鱈魚皮膠原蛋白肽的制備與活性研究進展

沈楚儀 楊最素

摘要 鱈魚皮富含膠原蛋白及膠原蛋白肽，經(jīng)蛋白酶酶解獲得的膠原蛋白肽，具有分子量小、易乳化、適熱能力增加及易被腸道吸收等優(yōu)勢。主要闡述鱈魚皮膠原蛋白肽的性質(zhì)、功效等，以期為鱈魚皮膠原蛋白肽的綜合利用提供參考。

關(guān)鍵詞 鱈魚皮；膠原蛋白肽；制備；功效

中圖分類號 TS201.2+1文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 0517-6611（2018）01-0016-02

Abstract Cod skin is rich in collagen and collagen peptides. The collagen peptides obtained by protease hydrolysis have the advantages of small molecular weight， easy emulsification， increased thermal adaptability and easy absorption by intestinal tract. In this paper， the properties and efficacy of cod skin collagen peptide were mainly discussed， in order to provide reference for the comprehensive utilization of cod skin collagen peptide.

Key words Cod skin；Collagen peptide；Preparation；Efficacy

近年來，我國水產(chǎn)養(yǎng)殖、遠(yuǎn)洋捕撈及加工產(chǎn)業(yè)得到迅猛發(fā)展，鱈魚作為世界上捕撈量較大的魚品種之一，其在每年的加工過程中產(chǎn)生的魚皮量約為4萬t。鱈魚皮中含有大量的膠原蛋白，具有很好的營養(yǎng)價值，但鱈魚皮作為水產(chǎn)企業(yè)在鱈魚加工中的下腳料，常被廢棄或用于制作魚粉等低值產(chǎn)品，綜合利用水平不高，造成大量蛋白質(zhì)資源的浪費和環(huán)境壓力。鱈魚皮中富含的膠原蛋白，經(jīng)蛋白酶酶解后獲得的膠原蛋白肽，具有較好的吸水性、吸油性、保水性和起泡性，且有一定的乳化性和較低的泡沫穩(wěn)定性[1]，具有抗氧化、美容護膚、促進鈣吸收、保護急性酒精性胃黏膜、護肝等功效，可以被應(yīng)用到許多領(lǐng)域。

1 鱈魚皮膠原蛋白肽

1.1 肽的概述

蛋白肽是介于氨基酸和蛋白質(zhì)之間的一類化合物，是由2個或2個以上氨基酸分子通過肽鍵相互連接而成。蛋白肽作為蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能片段，具有較強的生理功能，也是蛋白質(zhì)具有多種生理效應(yīng)的分子結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。因此當(dāng)氨基酸的排列、結(jié)構(gòu)、數(shù)量改變時，也會伴隨蛋白肽的功能改變?，F(xiàn)代研究表明，生物活性肽是一種具有止痛、抑菌、抗疲勞、降血壓等多種生理功能的蛋白質(zhì)片段[2]。

1.2 鱈魚皮膠原蛋白肽的制備

膠原完全水解后的產(chǎn)物便是膠原蛋白，膠原的三螺旋結(jié)構(gòu)完全分離和斷裂，且不可逆[3]。膠原蛋白是由膠原或明膠經(jīng)蛋白酶降解處理后的一種產(chǎn)品，其提取的方法有膠原蛋白酸提法、堿提法、酶提法、鹽提法和水提法5種[4]，每種提取方法各有優(yōu)點及不足之處。如采用熱水法提取剛得到的膠原蛋白一般被稱為明膠，因此一般需要與酸提法結(jié)合進行。鹽法提取膠原蛋白后需要通過透析等方法進行除鹽，耗損材料較多，獲得率也較低。目前比較認(rèn)可的是酶提法，酶更具備穩(wěn)定性，而且提取條件溫和、可以調(diào)整與控制，反應(yīng)速率快，對環(huán)境沒有污染[5]。綜合多數(shù)研究表明，使用酶解法從魚皮中得到的膠原蛋白肽更具備生物活性。酶解蛋白質(zhì)產(chǎn)生活性肽是現(xiàn)今最為普遍的方法，常用的酶有胰蛋白酶、胃蛋白酶、木瓜蛋白酶、堿性蛋白酶、中性蛋白酶和復(fù)合蛋白酶等。魚皮膠原蛋白的水解依次由以下幾個步驟完成：鱈魚皮的預(yù)處理去除雜質(zhì)；選擇適宜的蛋白酶，離心，鹽析，復(fù)溶，鹽析，復(fù)溶，透析，冷凍干燥，提取膠原蛋白，制備膠原蛋白肽，對膠原蛋白肽進行分離與純化，得到精制的膠原蛋白肽[6]。董玉婷等[7]通過采用堿性蛋白酶水解鱈魚皮膠原蛋白，其酶解產(chǎn)物對羥自由基的清除活性更好。Nagai等[8]應(yīng)用胃蛋白酶從斑點觸魚皮中提取得到了酶溶性膠原蛋白，得到的膠原蛋白純度高且不會造成很大的損傷，其安全性更高，性質(zhì)也更加穩(wěn)定，因此水解相對于其他提取法更方便。

