植物角鯊烯提取研究進(jìn)展

代志凱，李祥清，馬金萍，許新德，邵 斌

(浙江醫(yī)藥股份有限公司新昌制藥廠,浙江 新昌 312500)

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植物角鯊烯提取研究進(jìn)展

代志凱，李祥清，馬金萍，許新德，邵 斌

(浙江醫(yī)藥股份有限公司新昌制藥廠,浙江 新昌 312500)

角鯊烯是一種重要的脂質(zhì)不皂化物，廣泛應(yīng)用于食品、藥品及化妝品等行業(yè)。對(duì)植物角鯊烯的來源、提取、檢測及應(yīng)用等方面進(jìn)行了綜述，并提出了一些新視角。第一，脫臭餾出物是提取植物角鯊烯的理想原料；第二，不能用液相色譜測定的角鯊烯含量來度量脫臭餾出物中角鯊烯的含量；第三，脫臭餾出物提取角鯊烯的過程中，需要與天然VE、植物甾醇等營養(yǎng)素一起提取，以提高資源的綜合利用率，降低生產(chǎn)成本。本研究對(duì)于植物角鯊烯的進(jìn)一步深入和拓展，具有一定的參考。

植物角鯊烯；提取技術(shù)；脫臭餾出物；新思路

角鯊烯(squalene)又名鯊烯，化學(xué)名稱為2，6，10，15，19，23-六甲基-2，6，10，14，18，22-二十四碳六烯，是一種高度不飽和烴類化合物，分子式C30H50，分子量410.7，可能存在的順反異構(gòu)體有10種。角鯊烯為無色或黃色透明油狀液體，具有令人愉快的氣味，吸氧變黏成亞麻油狀液體，易溶于乙醚、石油醚、丙酮和四氯化碳，微溶于乙醇和冰醋酸，不溶于水，在常壓下330℃分解，作為一種脂質(zhì)不皂化物，廣泛分布在絕大多數(shù)動(dòng)植物體內(nèi)[1-2]。

目前，角鯊烯主要來源于深海鯊魚肝臟，不同種類的深海鯊魚肝油中，角鯊烯含量各不相同，其含量從15%～82%不等[3]。隨著人們生態(tài)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，加之深海鯊魚生產(chǎn)周期長，繁殖率低，世界各國紛紛將野生鯊魚列入保護(hù)動(dòng)物范圍，嚴(yán)禁捕殺，以防止野生鯊魚資源的枯竭。近幾年，歐洲已開始通過嚴(yán)格的配額來降低深海物種的捕撈，因此,尋找其他可再生的資源來替代來源于鯊魚的角鯊烯就顯得尤為迫切。

脫臭餾出物(DD油)是植物油脂精煉過程中的副產(chǎn)物。脫臭餾出物的主要成分為游離脂肪酸、甘油酯、生育酚、植物甾醇、甾醇酯、角鯊烯及其他氧化分解產(chǎn)物。目前，工業(yè)上DD油主要用來提取脂肪酸或者脂肪酸甲酯、天然VE及植物甾醇，其中橄欖油來源的DD油中的角鯊烯已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模的生產(chǎn)，是目前植物角鯊烯的主要來源[4]。其他植物DD油(大豆油、棕櫚油、菜籽油、莧菜油及葵花籽等)來源的提取研究也迅速升溫，不少已經(jīng)取得突破，相信很快就能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的生產(chǎn)，擴(kuò)大植物角鯊烯的來源[5-7]。

本研究以脫臭餾出物提取植物角鯊烯技術(shù)為出發(fā)點(diǎn)，同時(shí)根據(jù)作者自身的研究，并結(jié)合國內(nèi)外研究進(jìn)展，探討目前植物角鯊烯提取過程中的重點(diǎn)、難點(diǎn)及存在的問題，并相應(yīng)提出一些新思路，希望能對(duì)植物角鯊烯的產(chǎn)業(yè)化起到推動(dòng)作用。

