝦油的研究起步晚，產品較少。文章將對南極磷蝦油的營養成分及健康功效研究進展做一綜述，以期為南極磷蝦油功能性食品開發提供一定參考和理論支持，拓展產品開發思路。

1 南極磷蝦油的營養成分

1.1 多不飽和脂肪酸

多不飽和脂肪酸是南極磷蝦油中非常重要的功能成分，尤其是EPA和DHA，對人體具有重要的健康作用。EPA和DHA含量是評價魚油和南極磷蝦油質量的重要標準。

表1中對比了不同來源的魚油和南極磷蝦油中EPA和DHA的含量，魚油和磷蝦油中含有豐富的EPA和DHA，其中磷蝦油中EPA、DHA的含量均高于鮭魚油和沙丁魚油。

表1 南極磷蝦油及一些海洋魚油的典型脂肪酸含量 單位：%

魚油富含多不飽和脂肪酸，通常被作為良好的EPA和DHA來源，是市面上常見的營養素補充劑，魚油的多不飽和脂肪酸是以甘油三酯或乙酯型ω-3PUFAs形式存在的。與目前市場上銷售的魚油不同，南極磷蝦油含有磷脂質結合型ω-3PUFAs。不同的分子形式會影響EPA和DHA在體內的吸收和代謝，磷脂結合型ω-3PUFAs可以使血液中的EPA和DHA維持在較高的濃度，而乙酯型ω-3PUFAs生物利用率較低[8]。相比魚油，南極磷蝦油更易被人體吸收，生物利用率更高[9-10]。從這一方面來說，南極磷蝦油是比魚油更合適作為人體補充EPA和DHA的來源。

1.2 磷脂

磷脂不僅是生物細胞膜的重要組成成分，同時具有信號轉導功能和生理代謝調節作用，南極磷蝦油中磷脂種類繁多，包括磷脂酰膽堿（PC）、溶血磷脂酰膽堿（LPC）、磷脂酰乙醇胺（PE）、磷脂酰肌醇（PI）、磷脂酰絲氨酸（PS）等，不同磷脂具有不同的生理活性功能。南極磷蝦油中的重要特征就是含有高含量的多種類型磷脂，磷脂含量常作為評價南極磷蝦油產品品質的重要指標。

張千等[11]采用GB/T 5537—2008《糧油檢驗 磷脂含量的測定》[12]中的方法檢測南極磷蝦油中磷脂，其含量為47.37%。該檢測方法具有一定的局限性，只能檢測總磷脂含量，無法分析磷脂組成。

對比不同南極磷蝦油提取方法（表2），南極磷蝦油磷脂中PC含量＞PE含量，且PC含量均＞62%。試驗結果表明，氯仿-甲醇有機溶劑萃取方式得到的磷蝦油中磷脂含量較高，但氯仿和甲醇都會對生產加工人員造成一定的傷害。亞臨界CO2萃取方法得到的南極磷蝦油中磷脂含量較低，亞臨界CO2萃取法雖然無毒無害，不需要大量有機溶劑，安全性更高，但其提取效率低、生產設備昂貴，不適宜中小企業進行工業化生產。而體積分數為95%乙醇提取南極磷蝦油可以獲得較高的得率，且乙醇安全無毒，價格低廉，適合工業化生產。

