南極磷蝦資源綜合利用研究現(xiàn)狀

馮迪娜，袁玥，蘇學(xué)鋒，朱曉麗，王元好

（遼寧省大連海洋漁業(yè)集團(tuán)公司，遼寧大連116113）

南極磷蝦資源綜合利用研究現(xiàn)狀

馮迪娜，袁玥，蘇學(xué)鋒，朱曉麗，王元好

（遼寧省大連海洋漁業(yè)集團(tuán)公司，遼寧大連116113）

南極磷蝦的資源量非常豐富，具有巨大的商業(yè)開發(fā)和利用價值。南極磷蝦的蛋白、脂肪、外殼可以開發(fā)成高附加值的生物產(chǎn)品，如活性多肽、蛋白酶、磷蝦油、蝦青素以及殼聚糖。本文綜述了近幾年開發(fā)這些高附加值產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝和研究進(jìn)展，為企業(yè)綜合開發(fā)利用南極磷蝦資源提供參考。

多肽；蛋白酶；南極磷蝦油；蝦青素；甲殼素

南極磷蝦含有豐富的蛋白質(zhì)，是一種優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì)資源[1]。同時，南極磷蝦的脂肪含量可觀，并富含磷脂型EPA、DHA，具有較好的醫(yī)藥保健功能[2]。此外，南極磷蝦的蝦青素、甲殼素也可以開發(fā)成高附加值的海洋生物產(chǎn)品，具有巨大的開發(fā)和利用價值。近年來，我國學(xué)者對南極磷蝦的綜合利用方面開展了大量的科學(xué)研究，本文將以南極磷蝦為原料對開發(fā)南極磷蝦蛋白活性肽、南極磷蝦油、蝦青素、甲殼素的生產(chǎn)工藝及研究進(jìn)展作一綜述，旨在為我國生產(chǎn)企業(yè)開發(fā)南極磷蝦資源提供參考。

1 南極磷蝦蛋白的開發(fā)工藝

1.1 活性多肽

據(jù)報道，許多動植物的水解蛋白和氨基酸都具有抗氧化性[3]，分子量在3 ku～10 ku的磷蝦多肽比天然抗氧化劑VE的清除自由基能力強(qiáng)。除此之外，南極磷蝦蛋白肽對金黃色葡萄球菌還具有明顯的抑制作用[4]。目前，蛋白肽的制備一般有化學(xué)水解法和酶解法，其中，酸堿法由于加工環(huán)境惡劣，反應(yīng)條件劇烈使氨基酸受損嚴(yán)重，很少被用來制備供人類食用的水解蛋白。最常見的方法是利用蛋白酶水解來制備蛋白肽，通過酶解將蛋白質(zhì)降解為多肽、寡肽、二肽、游離氨基酸等。

王繼宏等[5]利用復(fù)合酶（胰蛋白酶、中性蛋白酶）篩選了制備南極磷蝦抗氧化肽的酶解條件，以得到高效的抗氧化多肽制品。結(jié)果表明，在復(fù)合酶作用下酶解6 h制得的多肽抗氧化能力最強(qiáng)。李明杰等[6]采用正交試驗方法優(yōu)化了南極磷蝦肽的提取工藝，得到了最佳的料液比、加酶量、酶解溫度、酶解pH以及酶解時間，水解度高達(dá)24.7%。經(jīng)噴霧干燥得到的酶解液粉末具有良好的清除自由基能力。

1.2 蛋白酶

南極磷蝦擁有獨特的消化系統(tǒng)，其體內(nèi)的酶系統(tǒng)能夠降解各種蛋白質(zhì)，是至今發(fā)現(xiàn)的分解蛋白質(zhì)最強(qiáng)的酶生產(chǎn)者[7]。此外，南極磷蝦蛋白酶還具有清除壞死組織、加速傷口愈合的作用[8]。研究人員已從南極磷蝦中分離出8種蛋白酶，包括3種絲氨酸類胰蛋白酶（TLⅠ，TLⅡ和TLⅢ）、兩種羧肽酶A（CPAⅠ和CPAⅡ）、兩種羧肽酶B（CPBⅠ和CPBⅡ）和一種絲氨酸類凝乳蛋白酶（CL）[9]。