2 鱈魚皮膠原蛋白肽的功效

2.1 功效概述

鱈魚皮中提取的膠原蛋白肽具有良好的生物活性，更容易被人體吸收。根據(jù)研究顯示，魚皮膠原蛋白肽具有很多的生理功能：消化吸收率高，增強人體免疫力；美容護膚，防止皮膚老化，增強皮膚彈性；抗氧化作用，活化細(xì)胞機能；止血作用；抑制關(guān)節(jié)疼痛并能有效治療。

2.2 抗氧化性

現(xiàn)今一些疾病如動脈硬化、糖尿病及機體衰老等都是由于氧化應(yīng)激損傷與自由基代謝失調(diào)引起的。魚皮膠原蛋白肽具備良好的抗氧化作用，其安全性高，對人體無刺激，適量攝入具備抗氧化作用的物質(zhì)，可以降低體內(nèi)的自由基，幫助機體抑制疾病衰老。劉芳[9]通過以VC為標(biāo)準(zhǔn)品，以3項指標(biāo)即DPPH自由基清除率、羥自由基清除率和超氧陰離子自由基清除率為檢測指標(biāo)，綜合分析了不同分子段的鱈魚皮膠原蛋白肽的抗氧化性能，結(jié)果表明不同分子段的膠原蛋白多肽對DPPH自由基、羥自由基、超氧陰離子自由基均有較強的清除能力，且分子量大小呈反變關(guān)系。劉春娥等[5]通過研究鱈魚皮膠原蛋白酶解液，結(jié)果表明膠原多肽粗品有較好的抗氧化能力，對超氧陰離子自由基的清除作用較強。這些研究可為開發(fā)新的抗氧化劑提供科學(xué)參考，證明具有良好的開發(fā)利用前景。劉淇等[1]通過利用鱈魚皮膠原蛋白肽進行體外抗氧化試驗得出，該肽對DPPH自由基、羥自由基和超氧陰離子自由基均有一定程度的清除功效，且清除率與多肽的濃度存在明顯的劑量依賴關(guān)系。分子量<1 ku的膠原蛋白肽對DPPH自由基和羥自由基的清除力最強，當(dāng)濃度為30 mg/mL時清除率分別為84.00%和90.97%；分子量>5 ku的蛋白肽對超氧陰離子自由基清除力最強，濃度為30 mg/mL時達(dá)74.02%。張京樓[10]對鱈魚皮多肽的體外抗氧化性研究發(fā)現(xiàn)，該多肽具有較強的抗氧化活性，且具有保護DNA損傷的作用。因此認(rèn)為，從鱈魚皮中提取的膠原蛋白肽均具備氧化作用，對清除體內(nèi)自由基起到一定的作用，如能對提取的工藝條件進行優(yōu)化，建立生產(chǎn)線，則應(yīng)用前景廣闊。

2.3 美白護膚

市場上將膠原蛋白運用到美容護膚產(chǎn)品非常廣泛。李承威等[11]通過生物酶技術(shù)提取膠原蛋白肽，探討其對于皮膚保健所起到的作用得出結(jié)論：膠原蛋白肽可補充水分，降低游離脂肪酸含量，增加皮膚愈合速度。李幸[12]運用堿性蛋白酶對鱈魚皮膠原蛋白酶解，發(fā)現(xiàn)分子量越小的膠原肽體外吸濕保濕性越好，分子量小的膠原蛋白肽可以有效地修復(fù)由于衰老導(dǎo)致的皺紋、排列紊亂、松弛等現(xiàn)象。事實證明，鱈魚皮膠原肽是可以對皮膚起到保護作用的物質(zhì)，可以修復(fù)皮膚結(jié)構(gòu)功能損傷。胡立新等[13]研究魚下腳料中的膠原蛋白對皮膚的作用，表明膠原蛋白有良好的支撐力，對皮膚損傷可以很好地修復(fù)，促進細(xì)胞新陳代謝，其在美容整形方面也有一定的應(yīng)用。鱈魚皮膠原蛋白肽還有抑制黑色素的產(chǎn)生，抑制黑素細(xì)胞向角質(zhì)形成細(xì)胞的轉(zhuǎn)運具備一定的美白功能[14-15]。李昀[16]綜述了膠原蛋白在化妝品中的應(yīng)用及其研究前景，表明膠原蛋白的優(yōu)點包括營養(yǎng)性、修復(fù)性、保濕型、配伍性和親和性，膠原蛋白大大改善了皮膚活性，促進皮膚保濕，抗衰老、抗老化、去皺紋等。

