DOI: https://doi.org/10.1186/s43014-024-00260-6
تاريخ النشر: 2024-09-11
المؤلف: Fereidoon Shahidi وآخرون
الموضوع الرئيسي: أبحاث الأحماض الدهنية والصحة
نظرة عامة
تسلط المراجعة الضوء على الاهتمام المتزايد بزيت الكريل القطبي (Euphausia superba) بسبب خصائصه الغذائية والوظيفية الفريدة، التي لا تزال غير مستكشفة إلى حد كبير كمكون غذائي. يتميز زيت الكريل بملف دهني مميز، حيث تشكل الفوسفوليبيدات (PLs) جزءًا كبيرًا (38.93-79.99%) وتحتوي على مستويات عالية من حمض الإيكوسابنتاينويك (EPA) وحمض الدوكوساهيكسانويك (DHA). بالإضافة إلى ذلك، يحتوي على مركبات حيوية نشطة متنوعة مثل الأستازانتين، والتوكوفيرولات، والستيرولات، والفلافونويدات، وفيتامين A. تناقش المراجعة طرق الاستخراج المختلفة، بما في ذلك استخراج المذيبات، والمعالجة المسبقة بمساعدة الإنزيمات، واستخراج السوائل الفائقة/تحت الحرجة، والتي تؤثر بشكل كبير على العائد وجودة الزيت.
تُبرز الفوائد الصحية المرتبطة بزيت الكريل، بما في ذلك إمكانيته في الوقاية من أمراض القلب والأوعية الدموية (CVD)، وتأثيراته المضادة للالتهابات، والحماية العصبية، والأنشطة المضادة للسرطان. على الرغم من التوفر التجاري لزيت الكريل كمكمل غذائي، إلا أن هناك نقصًا ملحوظًا في الأبحاث حول الآليات الجزيئية التي تحرك هذه التأثيرات البيولوجية. تدعو المراجعة إلى مزيد من التحقيق في العلاقة بين التركيب الكيميائي لزيت الكريل وخصائصه الوظيفية، مما قد يؤدي إلى تحسين تقنيات الاستخراج وتطوير مجموعة أوسع من منتجات زيت الكريل المصممة لتلبية احتياجات صحية محددة ومتطلبات السوق.
مقدمة
تناقش مقدمة الورقة الأهمية البيئية والملف الغذائي للكريل، وتحديدًا Euphausia superba، وهو مصدر غذائي حيوي في النظام البيئي القطبي. يُقدّر كتلة الكريل بحوالي 379 مليون طن متري، مع حد صيد منظم يقل عن 619,000 طن في الموسم، على الرغم من أن الصيد الفعلي عادة ما يكون أقل من 250,000 طن بسبب تحديات الحفظ. يتكون الكريل من 77.9-83.1% ماء، و0.5-3.6% دهون، و11.9-15.4% بروتين، ومستويات ملحوظة من الفوسفوليبيدات، التي تشكل 30-65% من إجمالي محتوى الدهون.
تسلط الورقة الضوء على الفوائد الصحية لزيت الكريل (KO)، الغني بأحماض أوميغا-3 الدهنية، وخاصة حمض الإيكوسابنتاينويك (EPA، C20:5) وحمض الدوكوساهيكسانويك (DHA، C22:6). ترتبط هذه الأحماض الدهنية بمزايا دوائية متنوعة، بما في ذلك إدارة أمراض القلب والأوعية الدموية، والحالات الالتهابية، وإمكانية الوقاية من السرطان. تم التعرف على زيت الكريل لقدرته الفائقة على الوصول الحيوي لأحماض أوميغا-3 مقارنة بمصادر أخرى. علاوة على ذلك، حصل على موافقات تنظيمية من إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA)، والهيئة الأوروبية لسلامة الغذاء (EFSA)، والسلطات الصينية، مما يبرز سلامته وفعاليته كمكمل غذائي. تهدف الورقة إلى تقديم تحليل متعمق لتركيب زيت الكريل الكيميائي، وفوائده الصحية، وطرق الاستخراج، وآفاقه المستقبلية كمكمل غذائي.