然而，目前對南極磷蝦蛋白酶的開發(fā)利用仍處于實驗室的基礎(chǔ)研究階段。田鑫等[10]利用硫酸銨分級沉淀、疏水層析、離子交換層析等方法從解凍后的南極磷蝦體內(nèi)分離純化出了胰蛋白酶，并對胰蛋白酶的酶學(xué)性質(zhì)以及酶學(xué)動力學(xué)和抑制動力學(xué)進(jìn)行了相關(guān)研究。杭虞杰等[11]通過硫酸銨分級沉淀、陰離子交換層析、凝膠層析的方法從新鮮的南極磷蝦體內(nèi)分離純化出類胰蛋白酶，并發(fā)現(xiàn)苯甲基磺酰氟（PMSF）、大豆胰蛋白酶抑制劑（SBTI）、對甲苯磺?；嚢彼崧燃谆═LCK）對該酶的活性具有較強(qiáng)的抑制作用。

2 南極磷蝦油的提取工藝

南極磷蝦脂肪含量約占干重的16%～20%[12]，不飽和脂肪酸含量高，其中EPA、DHA含量可占脂肪酸總量的18%和14%左右[13]。此外，南極磷蝦中磷脂含量也十分可觀，而且多不飽和脂肪酸EPA和DHA主要以磷脂形式存在，相比于魚油中以甘油三酯或脂肪酸乙酯型式存在的EPA和DHA，生物利用率更高，更易被人體所吸收，被稱為海洋卵磷脂。正是由于南極磷蝦脂肪的獨特性為南極磷蝦油制品的商業(yè)化開發(fā)提供了良好的基礎(chǔ)。

南極磷蝦油的提取原料主要分為兩類，一類為冷凍的南極磷蝦，一類為南極磷蝦干粉。曹文靜等[14]采用正己烷-無水乙醇混合溶劑直接從冷凍的南極磷蝦中提取南極磷蝦油，結(jié)果表明在最佳的料液比、提取時間以及攪拌速率下，得油率為2.78%，EPA與DHA含量較高分別為13.6%和17.4%。但是利用正己烷-無水乙醇提取的南極磷蝦油酸值與水分含量都偏高，達(dá)不到食用標(biāo)準(zhǔn)。另一種方式是在有機(jī)溶劑提取前向南極磷蝦中加入堿性蛋白酶與中性蛋白酶，使蛋白與脂肪進(jìn)行分離再進(jìn)行磷蝦油的提取。這種方式提取的南極磷蝦油水分及揮發(fā)物、過氧化值、不皂化物含量較低[15]。以南極磷蝦干粉為提油原料，南極磷蝦經(jīng)干燥、粉碎后制作成南極磷蝦粉，再用有機(jī)溶劑進(jìn)行蝦油提取，結(jié)果發(fā)現(xiàn)正己烷-乙酸乙酯的提取效果最佳，提取率可以達(dá)到14.7%[16]。

3 南極磷蝦殼的開發(fā)利用

3.1 蝦青素

南極磷蝦是蝦青素的一種重要的天然來源，含有游離與酯化兩種類型的蝦青素。據(jù)研究表明，南極磷蝦體內(nèi)95%以上的色素是以蝦青素型式存在，主要分布在南極磷蝦的外殼上[17]。研究學(xué)者將南極磷蝦外殼作為原料，對蝦青素的提取工藝做了多方面的實驗嘗試。

