魚油ω-3 PUFAs 的功能特性研究進展

張煥蘭，段偉文，孫欽秀，2，夏秋瑜，2，王澤富，2，韓宗元，2，劉陽，2，劉書成，2，魏帥，2*

（1.廣東海洋大學 食品科技學院，廣東省水產品加工與安全重點實驗室，廣東省海洋生物制品工程實驗室，廣東省海洋食品工程技術研究中心，水產品深加工廣東普通高等學校重點實驗室，廣東 湛江 524088；2.大連工業大學 海洋食品精深加工關鍵技術省部共建協同創新中心，遼寧 大連 116034）

我國是漁業大國，水產資源豐富，2021 年我國漁業經濟總產值為29 689.73 億元[1]。隨著魚類、蝦類等各種水產品加工業的迅速發展，產生了大量的加工下腳料，但其加工利用不充分，不僅浪費資源無法產生經濟效益，且會污染環境。因此，關于此類資源的加工和綜合利用問題越來越受到人們的關注[2]。為了提高水產副產品的利用率，許多研究人員利用生物、化學、酶等技術從加工副產物中制取高附加值產品，如魚油、蛋白質、水溶性殼聚糖等[3]。這些高附加值產品在人們生活中的應用越來越廣泛。

魚油是一種天然產品，從海洋或淡水魚的組織中提取，其主要活性成分為ω-3 多不飽和脂肪酸（ω-3 polyunsaturated fatty acids，ω-3 PUFAs），其中包括二十二碳六烯酸（docosahexaenoic acids，DHA）、二十二碳五烯酸（docosapentaenoic acid，DPA）和二十碳五烯酸（eicosapenteanoic acids，EPA），是一類多元不飽和脂肪酸。魚油中的多不飽和脂肪酸可分為乙酯型（ethyl esters，EE）、游離脂肪酸型（free fatty acid，FFA）、甘油三酯型（triglyceride，TG）和磷脂型（phospholipids，PLs），其中乙酯型是最常見的形式，乙酯型多不飽和脂肪酸以甘油和脂肪酸的形式結合，這種形式在人體消化過程中需要首先被酶水解為游離脂肪酸和甘油才能被吸收利用。游離脂肪酸型則是指多不飽和脂肪酸以游離脂肪酸的形式存在。甘油三酯型是多不飽和脂肪酸以甘油三酯的形式存在，這種形式在消化過程中需要酶的作用將其分解為游離脂肪酸和甘油才能被吸收。磷脂型指的是磷脂物質，是一種在細胞膜中廣泛存在的脂質形式。不同類型的魚油與其活性的差異性和結構具有密切關系[4]。而EPA 和DHA 作為ω-3 系脂肪酸的代表，具有可以調節血脂、增強人體免疫力、改善記憶力、對抗阿爾茨海默癥等功效。此外，富含ω-3 PUFAs 的魚油還被用作治療Ⅱ型糖尿病、非酒精性脂肪肝、抑郁癥和癌癥的輔助劑[5]。目前，魚油是世界流行的生物活性補充劑之一，隨著人們對健康生活方式意識的增強，其市場價值和需求量進一步增加。因此，富含ω-3 PUFAs 的魚油受到了更多研究人員的關注。

魚油在研發新型輔助功能性醫藥方面具有良好的應用前景，深度挖掘與開發魚油功能特性對提高水產副產物利用率、減少環境污染和增加社會效益具有重要意義。因此，本文通過整理總結近年來魚油的功能特性，重點闡述魚油在促進健康方面的主要功能活性，并針對魚油在主要功能活性中存在的不足進行分析與展望，以期為魚油在醫藥和食品領域的深度開發提供參考。

1 魚油的生理活性

魚類尤其是深海魚類一直是獲取富含ω-3 PUFAs油和濃縮物的良好來源，大量研究結果以及臨床研究證明，魚油ω-3 PUFAs 的主要成分EPA 和DHA 是人體很難合成或合成量很少的物質，其具有抗炎和抗氧化活性以及增強內皮功能等的作用，見表1。魚油在促進健康方面有較高的應用價值，其功能活性物質對人體營養和健康至關重要。它們在機體中發揮重要作用，并可預防多種疾病，如調節血糖脂質代謝、輔助肺炎治療、預防心臟血管疾病及輔助預防癌癥等。

