鱼油ω-3 PUFAs 的功能特性研究进展

张焕兰，段伟文，孙钦秀，2，夏秋瑜，2，王泽富，2，韩宗元，2，刘阳，2，刘书成，2，魏帅，2*

（1.广东海洋大学 食品科技学院，广东省水产品加工与安全重点实验室，广东省海洋生物制品工程实验室，广东省海洋食品工程技术研究中心，水产品深加工广东普通高等学校重点实验室，广东 湛江 524088；2.大连工业大学 海洋食品精深加工关键技术省部共建协同创新中心，辽宁 大连 116034）

我国是渔业大国，水产资源丰富，2021 年我国渔业经济总产值为29 689.73 亿元[1]。随着鱼类、虾类等各种水产品加工业的迅速发展，产生了大量的加工下脚料，但其加工利用不充分，不仅浪费资源无法产生经济效益，且会污染环境。因此，关于此类资源的加工和综合利用问题越来越受到人们的关注[2]。为了提高水产副产品的利用率，许多研究人员利用生物、化学、酶等技术从加工副产物中制取高附加值产品，如鱼油、蛋白质、水溶性壳聚糖等[3]。这些高附加值产品在人们生活中的应用越来越广泛。

鱼油是一种天然产品，从海洋或淡水鱼的组织中提取，其主要活性成分为ω-3 多不饱和脂肪酸（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），是一类多元不饱和脂肪酸。鱼油中的多不饱和脂肪酸可分为乙酯型（ethyl esters，EE）、游离脂肪酸型（free fatty acid，FFA）、甘油三酯型（triglyceride，TG）和磷脂型（phospholipids，PLs），其中乙酯型是最常见的形式，乙酯型多不饱和脂肪酸以甘油和脂肪酸的形式结合，这种形式在人体消化过程中需要首先被酶水解为游离脂肪酸和甘油才能被吸收利用。游离脂肪酸型则是指多不饱和脂肪酸以游离脂肪酸的形式存在。甘油三酯型是多不饱和脂肪酸以甘油三酯的形式存在，这种形式在消化过程中需要酶的作用将其分解为游离脂肪酸和甘油才能被吸收。磷脂型指的是磷脂物质，是一种在细胞膜中广泛存在的脂质形式。不同类型的鱼油与其活性的差异性和结构具有密切关系[4]。而EPA 和DHA 作为ω-3 系脂肪酸的代表，具有可以调节血脂、增强人体免疫力、改善记忆力、对抗阿尔茨海默症等功效。此外，富含ω-3 PUFAs 的鱼油还被用作治疗Ⅱ型糖尿病、非酒精性脂肪肝、抑郁症和癌症的辅助剂[5]。目前，鱼油是世界流行的生物活性补充剂之一，随着人们对健康生活方式意识的增强，其市场价值和需求量进一步增加。因此，富含ω-3 PUFAs 的鱼油受到了更多研究人员的关注。

鱼油在研发新型辅助功能性医药方面具有良好的应用前景，深度挖掘与开发鱼油功能特性对提高水产副产物利用率、减少环境污染和增加社会效益具有重要意义。因此，本文通过整理总结近年来鱼油的功能特性，重点阐述鱼油在促进健康方面的主要功能活性，并针对鱼油在主要功能活性中存在的不足进行分析与展望，以期为鱼油在医药和食品领域的深度开发提供参考。

1 鱼油的生理活性

鱼类尤其是深海鱼类一直是获取富含ω-3 PUFAs油和浓缩物的良好来源，大量研究结果以及临床研究证明，鱼油ω-3 PUFAs 的主要成分EPA 和DHA 是人体很难合成或合成量很少的物质，其具有抗炎和抗氧化活性以及增强内皮功能等的作用，见表1。鱼油在促进健康方面有较高的应用价值，其功能活性物质对人体营养和健康至关重要。它们在机体中发挥重要作用，并可预防多种疾病，如调节血糖脂质代谢、辅助肺炎治疗、预防心脏血管疾病及辅助预防癌症等。