利用有機(jī)溶劑作萃取劑是提取蝦青素最常見的方法，張曉燕等[18]以二氯化碳作提取溶劑，通過響應(yīng)面法優(yōu)化了南極磷蝦殼蝦青素的提取條件，包括料液比、提取溫度和提取時間，蝦青素的提取率最高可達(dá)131.56 μg/g。除有機(jī)溶劑法外，酶解方式也被運用到蝦青素的提取工藝上。于曉等[19]首先利用木瓜蛋白酶將南極磷蝦殼進(jìn)行酶解，使蝦青素由結(jié)合態(tài)向游離態(tài)轉(zhuǎn)變，然后再用有機(jī)溶劑丙酮進(jìn)行提取，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這種方式的提取率比直接用丙酮萃取提高了53.2%。大孔吸附樹脂一般用于水溶性類胡蘿卜素的分離與吸附。姜啟興等[20]首次利用大孔樹脂吸附技術(shù)將醇提液中的蝦青素吸附在樹脂上，然后再用乙酸乙酯作為解吸溶劑，使蝦青素的回收率可以達(dá)到78.9%。

3.2 甲殼素

甲殼素（甲殼質(zhì)、幾丁質(zhì)），即（1，4）-2-乙酰胺-2-脫氧-D葡聚糖大量存在于節(jié)肢動物的甲殼和低等植物的細(xì)胞壁中。殼聚糖即（1，4）-2-氨基-2-脫氧-B，D-葡聚糖是甲殼素的脫乙酰產(chǎn)物。目前，殼聚糖大多數(shù)以蝦、蟹殼為原料進(jìn)行制備。南極磷蝦殼中甲殼素的含量約占整條磷蝦干重的4%[21]。然而目前，在南極磷蝦資源開發(fā)利用中，主要開發(fā)脂質(zhì)、蛋白等功能產(chǎn)品，尚未充分開發(fā)南極磷蝦的甲殼素資源，與此相關(guān)的文獻(xiàn)報道也非常少見。陳雪嬌等[22]對南極磷蝦的甲殼素進(jìn)行了脫色工藝研究，目的是獲得高白度甲殼素，使其具有商業(yè)開發(fā)價值。未來，南極磷蝦有望成為甲殼素開發(fā)的重要原料來源。

4 結(jié)語

南極磷蝦資源儲量豐富，南極磷蝦中的蛋白、脂肪、甲殼素具有豐富的營養(yǎng)價值，可以開發(fā)成活性多肽、蛋白酶、磷蝦油、蝦青素以及殼聚糖等高附加值產(chǎn)品，應(yīng)用于食品、保健食品、醫(yī)藥等多個領(lǐng)域。目前，我國政府正逐步把南極磷蝦作為戰(zhàn)略資源加以利用，隨著南極磷蝦產(chǎn)業(yè)的不斷壯大，相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)必然會面臨南極磷蝦資源綜合利用的難題。因此，綜合開發(fā)利用南極磷蝦，將會為企業(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益與發(fā)展空間。

[1]孫雷,周德慶,盛曉風(fēng).南極磷蝦營養(yǎng)評價與安全性研究[J].海洋水產(chǎn)研究,2008,29(2):57-64

[2]田曉清,楊橋,邵盛男.南極磷蝦脂溶性成分的研究進(jìn)展[J].海洋漁業(yè),2011,33(4):462-466

[3]馮永財,趙曉丹,劉濤.大豆肽的生理及加工特性分析[J].哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2003,19(1):90-92

[4]趙玲,曹榮,劉淇.南極磷蝦酶解多肽的抑菌活性[J].漁業(yè)科學(xué)進(jìn)展,2011,32(4):112-116

[5]王繼宏,汪之和,田鑫.南極磷蝦抗氧化多肽制備的研究[J].食品工業(yè)科技,2014,35(3):109-112

[6]李明杰,姜國良,赫佳明.南極磷蝦肽制備工藝優(yōu)化及抗氧化測定[J].食品工業(yè)科技,2012,33(3):279-301

[7]孫松,嚴(yán)小軍.南極大南極磷蝦的生物活性物質(zhì)及其用途研究進(jìn)展[J].極地研究,2001,13(3):213-216

[8]謝營梁.南極大磷蝦開發(fā)利用的現(xiàn)狀和趨勢[J].現(xiàn)代漁業(yè)信息, 2004,19(4):18-20

[9]Osner K K,Mohr V.On the purification and characterization of exopeptidases from antarctic krill(Euphausia superb)[J].Comparative Biochemistry and Physiology Part B:Comparative Biochemistry, 1986,83(2):445-458