1.1 抗炎癥和輔助肺炎治療

過度或不受控制的炎癥會導致一系列的人類疾病，引發炎癥的原因涉及多種細胞類型、化學介質和各種因子的相互作用?？寡鬃饔檬峭ㄟ^抑制環氧合酶-2（cyclooxygenase-2，COX-2）、前列腺素E2（prostaglandin E2，PGE2）、一氧化氮合酶（nitric oxide synthase，NOS）和Toll 樣受體（toll-like receptors，TLRs）等多種信號通路途徑來發揮作用的[16]。有研究人員很早就開始探究魚油的抗炎作用，少數研究結果顯示魚油在治療過程中會出現促炎現象。如Carlson 等[17]在研究喂養純化沙丁魚油（purified fish oil，PFO）和中鏈甘油三酯（medium-chain triglycerides，MCT）的小鼠時發現，喂食純化魚油組中的小鼠白細胞介素-6（interleukin 6，IL-6）和腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor alpha，TNF-α）含量增加，由內毒素刺激導致的炎癥反應也隨之增加，可能是由于魚油容易氧化產生過氧自由基，導致反應后不良產物被吸收，從而誘發氧化應激和炎癥，表明魚油具有加重炎癥的可能性。但大多數的研究結果表明，魚油在治療炎癥方面具有顯著的積極作用。Jeong等[7]研究了金槍魚眼球油（tuna eyeball oil，TEO）對脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）誘導的巨噬細胞炎癥的影響，發現TEO 以劑量依賴性的方式將NO 和促炎細胞因子的水平降低至50% 以上；同時，TEO 可降低核因子（nuclear factor kappa B，NF-κB）和絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases，MAPKs）以及誘導型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）和環氧合酶（cyclooxygenase，COX-2）的表達，表明TEO 具有抗炎活性，其抗炎活性與抑制NF-κB 和MAPKs 信號通路有關。同樣，Souza 等[18]研究肥胖Ⅱ型糖尿病患者持續8 周每天攝入4 g 魚油對其自身血脂、血糖、胰島素和炎癥的影響，發現魚油的持續攝入會降低患者體內甘油三酯和非酯化脂肪酸的水平，增加高密度脂蛋白（high density lipoprotein，HDL）膽固醇的水平，但是人體各項指標發現身體成分并無顯著變化，表明魚油補充劑可有效降低促炎細胞因子的水平，改善胰島素敏感性，并降低導致肥胖Ⅱ型糖尿病患者動脈粥樣硬化的風險。綜上，炎癥細胞CD4、CD8、CD11b 和炎癥細胞因子C 反應蛋白（c-reactive protein，CRP）、腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）、干擾素（interferon，IFN-γ）、白細胞介素（interleukin-1β、interleukin-2、interleukin-6）水平的降低[19]，花生四烯酸（arachidonic acid，AA）衍生的類二十烷酸循環水平的降低，以及血漿脂聯素的升高都表明了魚油ω-3 PUFAs 具有抗炎作用[20]。