表2 不同檢測方法測定南極磷蝦油中磷脂含量

1.3 蝦青素

南極磷蝦油中含有重要的功能性成分——蝦青素，因蝦青素的存在，南極磷蝦油呈現出深紅色的外觀，被譽為“海洋中的紅寶石”，在保健食品、功能性食品的開發應用方面具有巨大的潛力[16]。有研究證實，蝦青素的抗氧化活性是其他類胡蘿卜素（如玉米黃質、葉黃素、番茄紅素、β-胡蘿卜素）的10倍以上，是α-生育酚的100倍以上[17]。南極磷蝦油含有的蝦青素主要包括蝦青素雙酯、蝦青素單酯、游離蝦青素三種形式[18]。南極磷蝦油中的蝦青素含量受磷蝦原料、磷蝦油提取、純化的工藝方法等影響較大[19-21]。周慶新等[22]選用60%（V/V）正己烷-乙醇作為提取溶劑提取南極磷蝦油，測定其中的蝦青素，含量為286.6 mg/kg，并經液質聯用（HPLC-MS）分析檢測其中蝦青素的分子種組成，研究發現，南極磷蝦油中蝦青素主要以雙酯和單酯形態存在，其中73.5%為蝦青素雙酯，24.88%為蝦青素單酯，游離態蝦青素僅有1.62%。不同結構的蝦青素會導致其生物活性的不同，蝦青素雙酯與蝦青素單酯和游離蝦青素相比具有更強的親脂性，在腸道中更容易被吸收，生物利用效價更高。王松等[23]將市售磷蝦油進行NaOH-甲醇溶液皂化-甲酯反應處理，將其中的蝦青素雙酯和蝦青素單酯全部轉化成游離蝦青素，脂肪酸全部轉化成脂肪酸甲酯，并采用正己烷液液萃取，去除脂肪酸甲酯，用HPLC測定樣品中的總蝦青素含量，樣品中總蝦青素含量為65~144 mg/kg，不同產品中蝦青素總量差異比較大，可能的原因有：一是不同品種的南極磷蝦中的蝦青素含量存在差異；二是不同品牌原料工藝不同，南極磷蝦油精制過程中出現損失。胥亞夫等[24]以南極磷蝦為原料，研究了磷蝦油的濃縮工藝對其中蝦青素含量的影響，結果發現以乙醇為提取溶劑，真空度-0.1 MPa，加熱溫度50 ℃、提取3 h是最佳的提取濃縮條件，該條件下得到的南極磷蝦油中蝦青素含量為411 mg/kg，真空條件可以很好地保護其中的蝦青素不被破壞。在無真空條件下，濃縮加熱溫度和時間對蝦青素含量均有影響，溫度越高、加熱時間越長，影響越顯著。與60%正己烷-乙醇溶劑對比，真空濃縮-乙醇提取法提取效率更高，安全無毒，環境污染更低，是一種理想的南極磷蝦油提取方法。

2 南極磷蝦油的健康功效

2.1 降血脂

高血脂癥是體內脂肪代謝過程或者轉運途徑發生了異常，導致血清中總膽固醇（TC）、甘油三酯（TG）、低密度膽固醇（LDL-C）中的一個或者幾個指標水平升高，或者高密度脂蛋白膽固醇（HDL-C）水平降低。因磷蝦油中含有豐富的ω-3PUFAs，且生物利用率較高，有研究證明磷蝦油具有降低血脂的作用。孫昌華[25]采用高脂飼料飼養SD大鼠，造成大鼠高血脂癥，試驗組采用高脂飼料+磷蝦油飼喂，試驗結果證實，南極磷蝦油有顯著降低高血脂大鼠血清TC、LDL-C的功效，對TG和HDL-C的作用不明顯，且南極磷蝦油劑量與降血脂作用呈現量效關系。降血脂機制研究表明，南極磷蝦油能夠通過激活過氧化物酶體增殖物激活受體-α（PPAR-α）、過氧化物酶體增殖物激活受體-γ（PPAR-γ）、絲裂原活化蛋白激酶-7（MARK-7）蛋白分子信號通路或抑制κ基因結合核因[NF-κB（P65）]蛋白分子信號通路，增強脂質代謝來降低血脂。Kim等[26]通過高膽固醇飲食誘導大鼠高膽固醇血癥，同時試驗組飼料中添加磷蝦油，檢測血清指標，觀察南極磷蝦油膽固醇合成和排泄的影響。結果發現南極磷蝦油可以通過刺激LDL-C進入組織并促進膽固醇排泄、抑制膽固醇進而降低血清膽固醇。眾所周知，ω-3PUFAs有利于血脂健康，南極磷蝦油和魚油都是ω-3PUFAs的優良來源，為了探究南極磷蝦油是否比魚油更有利于降低循環脂質濃度，Kim等[27]對此進行研究并進行薈萃分析，結果發現南極磷蝦油和魚油脂質調節作用并無差異，均可以改善高血脂癥，TC的減少量取決于攝入的ω-3PUFAs的劑量。李佳等[28]以高血脂癥大鼠為試驗模型，對比了南極磷蝦油和紅曲提取物的降血脂功效。結果發現南極磷蝦油、紅曲提取物、混合提取物（南極磷蝦油+紅曲提取物）均具有輔助降血脂作用，且混合物提取物呈現出最佳效果。