1.1 抗炎症和辅助肺炎治疗

过度或不受控制的炎症会导致一系列的人类疾病，引发炎症的原因涉及多种细胞类型、化学介质和各种因子的相互作用。抗炎作用是通过抑制环氧合酶-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 样受体（toll-like receptors，TLRs）等多种信号通路途径来发挥作用的[16]。有研究人员很早就开始探究鱼油的抗炎作用，少数研究结果显示鱼油在治疗过程中会出现促炎现象。如Carlson 等[17]在研究喂养纯化沙丁鱼油（purified fish oil，PFO）和中链甘油三酯（medium-chain triglycerides，MCT）的小鼠时发现，喂食纯化鱼油组中的小鼠白细胞介素-6（interleukin 6，IL-6）和肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor alpha，TNF-α）含量增加，由内毒素刺激导致的炎症反应也随之增加，可能是由于鱼油容易氧化产生过氧自由基，导致反应后不良产物被吸收，从而诱发氧化应激和炎症，表明鱼油具有加重炎症的可能性。但大多数的研究结果表明，鱼油在治疗炎症方面具有显著的积极作用。Jeong等[7]研究了金枪鱼眼球油（tuna eyeball oil，TEO）对脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）诱导的巨噬细胞炎症的影响，发现TEO 以剂量依赖性的方式将NO 和促炎细胞因子的水平降低至50% 以上；同时，TEO 可降低核因子（nuclear factor kappa B，NF-κB）和丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases，MAPKs）以及诱导型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）和环氧合酶（cyclooxygenase，COX-2）的表达，表明TEO 具有抗炎活性，其抗炎活性与抑制NF-κB 和MAPKs 信号通路有关。同样，Souza 等[18]研究肥胖Ⅱ型糖尿病患者持续8 周每天摄入4 g 鱼油对其自身血脂、血糖、胰岛素和炎症的影响，发现鱼油的持续摄入会降低患者体内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）胆固醇的水平，但是人体各项指标发现身体成分并无显著变化，表明鱼油补充剂可有效降低促炎细胞因子的水平，改善胰岛素敏感性，并降低导致肥胖Ⅱ型糖尿病患者动脉粥样硬化的风险。综上，炎症细胞CD4、CD8、CD11b 和炎症细胞因子C 反应蛋白（c-reactive protein，CRP）、肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF）、干扰素（interferon，IFN-γ）、白细胞介素（interleukin-1β、interleukin-2、interleukin-6）水平的降低[19]，花生四烯酸（arachidonic acid，AA）衍生的类二十烷酸循环水平的降低，以及血浆脂联素的升高都表明了鱼油ω-3 PUFAs 具有抗炎作用[20]。

鱼油的功能特性列举见图1。

图1 鱼油的功能特性Fig.1 Functions of fish oil

富含EPA 和DHA 的鱼油乳剂具有免疫调节特性，食用鱼油ω-3 PUFAs、维生素等膳食营养补充剂可能可以通过减少炎症反应和过度凝血来帮助急性呼吸综合征冠状病毒2 严重感染者的治疗和康复，对降低新型冠状病毒肺炎（coronavirus disease 2019，COVID-19）患者的死亡率具有重要意义[21]。因此，Bistrian[22]提议对临床批准的肠外鱼油乳剂进行实验，发现每天补充4～6 g 的EPA 和DHA 的鱼油乳剂可用于治疗COVID-19 重症患者的高炎症状。Doaei 等[23]对101 名35 岁至85 岁之间感染COVID-19 的重症患者进行了一项双盲、随机临床实验研究，干预组患者连续14 d 食用含有1 000 mg ω-3 PUFAs 鱼油胶囊的奶粉。相比对照组，干预组1 个月存活率为21%，显著高于对照组；且动脉pH 值、碳酸氢盐、碱过剩水平的升高，表明ω-3 PUFAs 鱼油补充剂可以提高肾功能指标的水平，并改善COVID-19 重症患者呼吸的多项参数水平。以上研究表明鱼油ω-3 PUFAs 和ω-6 PUFAs 可以通过减少血小板聚集，预防血栓形成，并降低COVID-19 患者血栓栓塞并发症的风险[24]。