[10]田鑫,汪之和,施文正.南極磷蝦體內(nèi)胰蛋白酶的純化及性質(zhì)研究[J].上海海洋大學(xué)學(xué)報,2014,23(5):741-747

[11]杭虞杰,李學(xué)英,楊憲時.南極磷蝦蛋白酶分離純化及部分性質(zhì)研究[J].食品與發(fā)酵工業(yè),2011,37(10):92-95

[12]劉勤,劉志東,陸亞男.南極磷蝦產(chǎn)品研究及發(fā)展趨勢[J].漁業(yè)信息與戰(zhàn)略,2014,29(2):115-121

[13]劉麗,劉承初,趙勇.南極磷蝦的營養(yǎng)保健功效以及食用安全性評價[J].食品科學(xué),2010,31(17):443-447

[14]曹文靜,惠歡慶,沈俊濤.混合溶劑提取南極磷蝦油的工藝研究[J].油脂加工,2013,38(12):6-9

[15]周長平,孫軍濤,王洪新.酶解法提取南極磷蝦蝦油的研究[J].中國油脂,2013,38(3):1-5

[16]崔秀明,汪之和,施文正.南極磷蝦粗蝦油提取工藝優(yōu)化[J].食品科學(xué),2011,32(24):126-129

[17]Yamaguchi K,Miki W,Toriu N.The composition of carotenoid pigments in the Antarctic krill EupHausia superba[J].Bull Japanese Society Science of Fish,1983,49(9):1411-1415

[18]張曉燕,劉楠,朱蘭蘭.響應(yīng)面法優(yōu)化南極磷蝦殼中蝦青素提取條件的研究[J].食品工業(yè)科技,2012,33(23):222-225

[19]于曉,尚憲明,劉云.木瓜蛋白酶酶解南極磷蝦殼提取蝦青素的研究[J].食品工業(yè)科技,2013,34(16):212-217

[20]姜啟興,宋素梅,夏文水.大孔樹脂分離純化南極磷蝦殼中的蝦青素[J].食品科學(xué),2014,35(16):1-5

[21]姚宏亮.南極磷蝦蝦殼制備甲殼素/殼聚糖的工藝研究[J].水產(chǎn)科學(xué),2004,23(5):34-36

[22]陳雪姣,姜啟興,許艷順.南極磷蝦甲殼素的脫色工藝研究[J].鄭州輕工學(xué)院學(xué)報:自然科學(xué)版,2014,29(3):21-24

Research Status of Comprehensive Utilization for Antartic Krill Resource

FENG Di-na，YUAN Yue，SU Xue-feng，ZHU Xiao-li，WANG Yuan-hao
（Liaoning Province Dalian Ocean Fishery Group Corporation，Dalian 116113，Liaoning，China）

The resources of Antarctic krill are very abundant.It has high development and application value. The protein，fat and shell of Antarctic krill can be developed into high-value products such as polypeptides，protease，krill oil，astaxanthin and chitosan.This paper summarized manufacturing process and research process of these high-value products，which provided references for comprehensive development and utilization of Antartic krill resources.

polypeptides；protease；krill oil；astaxanthin；chintin

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.08.032

國家863高技術(shù)研究發(fā)展計劃項目“南極磷蝦快速分離與深加工關(guān)鍵技術(shù)”（2011AA090800）

馮迪娜（1982—），女（漢），工程師,博士，主要從事南極磷蝦產(chǎn)品的研究與開發(fā)。

2015-03-02