2.2 改善認知和記憶力

認知和記憶是大腦的高級功能，包含非常復雜的神經活動，南極磷蝦油中含有非常豐富的多不飽和脂肪酸，其中的DHA具有改善記憶的顯著作用。劉云等[29]的研究表明南極磷蝦油可以改善大鼠學習和記憶的功效，且效果好于魚油，與腦復康（吡拉西坦）的作用相當。探其機制可能與南極磷蝦油中的DHA含量較高且以ω-3磷脂的形式存在，易于吸收和消化，能夠透過血腦屏障，增加腦體DHA含量有關[30]。Wang等[31]的研究發現南極磷蝦油與川陳皮素（Nob）和L-茶氨酸聯合使用，具有改善快速老化小鼠（SAMP8小鼠）識別記憶和空間記憶缺陷作用。機制研究表明，南極磷蝦油和Nob可以抑制β-淀粉樣蛋白（Aβ）聚集、神經纖維纏結、細胞凋亡和神經炎癥方面具有協同作用。因此，南極磷蝦油在腦健康食品開發方面具有廣闊的應用前景。

2.3 鎮痛、抗炎

關于南極磷蝦油輔助鎮痛、抗炎活性的研究比較少。臨床研究表明，每天食用2 g南極磷蝦油可以減輕患有臨床膝關節炎、膝關節滑膜積液患者的疼痛和炎癥[32]，每天食用4 g南極磷蝦油（0.60 g EPA，0.28 g DHA，0.45 mg蝦青素）可以改善輕度至中度膝關節炎患者的膝蓋疼痛、僵硬和身體功能[33]。通過對角叉菜膠致炎模型進行治療發現，南極磷蝦油和魚油都是通過下調腫瘤壞死因子-α（TNF-α）和白介素6（IL-6）等促炎因子的表達來發揮抗炎、鎮痛作用的，與魚油相比，南極磷蝦油的表現更好[34]。田曉清等[35]通過對南極磷蝦油抗炎活性篩選，研究表明南極磷蝦油抗炎的功效主要活性成分為多不飽和脂肪酸，如EPA、DHA等。有研究證明了南極磷蝦油可以通過NF-κB信號通路抑制IκB-α降解和P65活化，并減少炎性介質的細胞含量來達到抗炎作用，且呈現量效關系[36]。

2.4 輔助降血糖

現如今，糖尿病的發病率越來越高，臨床常使用口服降糖藥，但具有一定的副作用，因此尋找并開發具有降血糖作用的保健食品用于輔助藥物治療很有必要。宋迪等[37]給患有高血糖（空腹血糖7.3 mmol/L）的中年男子（38歲）服用南極磷蝦油軟膠囊，食用45 d后，空腹血糖恢復至6.7 mmol/L，未發現任何副作用。高脂肪飲食會導致脂肪在體內堆積，引起肥胖和代謝紊亂[38]，包括糖代謝和胰島素抵抗。在一項C57BL6J小鼠糖代謝研究中發現[39]，食用南極磷蝦油可以改善高脂飼料喂養引起的小鼠的葡萄糖代謝紊亂。Tandy等[40]的研究發現，食用南極磷蝦油可以顯著降低高脂飲食小鼠的空腹血糖值，同時提高血清脂聯素水平，且呈現量效關系。這與南極磷蝦油中的ω-3PUFAs有關，已有研究顯示[41]，ω-3PUFAs能夠增加機體對胰島素的敏感性，PPARγ是參與脂肪細胞和胰島素代謝的重要受體，EPA和DHA是PPARγ最合適的配體，當兩者在體內結合后，能激活形成脂肪和吸收葡萄糖的基因，從而導致了葡萄糖在血漿內的含量降低，同時，血清脂聯素也有所增加。