因此，通过食用富含脂肪的鱼或鱼油补充剂来增加EPA 和DHA 的膳食摄入量，可以减少许多涉及炎症过程的慢性疾病的发病率，EPA 和DHA 可以通过直接或间接影响免疫反应的不同阶段来预防炎症性疾病的发展，还可能对预防冠心病具有一定的积极作用。鱼油ω-3 PUFAs 在抗炎症方面具有良好前景，适当的ω-3 PUFAs 鱼油补充剂的剂量水平以及合理的给药方案，有助于减少导致细胞因子风暴的促炎细胞因子的产生，从而对肺炎起到辅助预防和治疗的作用。但鱼油在抗炎方面不仅需要明确鱼油的剂量、EPA 和DHA比例等条件，还需要对鱼油抗炎症的研究进行更加系统的临床实验。

1.2 改善内皮功能和抗氧化

内皮功能障碍是一氧化氮（NO）生物利用度受损，导致内皮依赖性血管舒张的减少。NO 是最重要的血管舒张分子，来源于内皮细胞。此外，NO 具有抗动脉粥样硬化的作用，可减少平滑肌细胞增殖、血小板聚集和白细胞黏附，氧化应激的增加会诱发内皮功能障碍。活性氧（reactive oxygen species，ROS）会降低NO 的生物利用度并增加毒性物质过氧亚硝酸盐的合成[25]。Niazi 等[26]按照EPA∶DHA（6∶1，质量比）给小鼠注射，发现可通过改善NO 生物利用度，增加内皮依赖性超极化（endothelium-dependent hyperpolarization，EDH）介导血管舒张，进一步防止还原型辅酶Ⅱ（reduced nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase，NADPH）和环氧合酶衍生的氧化应激，成功预防由大鼠血管紧张素Ⅱ诱导的高血压和内皮功能障碍。ω-3 PUFAs 具有抗氧化作用，并以不同的方式改善内皮功能。

此外，通过膳食补充ω-3 PUFAs 不仅可以增加超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、过氧化氢酶（catalase，CAT）和谷胱甘肽（glutathione，GSH）等内源性抗氧化酶的活性，增强对自由基攻击的抵抗力，还可以减少氧化应激相关的线粒体功能障碍和内皮细胞凋亡[27]。通过给新生大鼠喂食14 d 辅酶Q10 和鱼油，发现小鼠在新生儿间歇性缺氧（intermittent hypoxia，IH）期间补充抗氧化剂辅酶Q10 和鱼油有利于保持小鼠幼崽肠道完整性和减少氧化损伤。其原因可能是抗氧化剂和鱼油的协同作用减轻了IH 诱导ROS 对脂质的攻击，减少了脂质过氧化，从而保持并增强其治疗效果[28]。同样的，Asnizam 等[29]通过给雄性大鼠喂食28 d蜂蜜（1 g/kg）和鱼油（450 mg/kg），发现富含DHA 的鱼油和蜂蜜可显著抑制应激诱导的血清皮质酮升高和脂质过氧化，并可显著提高总体抗氧化能力。

目前很多国内外研究通过动物实验证明了作为功能性食品成分的鱼油可降低氧化应激的可能性并改善抗氧化系统，但将鱼油运用到临床实验中的实际案例相对较少。因为鱼油在抗氧化和改善内皮功能中的作用机制尚不明晰，且治疗持续时间、鱼油剂量等方面缺乏系统性的研究，需要进一步研究来探索鱼油在抗氧化和改善内皮功能中的具体作用机制，并确定将其运用到临床实验时术前ω-3 PUFAs 治疗方案是否会影响术后的临床结果。

