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南极磷虾脂质富含ω-3多不饱和脂肪酸(ω-3 PUFA,主要是EPA和DHA)、磷脂,及虾青素、维生素E等天然抗氧化物质,具有重要的生理功能,但其高水分含量、高热敏特征使其加工和利用受到极大限制。本文围绕南极磷虾适温脱水及脂质低温分离制备新工艺,分析了南极磷虾脂质性质及结构,并利用动物模型进行了生物功能评价,为南极磷虾资源的开发利用提供指导基础。主要研究内容和结果包括:(1)研究了热泵联合冷冻脱水对南极磷虾适温脱水。分析了原料的基本组分,通过核磁技术(1H-LNMR)分析了脱水过程原料中不同水分的迁移规律;通过对原料的水分活度、玻璃化转变温度、脱水时间及能源消耗、干品颜色及微观构造等,脂质提取率、酸价、过氧化值、ω-3 PUFA含量、虾青素含量等指标,找到了最佳水分转换点(40±1%);对比研究了不同脱水方式制备南极磷虾干品(粉),发现冷冻干燥与耦合脱水干品脂质提取率高,其脂质酸价较低、虾青素含量较高;与完全冷冻脱水方式相比,耦合脱水方式可缩短63%的脱水时间和节省50%的脱水能量;建立了南极磷虾干品(粉)质量评价体系,结果显示耦合脱水干品用于脂质提取具有综合比较优势。(2)研究了南极磷虾脂质的亚临界分离制备技术。分析比较脂质分离技术,确定亚临界分离制备技术,以其高效和高营养因素的保留。进一步研究单因素考察了亚临界丁烷提取温度、提取次数、单次提取时间、提取压力等对脂质分离的影响;通过响应面(RSM)方法设计了系列实验,在实验基础上进行了数字模拟、方差分析、并采用响应曲面及等高线进行交互作用分析,计算最佳实验条件,根据实际操作经验将该条件修正为在40°C、1.0 MPa条件下动态提取120 min,脂质提取率为81.2±0.4%;比较研究了亚临界丁烷、超临界CO2、普通溶剂制备的脂质,结果发现亚临界丁烷脂质提取较高,其脂质被氧化程度低、磷脂含量相对较高(28.7±1.4%)、富含虾青素(248.4±5.2 mg/kg)。此外,亚临界丁烷对维生素E(67.7±3.2 mg/kg)的提取有特异性。(3)分析和比较了南极磷虾脂质理化性质及化学结构。分析了脂质的酸价、过氧化值、氧化稳定时间等基本理化指标,及脂肪酸组成、磷脂含量、虾青素含量、维生素含量等;对脂质中甘油三酯、磷脂、脂肪酸及其它微量成分进行了分析,结果发现,甘油三酯中脂肪酸主要是C14:0、C16:0、C18:1、C20:1、EPA及DHA,其中EPA和DHA含量之和接近30%,甘油三酯中Sn-2脂肪酸特征与甘油三酯中脂肪酸特征一致,但其EPA和DHA含量之和为44.64%,甘油三酯分子种中含有较多的长链不饱和脂肪酸,磷虾磷脂中可以检出不同的类别,其中以磷脂酰胆碱为主;对不同类型磷脂的脂肪酸分析发现,其脂肪酸组成与与总脂肪脂肪酸特征相一致;磷脂分子种显示不同种磷脂的Sn-1或Sn-2分布较多的ω-3 PUFA;虾青素(酯)是南极磷虾脂质的最重要抗氧化成份,其主要以虾青素二酯的形式存在(占总虾青素70.3±4.66%),其连接的脂肪酸以丰富的EPA和DHA为特征;通过对南极磷虾脂质的分析和鉴定,建立了联合感官评定、基本指标、化学组成、特殊结构及危害因子等指标,以“综合分析、分类量化”为主要思想的南极磷虾脂质品质评价方法。(4)构建高脂饮食C57bl/6J小鼠模型,以此评价了新工艺南极磷虾脂质的生物功能,并与棕榈油及棕榈油基极性物质为主的高脂饮食动物模型进行比较。研究了南极磷虾脂质对实验小鼠的生长发育、脂肪及糖代谢的影响。结果发现,总能量摄入基本相同的情况下,高脂饮食更易导致肥胖,其中棕榈油及极性物质易导致动物体内脂肪聚集,南极磷虾脂质对体重控制有正面效应;高脂饮食小鼠体重均明显高于对照组小鼠的体重增加,其中棕榈油组小鼠和高脂组小鼠的体重增重相对较多,分别为11.45±0.19 g和10.05±0.14 g;饲料添加南极磷虾脂质及添加极性物质喂养小鼠体重增重相对较少,分别为7.88±0.16 g和8.49±0.13 g;棕榈油及棕榈油基极性物质对高脂膳食背景实验小鼠的脂代谢和糖代谢造成了紊乱,对其组织细胞也有一定损伤,增加了实验小鼠罹患心血管疾病及糖尿病风险;实验小鼠摄入富含ω-3 PUFA、磷脂、虾青素、维生素E等天然抗氧化成分的南极磷虾脂质后发现,其肝脏中调控脂质合成的上游基因Srebp-1c表达下调、调控脂质氧化分解的相关基因PPARα及其下游基因表达上调,这说明南极磷虾脂质可降低实验小鼠体内脂肪积累效应,降低了罹患相关疾病风险。