三角帆蚌副產(chǎn)物中活性成分研究進(jìn)展

董 燁

余 婷1

王建輝2

王允祥1

范 麗1

王 賀1

(1. 浙江農(nóng)林大學(xué)暨陽學(xué)院，浙江 紹興 311800；2. 長沙理工大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院湖南省水生資源食品加工工程技術(shù)研究中心，湖南 長沙 410114)

三角帆蚌副產(chǎn)物中活性成分研究進(jìn)展

董 燁1

余 婷1

王建輝2

王允祥1

范 麗1

王 賀1

(1. 浙江農(nóng)林大學(xué)暨陽學(xué)院，浙江 紹興 311800；2. 長沙理工大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院湖南省水生資源食品加工工程技術(shù)研究中心，湖南 長沙 410114)

三角帆蚌是中國特有的優(yōu)質(zhì)淡水珍珠養(yǎng)殖品種，在采珠過程中會產(chǎn)生大量的蚌肉、外套膜、蚌淚等富含營養(yǎng)物質(zhì)的副產(chǎn)物。文章概述三角帆蚌采珠后的副產(chǎn)物中營養(yǎng)成分及特點(diǎn)，著重闡述三角帆蚌副產(chǎn)物中多糖、蛋白質(zhì)、多肽等活性成分的研究現(xiàn)狀，并對三角帆蚌副產(chǎn)物中活性成分的研究方向進(jìn)行展望。

三角帆蚌；生物活性；多糖；抗氧化肽

三角帆蚌(Hyriopsiscumingii)，俗稱河蚌、珍珠蚌等，為中國現(xiàn)有最主要的淡水育珠蚌。據(jù)統(tǒng)計(jì)[1]，2010年中國淡水珍珠產(chǎn)量超過1.0×103t，約占全世界的95%。隨著珍珠養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，采珠過程中不可避免地產(chǎn)生大量蚌肉、外套膜和蚌淚等副產(chǎn)物。根據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)報(bào)告[2]，2014年全世界蚌肉產(chǎn)量高達(dá)9.0×104t。而蚌肉因肉質(zhì)粗韌且土腥味重，并受制于采珠后續(xù)處理技術(shù)，多用于飼料加工或作為廢棄物被丟棄[3]，造成了資源的嚴(yán)重浪費(fèi)和環(huán)境的污染。研究[4]顯示，蚌肉和外套膜蛋白含量高且種類豐富，蚌淚含糖量較高。從化學(xué)組成及應(yīng)用潛力來看，取珠后的副產(chǎn)物是一種質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的資源，若能通過嫩化處理工藝提高其食用品質(zhì)開發(fā)風(fēng)味獨(dú)特、肉質(zhì)脆嫩的蚌肉制品，或利用現(xiàn)代提取技術(shù)制備高純度蛋白質(zhì)、高活性多糖等經(jīng)濟(jì)價(jià)值更高的功能性配料，將對促進(jìn)三角帆蚌副產(chǎn)物增值化利用，提升珍珠產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展水平具有重要意義。本文從三角帆蚌副產(chǎn)物的主要組成及特點(diǎn)、有效成分研究等角度進(jìn)行概述，并就下一步研究方向提出建議，旨在為三角帆蚌副產(chǎn)物的深入研究及綜合利用提供借鑒。

1 三角帆蚌副產(chǎn)物主要成分

三角帆蚌副產(chǎn)物主要指在采珠過程中產(chǎn)生的蚌肉、外套膜、蚌淚等。張緩等[5]對河蚌副產(chǎn)物的基本營養(yǎng)成分進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其所含粗蛋白和總糖含量均較高，見表1。

氨基酸分析結(jié)果表明，蚌肉、外套膜和蚌淚中人體必需氨基酸占總氨基酸的比例為42%～45%，均高于WHO/FAO提出的推薦值和常見淡水魚肌肉必需氨基酸含量[6-7]，其中一些呈味氨基酸(谷氨酸、天冬氨酸)含量也較高[8]。河蚌副產(chǎn)物中還含有較為豐富的不飽和脂肪酸(如二十碳五烯酸、二十二碳六烯酸)，脂溶性維生素A和D以及人體必需微量元素如鈣、磷、鐵等有益于人體健康的營養(yǎng)成分[5, 9]。從化學(xué)組成和營養(yǎng)價(jià)值角度講，河蚌副產(chǎn)物是一種豐富、廉價(jià)的優(yōu)良資源。

