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南极磷虾油的分级制备及功能评价

谢丹  
【摘要】:南极磷虾油指提取自南极大磷虾(Euphausia superba)中的脂质,近年来由于其独特的脂类组成而受到学术界及产业界广泛关注,但标准的缺失、组成的复杂以及加工方式的差异极易导致南极磷虾油产品品质不稳定,进而限制了对其功能特性的深入研究,制约了行业发展。本论文围绕南极磷虾油的加工、组成与功能特性三者之间的关系,以全脂南极磷虾粉为原料,在考察溶剂种类对南极磷虾油得率及组成影响的基础上,开发南极磷虾油分级制备技术,制取三种组成差异显著的分级南极磷虾油,并评价它们的抗氧化能力及抗炎活性,旨在探明其组成与功能之间的相关性,从而科学指导南极磷虾油生产。首先,采取七种常用制油溶剂分别从全脂南极磷虾粉中提取南极磷虾油,考察溶剂种类对得油率及组成的影响。结果表明,醇类溶剂(乙醇、异丙醇)得油率较高,所提虾油中磷脂含量也较高,但微量成分含量相对较低;烷类溶剂(异己烷、己烷、亚临界丁烷)和乙酸乙酯因不能有效提取磷脂,导致得油率较低,微量成分含量居中;丙酮因对磷脂的选择性最差,其得油率也最低,但含有最高水平的虾青素、甾醇及较高水平的生育酚和维生素A。磷脂酰胆碱与磷脂酰乙醇胺是南极磷虾油中的主要磷脂,分别占总磷脂质量的87.35%~95.16%和4.84%~12.07%,溶剂种类对二者比例无显著影响。同时还发现南极磷虾油中的二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)多与磷脂结合,二者含量与磷脂含量呈正相关关系。整体而言,提取溶剂显著影响了南极磷虾油得率和磷脂、EPA、DHA及各微量成分含量。其次,开发了一种分级提取南极磷虾油的工艺。以全脂南极磷虾粉为原料,选取丙酮进行一级提取,在温度5℃、料液比1:2、提取时间15 min的条件下,得到一级南极磷虾油(KO1):磷脂含量2.39 g/100 g,虾青素、生育酚、维生素A和胆固醇含量分别为519.00 mg/kg、29.65 mg/100 g、33.54 mg/100 g和28.13 mg/g,EPA与DHA总含量占总脂肪酸质量的11.52%;以一级提取后的饼粕为原料,采用己烷进行二级提取,在温度30℃、料液比1:2、提取时间15 min的条件下,得到二级南极磷虾油(KO2):磷脂含量35.02 g/100 g,虾青素、生育酚、维生素A和胆固醇含量分别为30.03 mg/kg、11.57 mg/100g、11.84 mg/100 g和18.69 mg/g,EPA与DHA总含量占总脂肪酸质量的26.17%;以一、二级提取后的饼粕为原料,选择乙醇进行三级提取,在温度30℃、料液比1:3、提取时间15 min的条件下,得到三级南极磷虾油(KO3):磷脂含量62.79 g/100 g,虾青素、生育酚、维生素A和胆固醇含量分别为9.50 mg/kg、3.73 mg/100 g、2.62 mg/100 g和9.01mg/g,EPA与DHA总含量占总脂肪酸质量的41.39%。三种分级南极磷虾油在磷脂含量及微量物质含量上差异显著,不仅丰富了产品种类,也为后续研究南极磷虾油组成与功能特性之间的关系提供了原料。再次,通过对清除自由基能力、细胞抗氧化能力(CAA)、氧化诱导时间以及Schaal烘箱加速氧化等多指标测试,评价了三种分级南极磷虾油的抗氧化能力,探讨其组成与抗氧化能力之间的关系。结果表明,在四种化学法清除自由基能力实验中,FRAP法和DPPH法不适用于评价南极磷虾油的抗氧化能力,ORAC法和ABTS法尽管在测量数值上具有差异,但三种南极磷虾油抗氧化能力呈现的趋势均为KO2KO1KO3;CAA与氧化诱导时间的结果也与此一致。此外,Schaal加速氧化实验表明过氧化值和硫代巴比妥酸值低估了南极磷虾油的氧化程度,磷脂、吡咯及游离氨基酸的变化证实非酶褐变参与了虾油的氧化过程,但由于组成的不同,三种南极磷虾油在氧化与非酶褐变程度上存在差异:KO1含有最多的生育酚和虾青素,二者含量在储藏期间稳步下降,呈现了对KO1的保护作用,但生成了最少的具有抗氧化特性的美拉德产物—吡咯;KO3吡咯生成量最多,但由于缺乏生育酚和虾青素的保护,其酸价在储藏期间仍大幅度增高,磷脂也迅速降解;KO2则由于天然生育酚和虾青素的保护、适度的吡咯生成量、以及磷脂和生育酚的协同抗氧化作用等,呈现出最高的氧化稳定性。最后,评价了三种分级南极磷虾油的抗炎活性。以脂多糖(LPS)刺激的小鼠腹腔巨噬细胞RAW264.7炎症反应为模型,考察不同浓度的分级南极磷虾油对RAW264.7的细胞活性、炎症介质一氧化氮(NO)生成量、炎症因子包括肿瘤坏死因子(TNF-α)、白介素(IL)-1β、IL-6的分泌量、以及TNF-α、IL-1β、IL-6、诱导型一氧化氮合酶(iNOS)、环氧合酶-2(COX-2)的基因相对表达量的影响。结果表明,RAW264.7细胞对KO1和KO2的最大耐受浓度为200μg/mL,对KO3的最大耐受浓度为100μg/mL;在25、50、100μg/mL的给药浓度下,三种分级南极磷虾油均能抑制细胞中NO的生成量、TNF-α、IL-1β、IL-6的分泌量及其基因相对表达量、以及炎症相关诱导酶iNOS、COX-2的基因相对表达量;KO3在中、高给药浓度下,抗炎活性显著高于KO2与KO1,但在低浓度下,抗炎活力大小为KO3≈KO2KO1。整体而言,高磷脂或EPA、DHA含量的南极磷虾油抗炎活性更强。综上所述,南极磷虾油的组成受到提取方法的显著影响,进而影响其抗氧化能力和抗炎活性,提示今后南极磷虾油的研究及开发应注重典型加工过程对组成、结构与功能特性的影响及相关机制,以实现南极磷虾油品质功能导向的精准调控与高效制造。


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