1 植物角鯊烯的來源

動(dòng)物來源的角鯊烯需要捕殺深海魚類，存在資源枯竭和生態(tài)平衡破壞的問題，因此，人們將目光逐漸轉(zhuǎn)向植物為原料提取的角鯊烯。

植物角鯊烯已經(jīng)在多種植物中發(fā)現(xiàn)，尤其是油料植物，如橄欖油、莧菜籽油、菜籽油、大豆油、米糠油、棉籽油等植物油中，特別在橄欖油中含量較高，但是植物油中角鯊烯含量極低，直接以植物油提取角鯊烯在經(jīng)濟(jì)上是不合適的[8]。與天然VE和植物甾醇類似，角鯊烯也大量富集在植物油的脫臭餾出物中，脫臭餾出物中角鯊烯含量明顯高于毛油，而且脫臭餾出物中同時(shí)還含有天然VE、植物甾醇等營養(yǎng)素。因此，脫臭餾出物是提取植物角鯊烯的理想原料。表1是近些年來文獻(xiàn)報(bào)道各類植物油脫臭餾出物中角鯊烯的含量及分布情況。

表1 脫臭餾出物中植物角鯊烯含量

從表1可以看出，橄欖油脫臭餾出物中角鯊烯含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他植物油，所以從橄欖油的脫臭餾出物中提取角鯊烯工藝簡單，成本低，在歐洲地中海沿岸國家已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，市場上已有橄欖油脫臭餾出物來源的植物角鯊烯產(chǎn)品。但是橄欖油的產(chǎn)量有限，主要集中在地中海沿岸，我國產(chǎn)量極少，而且橄欖油不是主要的大宗油料，其不足以完全替代來自鯊魚的角鯊烯。因此,有必要開發(fā)由其他植物油脫臭餾出物來提取植物角鯊烯(phytosqualene or plant squalene)的技術(shù)。非橄欖油來源的脫臭餾出物中角鯊烯雖然含量低，但是資源量大，來源廣，尤其是其還富含天然VE和植物甾醇等營養(yǎng)素，因此,在提取這部分營養(yǎng)素的同時(shí)，如能夠有效的提取角鯊烯，將會(huì)極大的降低植物角鯊烯的生產(chǎn)成本，提高其競爭力。

2 脫臭餾出物中植物角鯊烯的提取現(xiàn)狀

植物油脫臭餾出物中富集了大量的植物角鯊烯，是提取植物角鯊烯的理想原料。目前,角鯊烯的提取難點(diǎn)在于以下幾個(gè)方面。

(1)相對(duì)鯊魚和橄欖油脫臭餾出物來源，傳統(tǒng)大宗植物油脫臭餾出物(如大豆、菜籽、棕櫚等)中角鯊烯含量低、雜質(zhì)多、提取難度大；

(2)角鯊烯含有6個(gè)雙鍵，易聚合及異構(gòu)化，提取條件較苛刻。

(3)單獨(dú)從植物油脫臭餾出物中提取角鯊烯在經(jīng)濟(jì)上是不合理的，這是因?yàn)槊摮麴s出物主要用來提取天然VE、植物甾醇及脂肪酸甲酯，所以需要綜合考慮從脫臭餾出物中同時(shí)提取角鯊烯、天然VE及植物甾醇等營養(yǎng)素，進(jìn)一步加大了提取難度。

脫臭餾出物中角鯊烯分離純化粗提技術(shù)與天然VE類似，一般天然VE富集過程中角鯊烯也得到富集，粗提技術(shù)可以借鑒天然VE提取方法，精細(xì)純化則需借助色譜、萃取、絡(luò)合等高效分離方法。表2是目前從脫臭餾出物中提取角鯊烯一些分離純化方法總結(jié)。

表2 脫臭餾出物中角鯊烯分離純化方法

目前，植物油脫臭餾出物中角鯊烯提取的研究往往與天然VE和植物甾醇等營養(yǎng)素的提取割裂開來，要么只重視角鯊烯的提取，忽略天然VE及植物甾醇，要么又只重視天然VE和植物甾醇而忽略角鯊烯，這也是導(dǎo)致目前植物角鯊烯遲遲未能產(chǎn)業(yè)化的主要原因。因此,筆者認(rèn)為，從植物脫臭餾出物中提取角鯊烯，需要全局考量，針對(duì)天然VE、植物甾醇及角鯊烯等營養(yǎng)素的各種性質(zhì)，選擇對(duì)應(yīng)工藝，開發(fā)出各自的產(chǎn)品鏈，方能降低生產(chǎn)成本，提高資源利用率，增強(qiáng)植物角鯊烯產(chǎn)業(yè)的競爭力[24]。