表1采珠后河蚌副產(chǎn)物的基本營養(yǎng)成分

Table 1 Nutrimental components in the by-products of freshwater mussels originated from pearl-fishing %

2 三角帆蚌副產(chǎn)物中有效成分研究

2.1 三角帆蚌多糖提取、分離純化與結(jié)構(gòu)

蚌肉多糖為三角帆蚌主要生理活性物質(zhì)，于2012年被中國衛(wèi)生部批準(zhǔn)為新資源食品，為蚌肉多糖在食品中的進(jìn)一步推廣應(yīng)用提供了重要依據(jù)。目前，對河蚌多糖的研究主要集中于提取純化、結(jié)構(gòu)解析與生物活性方面(見表2)。

現(xiàn)有研究顯示，河蚌多糖分子質(zhì)量分布范圍為1.56×105～1.741×106Da[11-12]；其單糖組成主要為葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、甘露糖、阿拉伯糖和巖藻糖[10]，受原料種類、提純方法、分析手段等影響，還含有少量木糖[11]。關(guān)于糖鏈結(jié)構(gòu)的研究報(bào)道較少。Dai等[11]發(fā)現(xiàn)河蚌水溶性多糖為(1→4)鍵連接的β-D-吡喃葡萄糖構(gòu)成主鏈；Hu等[13]研究得出純化河蚌多糖骨架由α-1, 4鍵連接的D-葡萄糖組成，平均每5個(gè)葡萄糖殘基帶有1個(gè)6-O-α-D-葡萄糖取代基。

2.2 三角帆蚌多糖生物活性

2.2.1 抗腫瘤 早在2003年，胡健饒等[19]發(fā)現(xiàn)河蚌多糖具有抗小鼠HepA腹水瘤作用，推測其抗腫瘤活性可能與抑制瘤細(xì)胞DNA合成和細(xì)胞增殖，提高小鼠胸腺指數(shù)和脾臟指數(shù)有關(guān)。另有學(xué)者[20-21]發(fā)現(xiàn)河蚌多糖對Sl80瘤、H22瘤和黑色素瘤也有明顯抑制作用。Qiu等[14]研究揭示自河蚌外套膜提取的水溶性多糖對人肝癌細(xì)胞的抑制機(jī)理，可能與其誘導(dǎo)癌細(xì)胞進(jìn)入G0/G1停滯和凋亡期，導(dǎo)致mRNA及c-myc、bcl-2和cyclinD1等蛋白質(zhì)表達(dá)水平下降，以及促使ROS量升高等有關(guān)。此外，Qiao等[22]還應(yīng)用雞胚絨毛尿囊膜血管生成模型研究了河蚌多糖對新生血管形成的影響。這些研究表明，河蚌多糖可通過調(diào)節(jié)或增強(qiáng)機(jī)體免疫功能發(fā)揮抗腫瘤作用。