1.3 调节血糖脂质代谢及预防糖尿病

脂质代谢紊乱是导致动脉粥样硬化的一个重要原因，脂肪物质是心血管疾病的风险因素之一。Takahashi 等[30]在实验过程中发现鱼油可独立调节脂质代谢并有助于降低动脉粥样硬化的风险。同样，Gondim等[31]在持续喂食12 周鲑鱼油的肥胖大鼠中发现，其血清三酰甘油（triacylglycerol，TAG）水平降低，是由肝脏抑制大鼠载脂蛋白B100（apolipoprotein-B100，Apo-B100）的合成和减少超长密度脂蛋白（very-long-density lipoprotein，VLDL）的分泌所导致的，同时还发现肥胖大鼠的脂肪细胞面积和直径都有所减小，表明鲑鱼油的摄入能够调节大鼠由高脂饮食（high-fat diet，HFD）引起的代谢变化，说明鱼油ω-3 PUFAs 可能具有诱导脂肪分解的积极作用。同时，在膳食中添加ω-3 PUFAs 可以通过缓解炎症来改善血糖血脂代谢，减少患情绪障碍的概率。Demers 等[32]用富含0.7 mg/kg EPA 和DHA 组合的鱼油补充小鼠的饱和高脂肪饮食，发现可改善小鼠葡萄糖耐受不良、食欲不振、焦虑抑郁等现象，增强小鼠抗炎脑脂质水平并降低肥胖小鼠的脑胶质增生指数，说明富含ω-3 PUFAs 的饮食可改善小鼠的血糖血脂代谢并降低小鼠患情绪障碍的可能性。

糖尿病是一种严重危害人类健康的慢性和常见代谢性疾病，糖尿病中的高血糖症和长期代谢紊乱会损害全身组织和器官，导致严重的并发症。糖尿病通常与血脂异常有关，血脂异常会导致动脉粥样硬化和心血管疾病，合理的饮食是防治糖尿病的关键。如今，市场上用于治疗糖尿病的药物具有很强的副作用，因此迫切需要新的预防和治疗方法。采用天然成分的自然疗法是一种很有前景的方法[33]。Souza 等[18]在前期的研究中发现，Ⅱ型糖尿病（type 2 diabetes mellitus，T2DM）患者持续6 个月摄入4 g 鱼油（143 mg EPA+172 mg DHA），T2DM 患者的血清和甘油三酯（triglyceride，TG）水平显著降低，说明鱼油补充剂可有效改善胰岛素敏感性，可缓解T2DM 患者的症状，降低导致肥胖T2DM 患者动脉粥样硬化的风险。Nakasatomi 等[34]发现鱼油可通过增加血浆脂联素来增强胰岛素敏感性，与非诺贝特联用可以独立改善糖尿病小鼠的葡萄糖耐受和脂质代谢障碍，表明鱼油在预防糖尿病神经退行性后遗症过程中具有一定的应用价值。

因此，鱼油中的ω-3 PUFAs 可以通过抑制脂肪酸的合成来提高脂肪酸氧化，有助于降低血液中的甘油三酯水平；鱼油还可增加高密度脂蛋白（HDL）胆固醇，提高血脂的整体水平。此外，鱼油中的ω-3 PUFAs 具有抗炎作用，可以减轻慢性炎症对胰岛素抵抗和脂质代谢的不利影响。虽然国内外研究表明鱼油对调节血糖脂质代谢具有积极作用，补充鱼油可改善血脂状况，但并不能完全控制血糖，在饮食导致的肥胖状态下摄入ω-3 PUFAs 对能量稳态、脑脂质成分、神经胶质增生以及抗焦虑抑郁行为的影响机制尚不清楚，还需要进一步研究探索。