3 植物角鯊烯的檢測

3.1 植物油脫臭餾出物中角鯊烯的測定

角鯊烯測定的方法主要以氣相色譜和液相色譜為主[25]，但是方法中大多是以植物油、角鯊烯軟膠囊及保健食品為研究對(duì)象，雜質(zhì)組分少，測定干擾少，前處理相對(duì)簡便。這些方法中有的甚至不用前處理，原料直接溶解測定，有的只需簡單的提取，然后再測定。由于測定的基質(zhì)不同，前處理的方法也各有不同，所以檢測方法并不能完全套用。

植物DD油成分則相對(duì)復(fù)雜，其中不僅含有甘油三酯，還有脂肪酸、植物甾醇及甾醇酯、天然VE及少量氧化分解的醛、酮、色素等雜質(zhì)，導(dǎo)致DD油中的角鯊烯檢測相對(duì)復(fù)雜。此外,植物油精煉過程中先后經(jīng)歷了脫膠、脫酸、脫色及脫臭等過程，尤其脫色及脫臭過程中溫度均較高，角鯊烯本身雙鍵較多，穩(wěn)定性較差，在植物油精煉過程角鯊烯雙鍵容易異構(gòu)化或者聚合[26-27]，生成幾何異構(gòu)體(雙鍵異構(gòu))或者環(huán)狀異構(gòu)體(雙鍵聚合)，從而導(dǎo)致角鯊烯損失。脫臭餾出物中角鯊烯含有少量角鯊烯異構(gòu)體，檢測時(shí)容易與角鯊烯峰重疊，形成干擾峰，檢測難度相對(duì)較大，測定時(shí)需要區(qū)分角鯊烯及其異構(gòu)體[28-29]。

3.2 氣相色譜與液相色譜檢測的優(yōu)缺點(diǎn)

氣相色譜測定角鯊烯大部分都是以柱效較高的毛細(xì)管色譜柱配合FID檢測器，此外還可以配合質(zhì)譜檢測器，利用毛細(xì)管色譜的分離能力及質(zhì)譜的結(jié)構(gòu)鑒定的功能，同時(shí)確定含量及結(jié)構(gòu)。高效液相色譜主要是以反相液相色譜配紫外檢測器應(yīng)用為主，也有少量正相色譜配蒸發(fā)光檢測器檢測角鯊烯的報(bào)道。反相色譜中流動(dòng)相以甲醇、乙醇及乙腈與水體系為主，但由于角鯊烯的極性較小，難溶解于此體系中，并且其紫外吸收較弱，所以液相色譜檢測靈敏度相對(duì)較低，受基質(zhì)的干擾較大，一般需要硅膠柱事先凈化處理。

氣相色譜中毛細(xì)管色譜柱在分離多不飽和脂肪酸甲酯過程中，能很好的分離多不飽和脂肪酸甲酯雙鍵中的位置異構(gòu)，而普通液相色譜則不能很好的區(qū)分雙鍵異構(gòu)及順反異構(gòu)。當(dāng)檢測對(duì)象是植物油、角鯊烯軟膠囊及保健食品中的角鯊烯含量時(shí)，高效液相色譜檢測結(jié)果與氣相色譜類似，兩者相差不大[30]。但是檢測脫臭餾出物時(shí)，高效液相色譜一般不能區(qū)分角鯊烯及其角鯊烯異構(gòu)體(需要配備載銀色譜柱)，導(dǎo)致其檢測結(jié)果偏高，尤其是分離純化得到的高含量角鯊烯檢測過程中較為明顯，液相色譜檢測到的含量大大高于氣相色譜。所以在以脫臭餾出物為原料提取植物角鯊烯過程中，不能用液相色譜含量來度量提取過程中的角鯊烯的含量，應(yīng)該以氣相色譜檢測為準(zhǔn)，而且要注意角鯊烯異構(gòu)體的干擾，優(yōu)先選擇能夠分離角鯊烯及其異構(gòu)體的色譜柱，有條件的單位可以配置質(zhì)譜檢測器。