魚油的功能特性列舉見圖1。

圖1 魚油的功能特性Fig.1 Functions of fish oil

富含EPA 和DHA 的魚油乳劑具有免疫調節特性，食用魚油ω-3 PUFAs、維生素等膳食營養補充劑可能可以通過減少炎癥反應和過度凝血來幫助急性呼吸綜合征冠狀病毒2 嚴重感染者的治療和康復，對降低新型冠狀病毒肺炎（coronavirus disease 2019，COVID-19）患者的死亡率具有重要意義[21]。因此，Bistrian[22]提議對臨床批準的腸外魚油乳劑進行實驗，發現每天補充4～6 g 的EPA 和DHA 的魚油乳劑可用于治療COVID-19 重癥患者的高炎癥狀。Doaei 等[23]對101 名35 歲至85 歲之間感染COVID-19 的重癥患者進行了一項雙盲、隨機臨床實驗研究，干預組患者連續14 d 食用含有1 000 mg ω-3 PUFAs 魚油膠囊的奶粉。相比對照組，干預組1 個月存活率為21%，顯著高于對照組；且動脈pH 值、碳酸氫鹽、堿過剩水平的升高，表明ω-3 PUFAs 魚油補充劑可以提高腎功能指標的水平，并改善COVID-19 重癥患者呼吸的多項參數水平。以上研究表明魚油ω-3 PUFAs 和ω-6 PUFAs 可以通過減少血小板聚集，預防血栓形成，并降低COVID-19 患者血栓栓塞并發癥的風險[24]。

因此，通過食用富含脂肪的魚或魚油補充劑來增加EPA 和DHA 的膳食攝入量，可以減少許多涉及炎癥過程的慢性疾病的發病率，EPA 和DHA 可以通過直接或間接影響免疫反應的不同階段來預防炎癥性疾病的發展，還可能對預防冠心病具有一定的積極作用。魚油ω-3 PUFAs 在抗炎癥方面具有良好前景，適當的ω-3 PUFAs 魚油補充劑的劑量水平以及合理的給藥方案，有助于減少導致細胞因子風暴的促炎細胞因子的產生，從而對肺炎起到輔助預防和治療的作用。但魚油在抗炎方面不僅需要明確魚油的劑量、EPA 和DHA比例等條件，還需要對魚油抗炎癥的研究進行更加系統的臨床實驗。

1.2 改善內皮功能和抗氧化

內皮功能障礙是一氧化氮（NO）生物利用度受損，導致內皮依賴性血管舒張的減少。NO 是最重要的血管舒張分子，來源于內皮細胞。此外，NO 具有抗動脈粥樣硬化的作用，可減少平滑肌細胞增殖、血小板聚集和白細胞黏附，氧化應激的增加會誘發內皮功能障礙?；钚匝酰╮eactive oxygen species，ROS）會降低NO 的生物利用度并增加毒性物質過氧亞硝酸鹽的合成[25]。Niazi 等[26]按照EPA∶DHA（6∶1，質量比）給小鼠注射，發現可通過改善NO 生物利用度，增加內皮依賴性超極化（endothelium-dependent hyperpolarization，EDH）介導血管舒張，進一步防止還原型輔酶Ⅱ（reduced nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase，NADPH）和環氧合酶衍生的氧化應激，成功預防由大鼠血管緊張素Ⅱ誘導的高血壓和內皮功能障礙。ω-3 PUFAs 具有抗氧化作用，并以不同的方式改善內皮功能。

此外，通過膳食補充ω-3 PUFAs 不僅可以增加超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、過氧化氫酶（catalase，CAT）和谷胱甘肽（glutathione，GSH）等內源性抗氧化酶的活性，增強對自由基攻擊的抵抗力，還可以減少氧化應激相關的線粒體功能障礙和內皮細胞凋亡[27]。通過給新生大鼠喂食14 d 輔酶Q10 和魚油，發現小鼠在新生兒間歇性缺氧（intermittent hypoxia，IH）期間補充抗氧化劑輔酶Q10 和魚油有利于保持小鼠幼崽腸道完整性和減少氧化損傷。其原因可能是抗氧化劑和魚油的協同作用減輕了IH 誘導ROS 對脂質的攻擊，減少了脂質過氧化，從而保持并增強其治療效果[28]。同樣的，Asnizam 等[29]通過給雄性大鼠喂食28 d蜂蜜（1 g/kg）和魚油（450 mg/kg），發現富含DHA 的魚油和蜂蜜可顯著抑制應激誘導的血清皮質酮升高和脂質過氧化，并可顯著提高總體抗氧化能力。