1.4 预防心血管疾病

心血管疾病（cardiovascular disease，CVD）是全球人类死亡的主要原因之一，不良的饮食和生活方式可能会增加患CVD 的风险。人们普遍认为，多吃鱼油可以降低患冠心病、中风和死亡的风险，但研究表明，增加EPA 和DHA 对心血管健康影响很小[35]。因此人们致力于研究鱼类的摄入量是否有助于降低CVD 的死亡率。Lands[36]认为用鱼油补充ω-3 PUFAs 和ω-6 PUFAs 可以成功预防CVD 动脉粥样硬化和血栓形成，具有降低冠心病风险的可能性。同样的，Macartney 等[37]每天在小鼠的饮食中添加2.3 g 高剂量的金枪鱼油，发现金枪鱼油能提高小鼠的心脏收缩效率，从而减轻因缺血引起的功能障碍，但尚不清楚低剂量鱼油是否具有同等效果。很明显，与不使用鱼油干预相比，使用鱼油对预防冠心病具有显著的保护作用。

动脉粥样硬化斑块的破裂可能是导致CVD 发作的直接原因，其可引发心肌梗塞或中风，具体取决于斑块破裂的位置。Takahashi 等[30]的研究表明鱼油可以有效地调节脂蛋白代谢并有助于降低动脉粥样硬化的患病风险，从而预防CVD 的发生。EPA 和DHA 可以通过减少炎症细胞向动脉粥样硬化斑块迁移或者通过降低这些细胞在斑块中的活性来稳定动脉粥样硬化斑块，从而减少CVD 的发生和降低CVD 的死亡率，这证实了ω-3 PUFAs 在冠心病一级预防中的作用[38]。虽然ω-3 PUFAs 有利于降低心源性死亡率和各种原因引起的死亡率[39]，但是在CVD 的预防及治疗过程中，EPA和DHA 的给药剂量、摄入量和存在情况、来源、配方、EPA 和DHA 之间的差异以及个体间差异（例如多态性、性别和年龄）等尚不清楚，需要进一步的研究来确定哪些患者群体会从中受益。

1.5 辅助预防癌症

癌症是一系列涉及异常细胞生长的疾病，异常细胞的生长有可能扩散到身体的其他器官，可能会导致肿瘤、免疫系统损伤和其他致命的损伤。在膳食营养中添加鱼油不仅可以改善机体营养不良的情况，减少患者术后的应激反应，还可改善患者的术后恢复情况[40]。有研究表明，补充鱼油或增加富含脂肪的鱼类的摄入频率，可降低结肠癌、肝胆癌、肺癌等的患病风险[41]。Mocellin 等[42]通过临床实验发现，结肠癌患者每天摄入3.6 g 鱼油（1.55 g EPA+DHA），持续9 周，患者恶心呕吐和食欲不振的现象有所减少；并通过测量患者身体各项指标，发现患者体内的炎症状态以及肌肉质量整体有所好转。鱼油ω-3 PUFAs 可通过其抗炎活性的作用机制来预防结直肠癌，并有助于改善化疗治疗的副作用。

虽然越来越多研究表明鱼油ω-3 PUFAs 具有治疗抗肿瘤和抗炎作用，明确鱼油ω-3 PUFAs 主要影响癌症的相关症状，如炎症、神经病变、术后并发症，有助于改善癌症治疗的所有步骤并减轻恶病质症状。但并非所有患者对鱼油补充剂都显示有益效果，关于使用鱼油补充剂对癌症患者的治疗效果仍存在争议，尤其是鱼油补充剂的形式、治疗时间和剂量方面，还需要更多的临床实验来进一步验证其安全性和有效性。

