魷魚加工副產物中油脂的綜合利用研究進展

葉麗姿 李 佳 潘英杰 湯瑩琪

(1.中國計量大學生命科學院，浙江 杭州 310018；2.杭州市農業農村事務保障中心，浙江 杭州 310016)

魷魚生長周期較短、繁殖力較強，是一種可持續的海洋漁業資源[1]，同時也是一種高蛋白、低脂肪以及含有多種人體必需氨基酸等的高營養成分水產品[2]?！?020中國漁業統計年鑒》中的統計數據顯示中國魷魚的遠洋捕獲量已高達43.28萬t[3]，因為魷魚的良好風味以及高營養價值，其需求量也在極速增加，魷魚加工產業也因此進入了高速發展階段。但中國魷魚加工的方式依舊處于粗放型階段，魷魚保鮮貯藏方式落后，加工模式單一，以及產品層次較低導致魷魚加工產業利潤較低[4]。魷魚加工過程中會產生內臟、魷魚墨、魷魚皮、魷魚軟骨等大量加工副產物，通常被掩埋或者直接高溫蒸煮加工成魚蝦飼料。因此開發利用魷魚加工下腳料中的生物活性物質，如黑色素、膠原蛋白、多不飽和脂肪酸等成為了研究熱點，其不僅可以減少資源浪費以及環境污染，又極大地提升了魷魚制品的經濟價值。文章擬從魷魚加工副產物中油脂的生物活性、提取、精制以及微囊化研究4個方面，對魷魚加工副產物中油脂的綜合開發利用進行綜述，并展望其未來的研究方向和發展趨勢，以期為魷魚加工副產物中油脂的進一步綜合利用提供依據。

1 魷魚油脂的生物活性

近年來，大量科學研究發現魷魚中富含ω-3系多不飽和脂肪酸，其中二十碳五烯酸(Eicosapntemacnioc Acid, EPA)和二十二碳六烯酸(Docosahexaenoic Acid, DHA)不僅是人類生長發育所必需的營養物質，且能調節血脂、抗動脈粥樣硬化、預防心腦血管疾病[5-6]；抗炎癥、提高免疫力[7]；抗腫瘤、降低癌癥風險[8]；改善認知障礙、治療神經退行性病[9]；預防和治療視網膜疾病、治療青光眼等[10]。

1.1 魷魚肝油的生物活性

研究[11]表明，魷魚肝油脂肪酸比例與膳食脂肪酸推薦比例相似。廉桂芳等[12]以魷魚肝油為原料，通過構建衰老小鼠模型和急性肝損傷小鼠模型對魷魚肝油的生理功能進行了綜合評價，發現魷魚肝油能夠有效延緩小鼠臟器的退化過程，一定程度上改善肝臟、皮膚組織形態的病理癥狀，進而起到抗衰老的作用。Moovendhan等[13]通過測定魷魚肝油的營養成分以及噻唑藍(Thiazolyl Blue Tetrazolium Bromide, MTT)細胞毒性試驗研究魷魚肝油的體外抗癌活性，發現魷魚肝油與鯊魚、鱈魚等商品魚肝油具有相似的脂肪酸組成，且對肺癌細胞株(A59)有一定的細胞毒性作用，經過進一步純化與精制可作為一種治療肺癌的潛在藥物。綜上，魷魚肝油具有良好的生物活性，可作為功能食品及藥品開發的良好來源。

1.2 EPA和DHA的生物活性

DHA是視網膜、大腦等多種神經系統膜磷脂的主要成分，主要存在于視網膜細胞和大腦前額皮質中，對視力和大腦的短期記憶有一定影響。EPA是體內前列腺素、白三烯的前體，EPA與DHA有著相似的結構但生理作用存在差異。DHA主要影響大腦發育及智力，因此有著“腦黃金”之稱，而EPA對心腦血管防治有重要作用，故又稱為“血管清道夫”[14-15]。Che等[16]將從冰島刺參中提取得到的EPA和從魷魚籽中提取得到的DHA分別制備成二十碳五烯酸磷脂酰膽堿(EPA-PC)和二十二碳六烯酸磷脂酰膽堿(DHA-PC)，發現EPA-PC與DHA-PC能通過抑制β-淀粉樣蛋白(β-amyloid, Aβ)產生、降低炎性因子水平、抑制氧化應激等進而減輕高脂飲食的小鼠SAMP8的認知損傷癥狀，且DHA-PC在改善記憶力與認知功能方面優于EPA-PC，此研究為DHA-PC與EPA-PC作為食品添加劑或功效成分治療阿爾茨海默癥(Alzheimer’s disease, AD)等神經退行性疾病提供了理論依據。楊瑞利等[17]發現TG-DHA高含量脫腥金槍魚油可通過抑制肝臟中脂肪合成基因的表達，同時促進脂肪氧化分解基因的表達，從而改善高脂飲食導致的脂代謝紊亂。