目前很多國內外研究通過動物實驗證明了作為功能性食品成分的魚油可降低氧化應激的可能性并改善抗氧化系統，但將魚油運用到臨床實驗中的實際案例相對較少。因為魚油在抗氧化和改善內皮功能中的作用機制尚不明晰，且治療持續時間、魚油劑量等方面缺乏系統性的研究，需要進一步研究來探索魚油在抗氧化和改善內皮功能中的具體作用機制，并確定將其運用到臨床實驗時術前ω-3 PUFAs 治療方案是否會影響術后的臨床結果。

1.3 調節血糖脂質代謝及預防糖尿病

脂質代謝紊亂是導致動脈粥樣硬化的一個重要原因，脂肪物質是心血管疾病的風險因素之一。Takahashi 等[30]在實驗過程中發現魚油可獨立調節脂質代謝并有助于降低動脈粥樣硬化的風險。同樣，Gondim等[31]在持續喂食12 周鮭魚油的肥胖大鼠中發現，其血清三酰甘油（triacylglycerol，TAG）水平降低，是由肝臟抑制大鼠載脂蛋白B100（apolipoprotein-B100，Apo-B100）的合成和減少超長密度脂蛋白（very-long-density lipoprotein，VLDL）的分泌所導致的，同時還發現肥胖大鼠的脂肪細胞面積和直徑都有所減小，表明鮭魚油的攝入能夠調節大鼠由高脂飲食（high-fat diet，HFD）引起的代謝變化，說明魚油ω-3 PUFAs 可能具有誘導脂肪分解的積極作用。同時，在膳食中添加ω-3 PUFAs 可以通過緩解炎癥來改善血糖血脂代謝，減少患情緒障礙的概率。Demers 等[32]用富含0.7 mg/kg EPA 和DHA 組合的魚油補充小鼠的飽和高脂肪飲食，發現可改善小鼠葡萄糖耐受不良、食欲不振、焦慮抑郁等現象，增強小鼠抗炎腦脂質水平并降低肥胖小鼠的腦膠質增生指數，說明富含ω-3 PUFAs 的飲食可改善小鼠的血糖血脂代謝并降低小鼠患情緒障礙的可能性。

糖尿病是一種嚴重危害人類健康的慢性和常見代謝性疾病，糖尿病中的高血糖癥和長期代謝紊亂會損害全身組織和器官，導致嚴重的并發癥。糖尿病通常與血脂異常有關，血脂異常會導致動脈粥樣硬化和心血管疾病，合理的飲食是防治糖尿病的關鍵。如今，市場上用于治療糖尿病的藥物具有很強的副作用，因此迫切需要新的預防和治療方法。采用天然成分的自然療法是一種很有前景的方法[33]。Souza 等[18]在前期的研究中發現，Ⅱ型糖尿?。╰ype 2 diabetes mellitus，T2DM）患者持續6 個月攝入4 g 魚油（143 mg EPA+172 mg DHA），T2DM 患者的血清和甘油三酯（triglyceride，TG）水平顯著降低，說明魚油補充劑可有效改善胰島素敏感性，可緩解T2DM 患者的癥狀，降低導致肥胖T2DM 患者動脈粥樣硬化的風險。Nakasatomi 等[34]發現魚油可通過增加血漿脂聯素來增強胰島素敏感性，與非諾貝特聯用可以獨立改善糖尿病小鼠的葡萄糖耐受和脂質代謝障礙，表明魚油在預防糖尿病神經退行性后遺癥過程中具有一定的應用價值。

因此，魚油中的ω-3 PUFAs 可以通過抑制脂肪酸的合成來提高脂肪酸氧化，有助于降低血液中的甘油三酯水平；魚油還可增加高密度脂蛋白（HDL）膽固醇，提高血脂的整體水平。此外，魚油中的ω-3 PUFAs 具有抗炎作用，可以減輕慢性炎癥對胰島素抵抗和脂質代謝的不利影響。雖然國內外研究表明魚油對調節血糖脂質代謝具有積極作用，補充魚油可改善血脂狀況，但并不能完全控制血糖，在飲食導致的肥胖狀態下攝入ω-3 PUFAs 對能量穩態、腦脂質成分、神經膠質增生以及抗焦慮抑郁行為的影響機制尚不清楚，還需要進一步研究探索。