طرق
في قسم الطرق، تناقش الورقة تقنيات الاستخراج المختلفة لزيت الكريل، مع التأكيد على أهمية المعالجة في الوقت المناسب بسبب التركيزات العالية من الإنزيمات البروتينية النشطة في الكريل التي تسهل التحلل الذاتي السريع بعد الصيد. تبرز أنه يمكن استخدام كل من الكريل المجفف والطازج للاستخراج، ولكن المعالجة الفورية على متن السفينة ضرورية للكريل الطازج لتحسين عائد الزيت. بالنسبة للمناطق التي تفتقر إلى قدرات المعالجة على متن السفن أو في عرض البحر، يتم تحديد كتلة الكريل كمادة أكثر ملاءمة للاستخراج على اليابسة.
تحدد الورقة عدة طرق للاستخراج، بما في ذلك استخراج المذيبات، والضغط الميكانيكي (استخراج غير المذيبات)، والاستخراج بمساعدة الإنزيمات، واستخراج السوائل الفائقة/تحت الحرجة، كل منها له مزاياه وعيوبه. يتم تقديم تحليل مقارن لهذه التقنيات في الجدول 5، الذي يعمل كمرجع لفهم فعالية وقابلية تطبيق كل طريقة في استخراج زيت الكريل.
مناقشة
تسلط المناقشة حول زيت الكريل القطبي (Euphausia superba) الضوء على تركيبه الدهني الفريد، الذي يختلف بشكل كبير عن الزيوت الصالحة للأكل التقليدية التي تتكون أساسًا من ثلاثي الجليسريد (TAGs). يتميز زيت الكريل بنسبة عالية من الفوسفوليبيدات (PLs)، التي يمكن أن تتراوح من 39.89% إلى 80.69%، متأثرة بعوامل مختلفة مثل الظروف البيئية، ونضج الكريل، وطرق الاستخراج. من الجدير بالذكر أن المذيب المستخدم في الاستخراج يلعب دورًا حاسمًا في تحديد محتوى PL، حيث أن الإيثانول والإيزوبروبانول ينتجان مستويات أعلى مقارنة بالهكسان أو الأسيتون. الفوسفوليبيد السائد في زيت الكريل هو الفوسفatidylcholine (PC)، الذي يشكل 44.58% إلى 99.80% من PLs، يليه الفوسفatidylethanolamine (PE). يعتبر هذا الملف الدهني ضروريًا لامتصاص واستقلاب أحماض أوميغا-3 الدهنية، وخاصة حمض الإيكوسابنتاينويك (C20:5) وحمض الدوكوساهيكسانويك (C22:6)، التي توجد بشكل أساسي في جزء PL بدلاً من TAGs.
بالإضافة إلى تركيبه الدهني، يحتوي زيت الكريل على مركبات حيوية نشطة متنوعة، بما في ذلك الأستازانتين، والفيتامينات، والمعادن، التي تساهم في فوائده الصحية. الأستازانتين، وهو مضاد أكسدة قوي، موجود بتركيزات متباينة ويُوجد بشكل أساسي كاسترات للأحماض الدهنية. يحتوي الزيت أيضًا على مستويات كبيرة من التوكوفيرولات (فيتامين E) وفيتامين A، المعروفين بخصائصهما المضادة للأكسدة. علاوة على ذلك، تم ربط فوائد زيت الكريل الصحية بصحة القلب والأوعية الدموية، وتأثيراته المضادة للالتهابات، وخصائصه المحتملة للحماية العصبية. تؤثر طرق الاستخراج المستخدمة، بما في ذلك استخراج المذيبات والضغط الميكانيكي، بشكل كبير على العائد وجودة زيت الكريل، مع ظهور تقنيات مثل الاستخراج الإنزيمي واستخراج السوائل الفائقة التي تظهر وعدًا في تعزيز استرداد الدهون مع الحفاظ على سلامة المنتج. بشكل عام، يضع التركيب الفريد والمكونات الحيوية النشطة لزيت الكريل كملحق غذائي قيم مع العديد من الفوائد الصحية.
DOI: https://doi.org/10.1186/s43014-024-00260-6
Publication Date: 2024-09-11
Author(s): Fereidoon Shahidi et al.
Primary Topic: Fatty Acid Research and Health
Overview
The review highlights the increasing interest in Antarctic krill (Euphausia superba) oil due to its unique nutritional and functional properties, which remain largely underexplored as a food component. Krill oil is characterized by a distinctive lipid profile, with phospholipids (PLs) constituting a significant portion (38.93-79.99%) and containing high levels of eicosapentaenoic acid (EPA) and docosahexaenoic acid (DHA). Additionally, it contains various bioactive compounds such as astaxanthin, tocopherols, sterols, flavonoids, and vitamin A. The review discusses various extraction methods, including solvent extraction, enzyme-assisted pretreatment, and super/subcritical fluid extraction, which significantly affect the yield and quality of the oil.