3.3 植物角鯊烯與動(dòng)物角鯊烯的鑒別

由于植物角鯊烯與動(dòng)物角鯊烯化學(xué)結(jié)構(gòu)完全一致，所以傳統(tǒng)的氣相及液相色譜只能檢測含量，而對(duì)角鯊烯的來源則無能為力。早期工業(yè)上通過檢測甾醇及其他特征性雜質(zhì)來區(qū)分動(dòng)物及植物來源，不過這種方法效率低，誤差較大。后來隨著技術(shù)進(jìn)步，現(xiàn)階段可以通過碳元素同位素比值分析(carbon isotopes ratio analysis，δ13C)法來區(qū)分和鑒別植物、動(dòng)物及微生物來源的角鯊烯。鯊魚來源的碳元素同位素比值一般在1.99%～2.09%，而植物來源角鯊烯則在2.78%～2.84%，因此,可以通過δ13C的比值來區(qū)分來源[31]。Jame等通過碳元素同位素比值分析詳細(xì)分類了鯊魚來源的及各類植物來源的角鯊烯，結(jié)果表明,鯊魚來源的角鯊烯δ13C比值區(qū)間嚴(yán)格在1.99%～2.09%，橄欖油來源δ13C比值在2.78%～2.84%。Jame解釋這是由于食物鏈傳遞的結(jié)果，鯊魚食物鏈?zhǔn)歉∮沃参铩◆~→大魚→鯊魚，所以導(dǎo)致鯊魚δ13C比值逐漸增大[32]。Camin等也通過δ13C方法分析商品化角鯊烯，也得到類似的結(jié)果[33]。

4 植物角鯊烯的功能與應(yīng)用

角鯊烯有很強(qiáng)的攜氧能力，能向細(xì)胞供應(yīng)大量氧氣，使細(xì)胞恢復(fù)活力，促進(jìn)機(jī)體新陳代謝，提高機(jī)體的防御機(jī)能及應(yīng)激能力，具有抗衰老、抗腫瘤和提高免疫調(diào)節(jié)等多種生理功能，因此，角鯊烯可廣泛地應(yīng)用于化妝品、醫(yī)藥、保健食品等多個(gè)行業(yè)，相關(guān)應(yīng)用情況可參見文獻(xiàn)[34-36]，在此不再贅述。

鯊魚肝臟中角鯊烯含量高(15%～80%)，雜質(zhì)少，提取工藝簡單，最后能得到含量高達(dá)99%的角鯊烯。植物角鯊烯由于提取原料來源廣，波動(dòng)大，角鯊烯含量低，且相近的雜質(zhì)相對(duì)偏多，所以提取難度大、步驟多、工藝相對(duì)復(fù)雜。植物角鯊烯由于雙鍵多、穩(wěn)定性差，在富集的過程中，每一步都有破壞的風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致最后植物來源的角鯊烯含量一般在75%～92%，很少有超過96%的，其主要雜質(zhì)是異構(gòu)角鯊烯及其環(huán)狀物、少量的直鏈烷烴、蠟質(zhì)等組分。而醫(yī)藥、保健食品對(duì)原料要求較高，對(duì)雜質(zhì)控制嚴(yán)格，所以應(yīng)用主要以鯊魚來源高含量角鯊烯為主，尤其是醫(yī)藥中作為免疫佐劑的角鯊烯，要求含量達(dá)到99%，這是植物角鯊烯幾乎不可能達(dá)到的。