表2 河蚌多糖的提取、分離純化、單糖組成及分子質(zhì)量

2.2.2 調(diào)節(jié)免疫 近年來，河蚌多糖的免疫調(diào)節(jié)活性受到學(xué)者的高度關(guān)注。陳文星等[23]證實(shí)河蚌多糖對氫化可的松致免疫低下小鼠B淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化有增殖作用。Dai等[11]研究發(fā)現(xiàn)河蚌水溶性多糖在體內(nèi)外條件下均能明顯促進(jìn)由刀豆蛋白和脂多糖誘導(dǎo)的脾細(xì)胞增殖，并能有效提高2,4-二硝基氟苯誘導(dǎo)的遲發(fā)型超敏反應(yīng)強(qiáng)度，表明該多糖可以提高機(jī)體特異性和非特異性細(xì)胞免疫應(yīng)答。Qiao等[22, 24]報(bào)道了河蚌粗多糖和3個(gè)純化組分(HCPS-1、HCPS-2和HCPS-3)均能顯著地促進(jìn)脾細(xì)胞增殖，提高腹腔巨嗜細(xì)胞酸性磷酸酶活性，增強(qiáng)腹腔巨嗜細(xì)胞的趨化、增殖和吞噬能力，且HCPS-3的體外免疫調(diào)節(jié)活性最強(qiáng)。在此基礎(chǔ)上，Qiao等[25]利用RT-PCR分析手段首次從基因水平上揭示河蚌粗多糖能促進(jìn)環(huán)磷酰胺致免疫低下小鼠脾臟中免疫受體[Toll樣受體-4(TLR-4)、甘露糖受體(MR-1)]、細(xì)胞因子IL-6及其腫瘤壞死因子TNF-α的mRNA合成，提高脾臟和血清中TLR-4、MR-1、核轉(zhuǎn)錄因子κB(NF-κB)、IL-6和TNF-α的基因表達(dá)水平，且呈現(xiàn)劑量依賴關(guān)系；還指出粗多糖和3個(gè)純化組分對腹腔巨噬細(xì)胞MR-1和NF-κB的表達(dá)水平也隨多糖濃度增加而升高，其中以HCPS-3的上調(diào)表達(dá)最大。此外，陳晶晶[26]證明河蚌多糖可通過增加腸黏膜相關(guān)免疫細(xì)胞數(shù)量，提高腸道溶菌酶活性，促進(jìn)腸道菌群平衡，進(jìn)而增強(qiáng)羅非魚腸道黏膜免疫功能。就目前的研究現(xiàn)狀而言，河蚌多糖的免疫調(diào)節(jié)活性作用機(jī)理非常復(fù)雜，還需要進(jìn)一步深入研究。

2.2.4 其他生物活性 關(guān)于河蚌多糖的其他生物活性研究比較分散，且缺乏系統(tǒng)性，因此目前難以對其作用機(jī)制有深入的認(rèn)識。例如，陳蕾等[31]認(rèn)為河蚌多糖可能通過其抗氧化活性對四氯化碳所致肝細(xì)胞損傷提供保護(hù)作用，而新近研究[32]顯示河蚌多糖的保護(hù)機(jī)制或許與其發(fā)揮的抗炎作用有關(guān)。隨著研究的深入，發(fā)現(xiàn)河蚌多糖還具有保護(hù)大鼠腦缺血再灌注損傷[13]、抑菌[15]、鎮(zhèn)痛與抗炎[33]、抗病毒[34]等活性。

2.3 三角帆蚌蛋白及其多肽

三角帆蚌副產(chǎn)物蛋白質(zhì)含量豐富，近年來很多學(xué)者就其如何開發(fā)利用進(jìn)行了深入研究。Liu等[35]采用堿提酸沉法從蚌肉中回收蛋白質(zhì)，回收率達(dá)94.7%，其中必需和半必需氨基酸占48.9%；與大豆分離蛋白和卵蛋白相比，蚌肉蛋白質(zhì)的吸水/油性和起泡性更好，但乳化性一般。嚴(yán)如娟等[36]對蚌肉和外套膜中的可溶性蛋白進(jìn)行提取，回收率分別為73.41%和66.21%，SDS-PAGE結(jié)果顯示2個(gè)部位的水溶性蛋白圖譜較一致，而外套膜的鹽溶性蛋白條帶較多，可溶性蛋白中必需氨基酸含量為46.28%～50.46%。郭福軍[37]21-23在50 ℃、pH 6.5條件下利用木瓜蛋白酶和復(fù)合風(fēng)味蛋白酶協(xié)同酶解蚌肉5 h，蛋白質(zhì)回收率達(dá)79.32%。也有學(xué)者[38]將高壓脈沖電場技術(shù)用于蚌肉蛋白質(zhì)的制備，在20 kV/cm、脈沖數(shù)8的條件下提取2 h，提取率為77.08%。研究還顯示，酶解能使蚌肉蛋白質(zhì)溶解性提高[37]24-25；高壓脈沖電場處理既能提高蚌肉蛋白質(zhì)溶解性和乳化性，也會降低其起泡性[38]。由此可知，因制備方法不同，所得河蚌蛋白質(zhì)功能特性也各不相同。此外，有學(xué)者[39]在低溫條件下用0.3 mol/L NaCl從河蚌臟器中提取糖蛋白含量為3.763%，初步提純的3個(gè)組分也表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗氧化活力。