2 鱼油活性的差异性与功能特性的相关性

鱼油中的活性成分与其分子结构之间存在着紧密的关联。鱼油中的ω-3 PUFAs 存在于三酸甘油形式下，即它们与甘油分子结合形成三酸甘油。而这些鱼油中的脂肪酸以及三酸甘油的结构与其活性之间存在一定的联系，ω-3 PUFAs 中EPA 和DHA 分子中的双键构型对其活性具有重要影响。双键的位置、数量和立体构型的变化会影响脂肪酸的空间结构和化学性质，从而影响其对身体的功能发挥。这些脂肪酸在人体内具有重要的生理功能，如维持心血管健康、促进大脑发育和保护眼睛视力等。

鱼油中的ω-3 PUFAs 中的EPA 和DHA 分子在鱼油中的含量和比例不同，而这种差异也会影响其活性的表现。鱼油的活性主要体现在其对人体健康的益处上，包括心血管保护、抗炎作用、免疫调节、脑功能支持等。EPA 和DHA 在人体内可以被转化为具有生物活性的代谢产物，如前列腺素、白三烯和类固醇激素等。这些代谢产物通过调节细胞信号传导、减轻炎症反应、改善血液流动性等多种途径，发挥鱼油的益处[43]。在分子结构上，EPA 和DHA 的长碳链及其双键的位置和数量不同，决定了它们分子之间的空间构型和化学性质的异同。这种差异会影响到这两种脂肪酸在体内的代谢和作用方式。如DHA 在脑部和神经系统中的积累更多，被认为是大脑发育和功能维护的重要成分。而EPA 对于心血管健康和抗炎作用更为突出[44]。

ω-3 PUFAs 除了结构差异外，其他鱼油中的成分和结构也可能对其活性产生影响。鱼油中除EPA 和DHA 外，还包含着其他脂肪酸、维生素和抗氧化物等，这些成分的含量和组合也是鱼油活性差异的重要因素。在某些情况下，饱和脂肪酸的摄入可能与心血管健康存在负面关联。因此，鱼油中ω-3 PUFAs 的比例和平衡度也对其活性起着重要作用。鱼油中的其他成分，如维生素D、维生素E 和类胆固醇等，也可能与其活性相关。维生素D 在鱼油中与ω-3 PUFAs 配合可以促进钙的吸收和骨骼健康，而维生素E 和类胆固醇等则具备抗氧化特性，能够保护细胞免受氧化损伤[45]。鱼油活性的差异性和结构的密切关系不仅包括ω-3 PUFAs 的分子结构差异，还涉及其他脂肪酸、维生素和抗氧化物等成分的含量和配比。深入了解鱼油中的这些成分和它们与活性之间的关系，可以更好地理解和评估鱼油的功效和适用性。

3 总结与展望

鱼油中的DHA 和EPA 是ω-3 PUFAs 的主要功能活性成分，其在促进健康方面具有较高的应用价值，具有抗炎和抗氧化活性，以及增强内皮功能的作用。鱼油ω-3 PUFAs 在促进儿童智力发育、帮助中老年人降血脂、降胆固醇和预防心血管疾病等方面已经开发了相应的含有ω-3 脂肪酸的保健产品，但其对患者的临床可行性仍然存在争议，尤其是鱼油补充剂的形式、持续治疗时间和剂量方面。因此，需进一步开展鱼油功能特性机理研究，对临床实验进行系统研究，进一步探索鱼油还未被挖掘的功能活性，提高鱼油功能活性成分的生物利用率，为鱼油在医药和食品领域深度开发鱼油功能活性成分提供参考。

随着鱼油生物活性的结构、功能和作用机制不断被解析出来，未来可以通过修饰和改良鱼油的活性物质，诱导和修饰ω-3 鱼油受体，调整ω-3 PUFAs 和ω-6 PUFAs 的比例，并制定鱼油品质标准，发展其在促进健康方面的作用。鱼油乳化方法的开发可以改善鱼油中ω-3 PUFAs 的口服消化率，使其在增强生理功能方面发挥更大的作用。随着微胶囊技术的发展，未来可以将稳定性更好的鱼油添加到不同食品中，提高ω-3 PUFAs的总体摄入，减少因缺乏ω-3 PUFAs 引起的病症。