目前，植物及動(dòng)物角鯊烯在化妝品行業(yè)用量最大，在保健食品及藥品領(lǐng)域的應(yīng)用比重相對(duì)偏小，因此，植物油脫臭餾出物中提取植物角鯊烯，可以分離純化達(dá)到一定純度后應(yīng)用于化妝品領(lǐng)域，其純度要求不像藥品及保健食品那么苛刻，其含量達(dá)到一定程度即可。如美國專利7416756B2[37]中通過從米糠脫臭餾出物中經(jīng)過多級(jí)蒸餾-溶劑萃取等手段提取最終得到的植物脂質(zhì)營養(yǎng)素中角鯊烯含量約為27.3%，該組合物直接應(yīng)用于皮膚和唇，對(duì)皮膚具有非常好的光滑感覺，并且對(duì)唇和皮膚提供潤濕作用。

5 結(jié)束語

由于海洋鯊魚資源日益枯竭，同時(shí)出于對(duì)野生海洋動(dòng)物的保護(hù)，限制了人們通過捕殺鯊魚而獲得動(dòng)物角鯊烯及角鯊?fù)椤Ｖ参镱愒嫌绕涫侵参镉偷拿摮麴s出物將是一種很好的角鯊烯來源，在歐洲橄欖油脫臭餾出物中提取的植物角鯊烯已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，并大量用于化妝品行業(yè)中。但是橄欖油資源較少，產(chǎn)量有限，價(jià)格較高，在國內(nèi)并不是主要的食用油品，因此,與歐洲地中海沿岸國家相比,我們沒有資源優(yōu)勢。

國內(nèi)以大豆油脫臭餾出物提取天然VE、植物甾醇產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成相當(dāng)?shù)纳a(chǎn)規(guī)模，天然VE及植物甾醇產(chǎn)量均占世界前列。國內(nèi)相關(guān)企業(yè)在生產(chǎn)天然VE及植物甾醇的過程中會(huì)產(chǎn)生大量富含植物角鯊烯的腳料，這部分資源為植物角鯊烯提供了很好的原料來源，目前這部分腳料僅僅作為渣油白白浪費(fèi)，可以預(yù)見這些副產(chǎn)品將是今后開發(fā)植物角鯊烯的一類重要來源[5]。不過由于副產(chǎn)物中成分復(fù)雜，相關(guān)組分沸點(diǎn)集中，極性相近，利用傳統(tǒng)分子蒸餾、精餾、萃取或者色譜層析等分離純化手段提取難度極大，需要多步工序才能達(dá)到分離純化的目的。而且上述分離手段大多還存在處理步驟多、工藝流程長、溶劑和能量消耗大以及效率低等缺陷，導(dǎo)致高含量的角鯊烯收率低，分離成本高，限制了除橄欖油以外來源植物角鯊烯的工業(yè)化生產(chǎn)。因此,目前急需開發(fā)更加高效、合理可行的方法，提高分離效率，降低分離成本，這就要求科技工作者加大研究力度，盡早突破，早日實(shí)現(xiàn)植物角鯊烯工業(yè)化生產(chǎn)。

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(責(zé)任編輯：趙琳琳)

Research progress of plant squalene extraction

DAI Zhi-kai,LI Xiang-qing,MA Jin-ping,XU Xin-de,SHAO Bin

(Zhejiang Medicine Co.,Ltd.Xinchang Pharmaceutical Factory,Xinchang 312500,China)

Squalene is a kind of important lipid unsaponifiable matter,widely used in food,medicine,cosmetic and so on industries.We reviewed the squalene of source,extraction,detection and application.Moreover,we put forward some new perspectives.First,deodorizer distillate is an ideal raw material for extracting plant squalene;Second,we can not use HPLC to measure the content of the squalene in deodorizer distillate;Third,the process of extracted squalene should be extracted with natural VE,plant sterols and other nutrients together,in order to improve the comprehensive utilization rate of resources and reduce production costs.As to the further deepening and expanding of plant squalene industry,we hope these new viewpoint to get up certain enlightenment meaning.

phytosqualene;extracting technolgy;deodorizer distillate;new viewpoint

2017-02-08；

2017-05-13

代志凱(1984-)，男，碩士，工程師， 研究方向?yàn)楣δ苄杂椭姆蛛x純化及其微囊化。

10.7633/j.issn.1003-6202.2017.06.007

TS229；TQ644.46+4

A

1003-6202(2017)06-0027-05