對河蚌多肽的研究主要集中在多肽制備、分離提純、生物活性等方面，涉及多肽活性位點(diǎn)、一級結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系等研究較少。宋亮等[40]從6種不同類型蛋白酶中確定胃蛋白酶水解得到的蚌肉多肽對血管緊張素轉(zhuǎn)化酶的抑制率最高。戴志遠(yuǎn)等[41-42]報(bào)道了在酶/底物比1.64%、pH 9.12和酶解溫度57 ℃條件下蚌肉經(jīng)堿性蛋白酶Alcalase 2.4 L水解得到的酶解產(chǎn)物量最高，用Sephadex G-50從酶解物中純化獲得分子質(zhì)量為1.3 kDa的組分顯示出良好的降血壓作用。為全面準(zhǔn)確評價(jià)蚌肉抗氧化肽的制備工藝，涂宗財(cái)?shù)萚43]以DPPH·清除率、·OH清除率及水解度為指標(biāo)，選用木瓜蛋白酶水解蚌肉，通過正交試驗(yàn)得到優(yōu)化工藝為：酶解溫度60 ℃、pH 6.5、酶解時(shí)間5 h、料液比3∶10 (g/mL)、加酶量6 000 U/g。徐兆剛[44]研究發(fā)現(xiàn)超聲波輔助中性蛋白酶酶解蚌肉制備多肽的綜合抗氧化能力強(qiáng)于普通酶解法，本就具有較強(qiáng)抗氧化活性的組分(分子質(zhì)量<3 kDa)經(jīng)Sephadex G-25純化后其還原力、自由基清除能力及對亞油酸自氧化抑制能力進(jìn)一步提高，同時(shí)還指出純化后的河蚌抗氧化肽中的疏水性氨基酸含量也有所升高。

最近，一些學(xué)者還對河蚌多肽與鈣、鋅等離子的螯合及其機(jī)理的研究產(chǎn)生濃厚興趣。為拓展河蚌多肽應(yīng)用領(lǐng)域，涂宗財(cái)?shù)萚45]提出了木瓜蛋白酶酶解制得的河蚌多肽與鈣離子的螯合工藝，在螯合時(shí)間45 min、螯合溫度35 ℃、肽鈣比4.5∶1 (g/g)、pH 9.5和固液比1∶30 (g/mL)的條件下，肽鈣螯合率為31.47%。在此基礎(chǔ)上，該研究小組[46]通過超聲波改性河蚌多肽提高了其與鈣離子的螯合能力，在超聲功率160 W、超聲溫度50 ℃、超聲時(shí)間10 min和液固比40∶1 (mL/g)的條件下，改性肽鈣中鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.04%；通過紅外光譜、掃面電鏡等檢測手段表明改性肽是以離子鍵、配位鍵等方式與鈣離子結(jié)合形成肽鈣螯合物。周龍[47]研究發(fā)現(xiàn)，在pH 7.61、螯合溫度65 ℃、多肽與鋅質(zhì)量比1.5∶1的條件下，多肽中鋅螯合率為39.82%，但該研究并未就螯合鋅是否形成進(jìn)行驗(yàn)證。劉佳彤[48]將木瓜蛋白酶酶解的蚌肉氨基酸與從蚌殼中提取的可溶鈣直接螯合制備了可食性復(fù)合氨基酸螯合鈣，在螯合溫度46 ℃、鈣源與蚌肉復(fù)合氨基酸體積比為1∶2、pH 7.1、反應(yīng)時(shí)間99 min的條件下，鈣螯合率為29.77%，通過紅外光譜也確證了螯合鈣產(chǎn)品中螯合物的存在。