1.4 預防心血管疾病

心血管疾?。╟ardiovascular disease，CVD）是全球人類死亡的主要原因之一，不良的飲食和生活方式可能會增加患CVD 的風險。人們普遍認為，多吃魚油可以降低患冠心病、中風和死亡的風險，但研究表明，增加EPA 和DHA 對心血管健康影響很小[35]。因此人們致力于研究魚類的攝入量是否有助于降低CVD 的死亡率。Lands[36]認為用魚油補充ω-3 PUFAs 和ω-6 PUFAs 可以成功預防CVD 動脈粥樣硬化和血栓形成，具有降低冠心病風險的可能性。同樣的，Macartney 等[37]每天在小鼠的飲食中添加2.3 g 高劑量的金槍魚油，發現金槍魚油能提高小鼠的心臟收縮效率，從而減輕因缺血引起的功能障礙，但尚不清楚低劑量魚油是否具有同等效果。很明顯，與不使用魚油干預相比，使用魚油對預防冠心病具有顯著的保護作用。

動脈粥樣硬化斑塊的破裂可能是導致CVD 發作的直接原因，其可引發心肌梗塞或中風，具體取決于斑塊破裂的位置。Takahashi 等[30]的研究表明魚油可以有效地調節脂蛋白代謝并有助于降低動脈粥樣硬化的患病風險，從而預防CVD 的發生。EPA 和DHA 可以通過減少炎癥細胞向動脈粥樣硬化斑塊遷移或者通過降低這些細胞在斑塊中的活性來穩定動脈粥樣硬化斑塊，從而減少CVD 的發生和降低CVD 的死亡率，這證實了ω-3 PUFAs 在冠心病一級預防中的作用[38]。雖然ω-3 PUFAs 有利于降低心源性死亡率和各種原因引起的死亡率[39]，但是在CVD 的預防及治療過程中，EPA和DHA 的給藥劑量、攝入量和存在情況、來源、配方、EPA 和DHA 之間的差異以及個體間差異（例如多態性、性別和年齡）等尚不清楚，需要進一步的研究來確定哪些患者群體會從中受益。

1.5 輔助預防癌癥

癌癥是一系列涉及異常細胞生長的疾病，異常細胞的生長有可能擴散到身體的其他器官，可能會導致腫瘤、免疫系統損傷和其他致命的損傷。在膳食營養中添加魚油不僅可以改善機體營養不良的情況，減少患者術后的應激反應，還可改善患者的術后恢復情況[40]。有研究表明，補充魚油或增加富含脂肪的魚類的攝入頻率，可降低結腸癌、肝膽癌、肺癌等的患病風險[41]。Mocellin 等[42]通過臨床實驗發現，結腸癌患者每天攝入3.6 g 魚油（1.55 g EPA+DHA），持續9 周，患者惡心嘔吐和食欲不振的現象有所減少；并通過測量患者身體各項指標，發現患者體內的炎癥狀態以及肌肉質量整體有所好轉。魚油ω-3 PUFAs 可通過其抗炎活性的作用機制來預防結直腸癌，并有助于改善化療治療的副作用。

雖然越來越多研究表明魚油ω-3 PUFAs 具有治療抗腫瘤和抗炎作用，明確魚油ω-3 PUFAs 主要影響癌癥的相關癥狀，如炎癥、神經病變、術后并發癥，有助于改善癌癥治療的所有步驟并減輕惡病質癥狀。但并非所有患者對魚油補充劑都顯示有益效果，關于使用魚油補充劑對癌癥患者的治療效果仍存在爭議，尤其是魚油補充劑的形式、治療時間和劑量方面，還需要更多的臨床實驗來進一步驗證其安全性和有效性。