The health benefits associated with krill oil, including its potential in preventing cardiovascular disease (CVD), anti-inflammatory effects, neuroprotection, and anticancer activities, are emphasized. Despite the commercial availability of krill oil as a dietary supplement, there is a notable lack of research into the molecular mechanisms driving these biological effects. The review calls for further investigation into the relationship between krill oil’s chemical composition and its functional properties, which could lead to improved extraction techniques and the development of a broader range of krill oil products tailored to specific health needs and market demands.
Introduction
The introduction of the paper discusses the ecological significance and nutritional profile of krill, specifically Euphausia superba, a crucial food source in the Antarctic ecosystem. Estimated krill biomass is around 379 million metric tons, with a regulated catch limit of less than 619,000 tons per season, although actual catches are typically below 250,000 tons due to preservation challenges. Krill’s composition includes 77.9-83.1% water, 0.5-3.6% lipids, 11.9-15.4% protein, and notable levels of phospholipids, which constitute 30-65% of its total lipid content.
The paper highlights the health benefits of krill oil (KO), which is rich in omega-3 fatty acids, particularly eicosapentaenoic acid (EPA, C20:5) and docosahexaenoic acid (DHA, C22:6). These fatty acids are associated with various pharmacological benefits, including the management of cardiovascular diseases, inflammatory conditions, and potential cancer prevention. Krill oil has been recognized for its superior bioaccessibility of omega-3 fatty acids compared to other sources. Furthermore, it has received regulatory approvals from the U.S. FDA, EFSA, and Chinese authorities, underscoring its safety and efficacy as a dietary supplement. The paper aims to provide an in-depth analysis of krill oil’s chemical composition, health benefits, extraction methods, and future prospects as a nutraceutical.
Methods
In the section on methods, the paper discusses various extraction techniques for krill oil, emphasizing the importance of timely processing due to the high concentrations of active proteolytic enzymes in krill that facilitate rapid autolysis post-capture. It highlights that both dried and fresh krill can be utilized for extraction, but immediate on-board processing is crucial for fresh krill to optimize oil yield. For regions without onboard or offshore processing capabilities, krill biomass is identified as a more suitable material for onshore extraction.
The paper outlines several extraction methods, including solvent extraction, mechanical pressing (nonsolvent extraction), enzyme-assisted extraction, and super/subcritical fluid extraction, each with its own advantages and disadvantages. A comparative analysis of these techniques is provided in Table 5, which serves as a reference for understanding the efficacy and applicability of each method in krill oil extraction.
Discussion
The discussion on Antarctic krill oil (Euphausia superba) highlights its unique lipid composition, which differs significantly from typical edible oils that primarily consist of triacylglycerols (TAGs). Krill oil is characterized by a high proportion of phospholipids (PLs), which can range from 39.89% to 80.69%, influenced by various factors such as environmental conditions, maturity of the krill, and extraction methods. Notably, the extraction solvent plays a critical role in determining the PL content, with ethanol and isopropanol yielding higher levels compared to hexane or acetone. The predominant phospholipid in krill oil is phosphatidylcholine (PC), which constitutes 44.58% to 99.80% of the PLs, followed by phosphatidylethanolamine (PE). This lipid profile is essential for the absorption and metabolism of omega-3 fatty acids, particularly eicosapentaenoic acid (C20:5) and docosahexaenoic acid (C22:6), which are primarily found in the PL fraction rather than in TAGs.
In addition to its lipid composition, krill oil contains various bioactive compounds, including astaxanthin, vitamins, and minerals, which contribute to its health benefits. Astaxanthin, a potent antioxidant, is present in varying concentrations and is primarily found as fatty acid esters. The oil also contains significant levels of tocopherols (vitamin E) and vitamin A, which are known for their antioxidant properties. Moreover, krill oil’s health benefits have been linked to cardiovascular health, anti-inflammatory effects, and potential neuroprotective properties. The extraction methods employed, including solvent extraction and mechanical pressing, significantly influence the yield and quality of krill oil, with emerging techniques like enzymatic and supercritical fluid extraction showing promise for enhancing lipid recovery while maintaining product integrity. Overall, the unique composition and bioactive constituents of krill oil position it as a valuable nutritional supplement with numerous health benefits.