2.4 其他活性成分

已有的研究主要集中在河蚌多糖、蛋白質(zhì)等生物大分子方面，然而關(guān)于小分子活性成分的研究卻不多。姚靜倩等[49-50]較系統(tǒng)地研究了河蚌水提液中除去多糖與蛋白質(zhì)后的小分子活性物質(zhì)，證明了具有抗炎活性的有效成分為甾醇類和核苷類化合物，其中核苷類化合物主要為胸腺嘧啶、尿嘧啶、次黃嘌呤、黃嘌呤和尿苷；同時(shí)還分析了石油醚萃取部分的脂肪酸含量中不飽和脂肪酸占比達(dá)45%，顯著高于飽和脂肪酸，不飽和脂肪酸以亞油酸、α-亞麻酸和花生四烯酸為主。近年來，抗菌肽的研究與應(yīng)用受到越來越多的關(guān)注[51]。新近研究[52]表明，來源于河蚌的抗菌肽是一種陽離子多肽，對細(xì)菌、真菌等具有較強(qiáng)的殺傷作用，被視為抗生素的理想替代品之一。Xu等[53]利用EscherichiacoliBL21實(shí)現(xiàn)河蚌抗菌肽(theromacin)cDNA異源表達(dá)，并發(fā)現(xiàn)該抗菌肽可能是通過破壞細(xì)菌質(zhì)膜結(jié)構(gòu)，引起細(xì)胞內(nèi)容物滲出而對革蘭氏陽性細(xì)菌產(chǎn)生抗菌作用。

3 結(jié)語

目前，國內(nèi)外圍繞蚌肉的多糖提純與生物活性、酶解制備活性肽開展的研究比較多，而對外套膜、蚌淚中組分(如蛋白質(zhì)、多糖和脂質(zhì))以及三角帆蚌副產(chǎn)物中其他小分子活性成分的研究則較少。為開發(fā)利用三角帆蚌副產(chǎn)物中活性成分提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐，建議下一步研究可從以下幾個(gè)方面加強(qiáng)或深入：① 開發(fā)高效的副產(chǎn)物回收和利用方法；② 闡明三角帆蚌多糖、活性肽的構(gòu)效關(guān)系；③ 加強(qiáng)對其他活性成分基礎(chǔ)研究；④ 開展三角帆蚌副產(chǎn)物加工關(guān)鍵技術(shù)研究，推動以其活性成分為主的功能性食品、食品添加劑與配料、醫(yī)藥原料等產(chǎn)品的創(chuàng)制及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

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Advances on bioactive compounds of by products from Hyriopsis cumingii

DONGYe1

YUTing1

WANGJian-hui2

WANGYun-xiang1

FANLi1

WANGHe1

(1.JiyangCollege,ZhejiangA&FUniversity,Shaoxing,Zhejiang311800,China; 2.HunanProvincialEngineeringResearchCenterforFoodProcessingofAquaticBioticResources,SchoolofChemistryandBiologicalEngineering,ChangshaUniversityofScienceandTechnology,Changsha,Hunan410114,China)

Triangle pearl mussel (Hyriopsiscumingii) is a superior Chinese freshwater pearl mussel species. After harvesting the pearl from the mussel large quantities of by-products are generated as waste, which includes meat, mantle and mussel tears. However, it is known that processing by-products are rich sources of nutritional substances. The present study briefly analyzed the chemical composition and characterization of mussel by-products. Especially, this paper summarized the research progress of bioactive compounds from mussel by-products such as polysaccharide, protein and peptide. Future research prospects of bioactive compounds from mussel by-products are also outlined.

Hyriopsiscumingii; bioactivity; polysaccharide; antioxidant peptide

紹興市大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目(編號：JYSXKC1601)；長沙理工大學(xué)湖南省水生資源食品加工工程技術(shù)研究中心開放基金資助項(xiàng)目(編號：2015GCZX05)；浙江農(nóng)林大學(xué)暨陽學(xué)院2014年科研發(fā)展基金項(xiàng)目(編號：JYMS1409)

董燁，女，浙江農(nóng)林大學(xué)暨陽學(xué)院在讀本科生。

王賀(1983—)，男，浙江農(nóng)林大學(xué)暨陽學(xué)院講師，博士。 E-mail:wh2989@zafu.edu.cn

2017—06—14

10.13652/j.issn.1003-5788.2017.07.044