綜上，從魷魚、金槍魚等海洋生物中提取得到的EPA和DHA在改善認知功能、學習記憶能力以及降低血脂等方面具有良好的功效，屬于功能性脂肪酸，可對其進行進一步開發利用，制備不同形式、種類的功效產品，擴大其市場應用范圍[18-19]。

1.3 魷魚油脂的市場利用現狀

魷魚毛油因富含DHA、EPA、?；撬岬榷喾N生物活性物質以及高含量膽固醇(約為30 mg/g)，現已成為水產養殖的一種優質飼料添加劑[20]。此外，還可采用尿素包合法、低溫結晶法、酶法等富集魷魚毛油中的EPA和DHA[21]，制備高純度的EPA、DHA制劑，如魚油軟膠囊、膳食補充劑、嬰幼兒配方食品等[22-23]。隨著人們對ω-3系多不飽和脂肪酸的生物活性功能認識的進一步深入，從魚油中提取分離高純度的EPA和DHA等功能性脂肪酸已成為研究開發的熱點。

2 魷魚油脂的提取

2.1 油脂來源

2.1.1 內臟 內臟是魷魚在加工過程中產生的主要下腳料[24]，約占魷魚總重的15%～20%，魷魚內臟具有較高含量的粗脂肪，約為20%～30%，且其具有與海魚魚肝油十分相似的脂肪酸組成[13]，其不飽和脂肪酸(Unsaturated Fatty Acids, UFA)含量高達73.77%，其中EPA占9.81%，DHA占23.61%[25]，表明魷魚內臟具有極高的脂質開發潛力，可作為EPA和DHA等功能脂肪酸的一種優良藥食來源。但現階段研究主要集中在魷魚內臟蛋白質，而對魷魚內臟脂肪的研究仍處于初級階段。

2.1.2 魷魚性腺 魷魚性腺中含有多種類型的脂肪酸，主要為不飽和脂肪酸，其相對含量高達72.26%，尤其是DHA含量占總脂的29.71%[26]。研究[27]發現，魷魚生殖腺磷脂可以有效減少多巴胺神經元損傷、降低腦部血管損傷、緩解帕金森狀行為，從而起到抗帕金森病(Parkinson’s disease, PD)作用。卵巢和睪丸的平均脂肪含量為5.16%和1.76%，也可將其作為魚油提取的一種潛在來源。

2.1.3 魷魚皮 魷魚皮中含有多種脂肪酸，其中不飽和脂肪酸的相對含量高達72.84%，尤其是DHA含量占總脂的35.00%[28]。魷魚皮磷脂富含多不飽和脂肪酸，具有抗炎以及預防慢性炎癥相關疾病的作用[29]。但魷魚皮中油脂的含量僅為0.73%，因此并不適合作為提取魚油的最佳來源。

2.2 提取方法

油脂是油和脂肪的統稱，油脂提取系指通過蒸煮、壓榨、酶解等理化作用使原料組織和乳膠體結構遭到破壞，加速油脂分子的熱運動，從而使油脂從已被破壞的原料組織中分離出來[30]。傳統提油法有壓榨法、蒸煮法，而現階段常用的提取魷魚內臟中的魚油的方法主要包括酶解法、淡堿水解法、超臨界CO2萃取法等[31]。常用油脂提取方法的優缺點見表1。

表1 常用油脂提取方法的優缺點比較

發展魚油的提取工藝關鍵在于提高提油率及魚油品質，盡可能降低加工廢棄物對生態環境造成的不良影響。酶解法提取條件溫和，制得的油脂品質較高，同時可以進一步利用提油后的酶解液，增加了產品的附加值，是現階段較好的魚油提取方法[37]。酶解法提取魷魚內臟油主要集中在單一蛋白酶的提取研究，而對復合酶提取魷魚內臟油的研究鮮有報道，張麗娟等[30]選用中性蛋白酶和木瓜蛋白酶提取魷魚內臟油，在m中性蛋白酶∶m木瓜蛋白酶為1∶2，pH 7.0、55 ℃下酶解5 h，內臟提油率高達78.21%，此法的魷魚油脂提取率明顯高于單一蛋白酶法。

魷魚內臟提油后，其水解液中含有豐富的多肽和氨基酸。研究[38-39]表明，將魷魚內臟酶解液中的糖類物質進行美拉德反應可制得魷魚風味香精，這為魷魚加工副產物在食品調味劑的應用提供了理論依據。王華軍[40]將提取油脂后的魷魚內臟作為制備魷溶漿蛋白胨的原料，以魷溶漿蛋白胨為培養基氮源，對大腸桿菌、植物乳桿菌進行培養評估，結果表明其可作為良好的微生物氮源來源。