2.5 抗氧化

機體正常有氧代謝產生的自由基和活性氧（ROS），具有很強的生理活性，過多的自由基和活性氧能夠與機體內的蛋白質、脂質和DHA發生反應，導致衰老或損傷，甚至是引起機體各種疾病[42]。李輝等[43]研究發現，南極磷蝦油能夠顯著提高衰老模型小鼠血清超氧化物歧化酶（SOD）活性和谷胱甘肽（GSH）含量，降低血液中過氧化脂質（LPO）含量。這說明南極磷蝦油具有明確的抗氧化作用。叢心緣[44]利用D-半乳糖誘導的衰老小鼠模型進行南極磷蝦油來源蝦青素抗氧化研究，結果顯示，南極磷蝦油來源的蝦青素具有顯著的抗氧化作用，且在相同劑量下，南極磷蝦油來源蝦青素的抗氧化作用要高于合成蝦青素。探究其原因，可能與南極磷蝦油中蝦青素大多是以蝦青素酯的形式存在，其性質較游離蝦青素更加穩定[45]，且蝦青素中連接的不飽和脂肪酸也具有一定抗氧化作用[46]。

3 結語與展望

南極磷蝦油含有豐富的營養成分和優異的生理活性，關于南極磷蝦油的研究發展迅速，在食品、醫藥領域都呈現出良好的應用前景，但也存在部分問題：（1）南極磷蝦油中的磷脂、ω-3PUFAs和蝦青素是其重要的功能性成分，也是評價南極磷蝦油品質的關鍵指標。南極磷蝦油中的功能性成分含量受提取方法、加工工藝影響較大，在南極磷蝦油產業化進程中，高額的設備投入、有毒有害溶劑的應用等，都限制了南極磷蝦油的深加工；（2）南極磷蝦油中除了磷脂、DHA、EPA、蝦青素外，還含有維生素A、生育酚等成分，但目前對其中的維生素A和生育酚研究比較少；（3）市面上有不少南極磷蝦油軟膠囊保健食品，其主打的保健功效是輔助降血脂、抗氧化，產品劑型單一，同質化嚴重；（4）南極磷蝦油原料的產品形態是油狀物，在食品和醫藥產品中的應用受到限制，例如片劑、顆粒劑、粉劑等中無法應用。以上問題是限制南極磷蝦油的研究和應用的重要因素。

對于上述問題，今后的研究也可以從以下方向開展：（1）優化南極磷蝦油的提取、濃縮工藝，保護其中功效成分不被破壞，探尋更加經濟、環保、高效的生產加工方式；（2）深入研究南極磷蝦油中的其他功能性成分，例如維生素A、生育酚等，并探究其各個組分之間的協同效應關系；（3）根據上述綜述可知，南極磷蝦油在骨關節健康、腦健康、輔助降血糖和抗氧化方面都有著積極的作用，可以考慮與其他功效成分做復配，研發出不同功能方向的產品，拓寬南極磷蝦油的應用領域；（4）目前油脂可以通過微膠囊包埋等技術，經過乳化、噴霧干燥等工藝制成粉末油脂，從而改善其穩定性、保護其生物活性、遮蓋其不良風味，南極磷蝦油也可以通過這種方式制成固體形態，增加應用的劑型，拓寬應用領域。