2 魚油活性的差異性與功能特性的相關性

魚油中的活性成分與其分子結構之間存在著緊密的關聯。魚油中的ω-3 PUFAs 存在于三酸甘油形式下，即它們與甘油分子結合形成三酸甘油。而這些魚油中的脂肪酸以及三酸甘油的結構與其活性之間存在一定的聯系，ω-3 PUFAs 中EPA 和DHA 分子中的雙鍵構型對其活性具有重要影響。雙鍵的位置、數量和立體構型的變化會影響脂肪酸的空間結構和化學性質，從而影響其對身體的功能發揮。這些脂肪酸在人體內具有重要的生理功能，如維持心血管健康、促進大腦發育和保護眼睛視力等。

魚油中的ω-3 PUFAs 中的EPA 和DHA 分子在魚油中的含量和比例不同，而這種差異也會影響其活性的表現。魚油的活性主要體現在其對人體健康的益處上，包括心血管保護、抗炎作用、免疫調節、腦功能支持等。EPA 和DHA 在人體內可以被轉化為具有生物活性的代謝產物，如前列腺素、白三烯和類固醇激素等。這些代謝產物通過調節細胞信號傳導、減輕炎癥反應、改善血液流動性等多種途徑，發揮魚油的益處[43]。在分子結構上，EPA 和DHA 的長碳鏈及其雙鍵的位置和數量不同，決定了它們分子之間的空間構型和化學性質的異同。這種差異會影響到這兩種脂肪酸在體內的代謝和作用方式。如DHA 在腦部和神經系統中的積累更多，被認為是大腦發育和功能維護的重要成分。而EPA 對于心血管健康和抗炎作用更為突出[44]。

ω-3 PUFAs 除了結構差異外，其他魚油中的成分和結構也可能對其活性產生影響。魚油中除EPA 和DHA 外，還包含著其他脂肪酸、維生素和抗氧化物等，這些成分的含量和組合也是魚油活性差異的重要因素。在某些情況下，飽和脂肪酸的攝入可能與心血管健康存在負面關聯。因此，魚油中ω-3 PUFAs 的比例和平衡度也對其活性起著重要作用。魚油中的其他成分，如維生素D、維生素E 和類膽固醇等，也可能與其活性相關。維生素D 在魚油中與ω-3 PUFAs 配合可以促進鈣的吸收和骨骼健康，而維生素E 和類膽固醇等則具備抗氧化特性，能夠保護細胞免受氧化損傷[45]。魚油活性的差異性和結構的密切關系不僅包括ω-3 PUFAs 的分子結構差異，還涉及其他脂肪酸、維生素和抗氧化物等成分的含量和配比。深入了解魚油中的這些成分和它們與活性之間的關系，可以更好地理解和評估魚油的功效和適用性。

3 總結與展望

魚油中的DHA 和EPA 是ω-3 PUFAs 的主要功能活性成分，其在促進健康方面具有較高的應用價值，具有抗炎和抗氧化活性，以及增強內皮功能的作用。魚油ω-3 PUFAs 在促進兒童智力發育、幫助中老年人降血脂、降膽固醇和預防心血管疾病等方面已經開發了相應的含有ω-3 脂肪酸的保健產品，但其對患者的臨床可行性仍然存在爭議，尤其是魚油補充劑的形式、持續治療時間和劑量方面。因此，需進一步開展魚油功能特性機理研究，對臨床實驗進行系統研究，進一步探索魚油還未被挖掘的功能活性，提高魚油功能活性成分的生物利用率，為魚油在醫藥和食品領域深度開發魚油功能活性成分提供參考。

隨著魚油生物活性的結構、功能和作用機制不斷被解析出來，未來可以通過修飾和改良魚油的活性物質，誘導和修飾ω-3 魚油受體，調整ω-3 PUFAs 和ω-6 PUFAs 的比例，并制定魚油品質標準，發展其在促進健康方面的作用。魚油乳化方法的開發可以改善魚油中ω-3 PUFAs 的口服消化率，使其在增強生理功能方面發揮更大的作用。隨著微膠囊技術的發展，未來可以將穩定性更好的魚油添加到不同食品中，提高ω-3 PUFAs的總體攝入，減少因缺乏ω-3 PUFAs 引起的病癥。