3 魷魚油脂的精制

從原料中初步提取得到的魚油稱為粗魚油，又稱毛油。初提油脂一般存在色澤過深、有不良臭味、酸值較高等問題，是由其所含的游離脂肪酸、磷脂、色素、低分子醛等雜質所導致。

魷魚內臟粗提油由于過高的酸價易使其發生氧化酸敗，導致魚油品質較差且難以貯藏；另一方面，魷魚內臟粗提油的色澤較深，也嚴重限制了其市場應用[41]。因此魷魚內臟粗提油一般需要進行進一步的處理，即魚油的精制。魷魚內臟油脂的精制工藝主要包括脫膠、脫酸、脫色、脫臭等，其中脫酸和脫色是關鍵步驟。

堿中和法是一種傳統的魚油精制方法，但直接使用此方法會使魚油的得率顯著降低(魚油幾乎全部轉化成皂腳)、生產成本上升，而物理蒸餾脫酸又對原料含磷量有一定要求且能耗大，因此對精制工藝進行進一步優化與尋找新的精制方法成為魚油精制產業發展亟待解決的問題[42]。林煌華等[41]采用堿煉法脫酸，活性白土分批脫色對魷魚內臟毛油進行精煉，以26°Bé的氫氧化鈉溶液為脫酸試劑，54 ℃下堿煉26 min后，酸價降低至(0.63±0.05)mg/g；以活性白土為脫色劑，添加量為3.7%時，88 ℃ 脫色60 min，脫色率高達(92.38±1.25)%，但此法并未給出魚油最終得率，所以無法判斷其是否具有良好的經濟價值以及應用前景。李道明[43]采用Lipase SMG1-F278N對高酸價魷魚油進行脫酸并對脫酸工藝進行優化，在加酶量80 U/g底物油，n酶∶n底物為1.5∶1.0，反應溫度30 ℃下，脫酸率達99.57%，建立了新型酶法脫酸技術體系，對脫酸副產物進行進一步處理得到了高純度的甘油三酯。

上述精制方法仍處于實驗室階段，與實際的精制生產工藝仍存在一定差距，可以根據實際生產條件及精深加工產品的不同而適當調整其生產工藝，實現真正的產業化。魚油中含有大量多不飽和脂肪酸會影響其貯藏穩定性，因此在精制過程中可通過充入氮氣或添加迷迭香等天然抗氧化物質來防止魚油的氧化，提升魚油產品品質。同時由于生態環境的日益惡化，重金屬等有毒物質很容易通過水擴散到浮游植物、海洋生物體內，進而造成從海洋生物中提取得到的魚油被污染，因此在魚油的研究中要嚴格控制產品安全問題，在生產過程中也應注意保護環境，倡導綠色生產。

4 魷魚油脂的抗氧化技術

魷魚肝油中富含多不飽和脂肪酸，具有高度的不飽和性，極易受空氣、光照及金屬離子等影響發生自動氧化致使油脂劣變，產生過氧化物和刺激性氣味，并失去原有的生物活性和營養價值，降低魚油品質，縮短產品貨架期[44-45]。同時魚油本身的魚腥味和水不溶性也極大地限制了魚油在食品和藥品領域中的進一步應用。因此在魚油產品的研發過程中應選擇適合產品特性的維穩性技術，使魚油的生物活性得到有效保護，提高魚油的生物利用度是開發魚油產品面臨的巨大挑戰[46]。目前常用的抗氧化方法主要有嚴格控制貯藏條件、添加天然或合成抗氧化劑、微膠囊化等[47]。

4.1 微膠囊化技術在魚油抗氧化中的應用

曹少謙等[46]以阿拉伯膠/β-環糊精/玉米糖漿(m阿拉伯膠∶mβ-環糊精∶m玉米糖漿=2∶1∶6)為壁材，芯壁比為32%、固形物含量為25%時制得的魚油微粉包埋率為92.66%，經微膠囊化后，魚油的抗氧化性與貯藏穩定性明顯優于添加抗氧化劑的，表明采用微膠囊化技術能有效防止魚油氧化變質。微膠囊技術還能維護魚油的生物活性，掩蓋魚油的不良腥味，延長魚油貨架期，同時微膠囊的緩釋作用可提高其生物利用度，賦予魚油新的優良特性，還能作為相關食品的營養強化劑，不僅擴大了產品的應用領域，還提高了產品的商業價值[48]。