2.4 促進鈣吸收

鈣是人體內(nèi)較豐富的元素之一，骨骼和牙齒含鈣量最大，其對于人體代謝、神經(jīng)系統(tǒng)的運作等都起到至關(guān)重要的作用。鈣主要通過影響骨礦物質(zhì)含量來維持骨骼的強硬度。在人的成長期、發(fā)育期和老年期中，鈣的攝入是維持和穩(wěn)定人體骨量的重要可調(diào)控因素[17]。鱈魚皮中的膠原蛋白肽作為一種海洋生物活性肽，具備更好的促鈣吸收作用。盧玉坤等[18]采用自配低鈣飼料形成缺鈣大鼠模型，通過生長試驗和鈣代謝試驗，經(jīng)測定大鼠的股骨指標(biāo)、血清指標(biāo)及鈣代謝指標(biāo)，探討不同分子量膠原多肽的促鈣吸收作用，結(jié)果表明，膠原蛋白多肽可大大促進大鼠對鈣的吸收率，鈣儲藏率也有顯著提高。

2.5 保護急性酒精性胃黏膜

近年來，大量飲酒導(dǎo)致的胃潰瘍發(fā)生率不斷增加，酒精的吸收部位主要在胃，而飲用酒精后破壞了胃黏膜屏障，成為攻擊胃黏膜的破壞因子，高濃度酒精會造成胃黏膜的急性損傷，引起胃表面上皮細(xì)胞的脫落、糜爛、潰瘍及出血等病變。王志聰?shù)萚19]以胰蛋白酶酶解得到鱈魚皮膠原蛋白和膠原蛋白肽，并經(jīng)超濾得到>8 000 Da（高分子量）、8 000～3 000 Da（中分子量）、<3 000 Da（低分子量）3個不同分子量段的膠原肽，經(jīng)灌胃用于經(jīng)酒精誘導(dǎo)的大鼠急性胃潰瘍模型，發(fā)現(xiàn)各肽段均能降低大鼠胃黏膜的出血損傷。低分子量肽與高分子量肽都能顯著降低胃潰瘍指數(shù)，高劑量的膠原蛋白與中分子量肽能極顯著降低潰瘍指數(shù)，這些結(jié)果表明，鱈魚皮膠原蛋白及其酶解多肽能降低大鼠的胃潰瘍出血和潰瘍指數(shù)，具有很好的抗酒精性胃潰瘍作用。

2.6 對化學(xué)性肝損傷的修復(fù)作用

肝是重要的消化腺，同時也是體內(nèi)重要的代謝器官，在新陳代謝的過程中起著重要作用。如受到化學(xué)性有害因素的刺激，肝容易受到損害，嚴(yán)重情況下會發(fā)生肝壞死、肝硬化甚至急性肝壞死。劉晨晨等[20]通過胰蛋白酶制備鱈魚皮膠原蛋白肽，作用于經(jīng)CCl4誘導(dǎo)的小鼠急性肝損傷模型，發(fā)現(xiàn)膠原蛋白肽能降低模型組小鼠血清中谷丙轉(zhuǎn)氨酶（ALT）、谷草轉(zhuǎn)氨酶（AST）的活性，升高肝組織勻漿中超氧化物歧化酶和谷胱甘肽過氧化物酶活性，使丙二醛含量顯著降低，改善肝的組織結(jié)構(gòu)，WB法顯示，使Bcl-2表達(dá)量增加，Bax、Cleavage Caspase-3、TNF-α蛋白的表達(dá)量降低。表明膠原蛋白肽對CCl4小鼠急性肝損傷有較明顯的保護作用。而將膠原蛋白肽作用于經(jīng)CCl4誘導(dǎo)的小鼠慢性肝損傷模型，也表明鱈魚皮膠原蛋白肽對小鼠慢性肝損傷有明顯的保護作用[21]。這些試驗結(jié)果為鱈魚皮產(chǎn)品的開發(fā)利用及在肝損傷方面的預(yù)防保護作用提供了依據(jù)。

3 小結(jié)

膠原蛋白肽具備良好的生物活性并且被廣泛應(yīng)用在多個領(lǐng)域，伴隨社會的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的更新，對膠原蛋白肽會產(chǎn)生更多的需求量。鱈魚具有極高的營養(yǎng)價值與經(jīng)濟價值，鱈魚作為海洋生物，鱈魚皮中所富含的膠原蛋白比陸生動物所含膠原蛋白具有更少的食源性危害，并且多項研究表明，魚皮膠原蛋白肽并沒有過敏反應(yīng)。提高魚副產(chǎn)品中膠原蛋白肽的利用率，不僅是對環(huán)境的美化，也是資源的一種節(jié)約形式，可提高水產(chǎn)品企業(yè)的經(jīng)濟效益。

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