常用的微膠囊化方法有噴霧干燥法、擠壓法、流化床包衣法和脂質體包封法等。噴霧干燥法因其干燥時溶劑能夠從液滴中迅速蒸發，操作簡單且操作溫度低，增溶效果優，制得的產品品質優良而被廣泛應用于食品及藥品等領域[49]。江連洲等[50]以深海魚油為芯材，采用超聲技術制備了深海魚油納米乳，并采用噴霧干燥、微波干燥、真空冷凍干燥3種干燥工藝進一步制備了魚油微膠囊，結果表明噴霧干燥工藝制備的魚油微膠囊包埋率高達95.54%，且產品的外觀、體內釋放等性能優于其他兩種干燥工藝。因此噴霧干燥在功能食品、藥品領域具有更廣闊的應用前景。林彩平等[51]采用噴霧干燥法，選用壁材比例(m辛烯基琥珀酸淀粉酯HI-CAP100∶m環糊精)92∶23為復合壁材，將壁材與魷魚肝油先進行預乳化處理，再進行高壓均質，得到的乳液濃度為21%，在噴霧進風溫度為171 ℃下制備得到魷魚肝油微膠囊，其包埋率高達94.09%，但此法制備的微膠囊容易產生凹陷，可能是壁材支撐強度較弱所致，后續可對壁材材料進行篩選。李楊等[52]將麥芽糊精分別與豌豆分離蛋白、大豆分離蛋白和乳清分離蛋白進行復合作為復合壁材，先將乳液進行微射流處理得到更為均勻、穩定的乳液，再進行噴霧干燥，發現采用大豆分離蛋白制備出的微膠囊熱穩定性最高，乳清分離蛋白制備的微膠囊包埋率(95.34%)、氧化穩定性及乳化活性等顯著高于其他兩種蛋白，后續可進一步優化以乳清分離蛋白與麥芽糊精為復合壁材的微囊制備條件，以期獲得性能更為優良的微膠囊產品。

微膠囊技術的發展關鍵在于提高包封率，提高功效成分的生物利用度以及增強產品的貯藏穩定性。因此，可以通過尋找新型制備方法、優化制備工藝條件彌補現有微膠囊技術中存在的不足，使用新型壁材及其他輔料從而優化產品性能，尋找產業化關鍵技術進而使魚油產品能實現從基礎研究到產業化的飛躍。

4.2 抗氧化劑在魚油抗氧化中的應用

根據其來源，抗氧化劑可分為天然抗氧化劑與人工合成抗氧化劑兩大類。常用的合成抗氧化劑有叔丁基-4-羥基茴香醚(Butyl hydroxyanisole, BHA)，2,6-二叔丁基對甲酚(Butylated hydroxytoluene, BHT)，特丁基對苯二酚(Tert-butyl hydroquinone, TBHQ)等。Yang等[53]采用斑馬魚胚胎毒性試驗，研究BHA、BHT、TBHQ及2，2’-亞甲基雙(6-叔丁基-4-甲基苯酚)(A02246)對斑馬魚胚胎的毒性作用，結果表明4種抗氧化劑均可降低斑馬魚的胚胎孵化率，且可顯著降低斑馬魚的心率和體長，延緩斑馬魚的胚胎早期發育，但對斑馬魚存在發育毒性作用。因此BHA、BHT等合成抗氧化劑因其安全性問題在食品、醫藥上的應用也受到了限制。

茶多酚、黃酮類物質、迷迭香等天然抗氧化劑因安全性高、毒副作用小、綠色環保等優點，在魚油抗氧化中得到了越來越多的應用。劉汝萃等[54]在禹王制藥的自制魚油中分別加入一定量的茶多酚、蜂膠、天然維生素E與迷迭香提取物，并在不同溫度下加熱，以魚油過氧化值作為試驗指標進而判斷不同抗氧化劑的抗氧化作用。結果發現茶多酚、天然維生素E、迷迭香提取物能有效抑制魚油氧化過程。但天然抗氧化劑在實際應用中仍存在諸多限制，如茶多酚油溶性差、黃酮類物質具有不良臭味，天然抗氧化劑添加到魚油中是否會產生毒害作用也尚未闡明[55]。

5 展望

魷魚肝油作為一種新型的海洋功能性油脂，具有極高的市場價值，然而其大多數研究仍只停留在油脂提取的條件優化之類的初級階段，應加快推進魷魚肝油資源開發利用研究，制備高包埋率的魷魚油微膠囊進而擴大魷魚油脂的應用范圍；應加強對魷魚內臟油脂綜合開發利用關鍵技術工藝的探索，實現對魷魚油脂資源的產業化生產；可進一步對魷魚加工副產物所含的功能性脂肪酸及其他營養物質進行深入研究，開發相應的以二十碳五烯酸、二十二碳六烯酸等功能性脂肪酸為主要生物活性成分的功能性食品等，進而實現低附加值的魷魚加工副產物轉變為高附加值的魷魚深加工產品。