魷魚(yú)墨功能活性研究進(jìn)展

陳文烜 胡俊 趙丹丹

(浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院食品科學(xué)研究所，浙江 杭州 310021)

魷魚(yú)是頭足類(lèi)海洋動(dòng)物中槍烏賊和柔魚(yú)的俗稱(chēng)，是重要的海洋物產(chǎn)，因味道鮮美、營(yíng)養(yǎng)豐富，深受消費(fèi)者喜愛(ài)。我國(guó)魷魚(yú)資源豐富，加工量巨大。魷魚(yú)墨是魷魚(yú)分泌的一種深黑色液體，主要化學(xué)成分是黑色素、蛋白多糖和脂質(zhì)復(fù)合體。魷魚(yú)墨是魷魚(yú)加工過(guò)程中的廢棄物，難處理、容易污染環(huán)境，成為困擾魷魚(yú)加工企業(yè)的難題。已有研究表明魷魚(yú)墨具有抗腫瘤、調(diào)節(jié)機(jī)體免疫功能、誘導(dǎo)多種細(xì)胞因子等生理活性。探明魷魚(yú)墨活性成分及其功效，是實(shí)現(xiàn)魷魚(yú)墨綜合利用的重要解決途徑。本文綜述了國(guó)內(nèi)外魷魚(yú)墨的相關(guān)研究進(jìn)展，為魷魚(yú)墨的綜合加工利用提供參考。

1 魷魚(yú)墨制備技術(shù)

黑色素的分離純化方法主要有水洗法、酶解法、酸水解法、堿水解法4種。李興旺等[1]將魷魚(yú)墨原料經(jīng)水洗、酸洗、濃酸水解去除雜質(zhì)后，添加二甲亞砜使黑色素溶解，通過(guò)加入丙酮改變?nèi)芤簶O性，使黑色素再次析出結(jié)晶，精制所得黑色素呈黑褐色，不溶于水及通常的有機(jī)溶劑，但可溶于堿、濃硫酸、二甲亞砜等。劉顯威等[2]研究了堿溶酸沉法從魷魚(yú)墨囊中提取魷魚(yú)墨黑色素，采用NaOH濃度為1.18mol·L-1、堿提液料比為17:1、酸沉pH值為1.85，魷魚(yú)墨黑色素提取率為16.69%。Guo等[3]采用超聲輔助降解法在堿性條件下制備水溶性魷魚(yú)黑色素，將魷魚(yú)墨黑色素溶于NaOH后用超聲細(xì)胞破碎儀處理1h，研究表明，超聲處理后，黑色素的單體單元被破壞，巨大的聚合物降解為較小的可溶性顆粒，但黑色素基本結(jié)構(gòu)仍然保留。袁麗等[4]通過(guò)電鏡圖片顯示黑色素微球顆粒在超聲過(guò)程中發(fā)生了爆炸，產(chǎn)生更為細(xì)小的碎片和碎末，超聲波處理后，黑色素在環(huán)己烷中的溶解性顯著增加，黑色素中蛋白質(zhì)沒(méi)有發(fā)生顯著變化，而脂質(zhì)含量顯著減少，金屬元素含量顯著降低；而袁麗等[7]另一項(xiàng)研究也表明，超聲波處理導(dǎo)致黑色素發(fā)生脫氨反應(yīng)并且破壞亞氨基與金屬離子螯合作用，但對(duì)于黑色素的特征結(jié)構(gòu)，5,6-二羥基吲哚(DHI)并沒(méi)有造成顯著影響，說(shuō)明超聲波處理可作為黑色素可溶性活性物質(zhì)萃取的有效方法。宋茹等[5]研究了蛋白酶對(duì)魷魚(yú)墨水解效果，優(yōu)化得到水解能力最強(qiáng)的胃蛋白酶水解魷魚(yú)墨的最佳酶解條件為pH1.5、溫度37℃、反應(yīng)時(shí)間5h、加酶量1.5%，胃蛋白酶水解魷魚(yú)墨的水解度大于13.50%；同時(shí)通過(guò)酶解法魷魚(yú)墨黑色素光譜特征的研究表明，魷魚(yú)墨黑色素在紫外區(qū)220nm有特征吸收,有典型的黑色素紅外吸收特點(diǎn)[6]。

2 治療缺鐵性貧血

缺鐵性貧血(IDA)是最常見(jiàn)的營(yíng)養(yǎng)問(wèn)題之一。魷魚(yú)墨黑色素是以吲哚結(jié)構(gòu)為主體的異聚物，能螯合多種金屬離子。黑色素鐵是利用其絡(luò)合特性制備的異聚物螯合鐵。

通過(guò)魷魚(yú)墨黑色素鐵(SM-Fe)的大鼠試驗(yàn)表明，補(bǔ)鐵組的肝脾中血紅蛋白(Hb)、血清鐵(SI)、血清鐵蛋白(SF)、促紅細(xì)胞生成素(EPO)含量，以及鐵含量顯著增加，且SM-Fe組的鐵生物利用度更高，副作用更少[8]。柳東等[9]研究表明，魷魚(yú)墨黑色素鐵可能誘導(dǎo)IDA模型大鼠機(jī)體產(chǎn)生骨髓細(xì)胞粒/單核細(xì)胞集落刺激因子(GM-CSF)、血清促紅細(xì)胞生成素(EPO)等造血細(xì)胞因子,促進(jìn)粒單系、紅系造血細(xì)胞的增殖分化，改善缺鐵性貧血癥狀。雷敏等[10]研究也表明，魷魚(yú)墨黑色素鐵能夠顯著提高IDA大鼠Hb、紅細(xì)胞(RBC)、紅細(xì)胞壓積(HCT)、紅細(xì)胞平均體積(MCV)和血清鐵(SI)數(shù)量,有效降低紅細(xì)胞內(nèi)游離原卟啉(FEP)濃度，顯著促進(jìn)IDA大鼠貧血癥狀的恢復(fù)?？梢?jiàn)SM-Fe可能被用作安全有效的新鐵補(bǔ)品。

陳士國(guó)等[11]研究了魷魚(yú)墨黑色素與Fe(Ⅲ)的相互作用行為，靜態(tài)吸附結(jié)果表明，黑色素在pH4.0的條件下絡(luò)合Fe(Ⅲ)最大吸附量為1.33mmol·g-1。吸附率受溫度影響較大，隨溫度上升而升高；絡(luò)合過(guò)程中羧基、羥基和亞胺基3個(gè)官能團(tuán)都參與了與金屬離子的絡(luò)合。絡(luò)合后可能因發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，致使魷魚(yú)墨黑色素結(jié)構(gòu)遭到一定的破壞。

3 抗氧化性

魷魚(yú)油墨可以提取和分離抗氧化劑。不含黑色素的墨汁(MFI)可用作電子供體，可穩(wěn)定脂質(zhì)氧化中的自由基。Tri等[12]研究表明魷魚(yú)墨中提取的MFI具有抑制自由基的能力，稀釋10倍的MFI對(duì)自由基抑制作用最高，IC50為0.34ppm。Naveen等[13]的研究表明，MFI具有較強(qiáng)的DPPH和ABTS自由基清除活性，500mg·L-1的MFI可以阻止β-胡蘿卜素-亞油酸系統(tǒng)的氧化，但其功效低于200mg·L-1的丁基羥基茴香醚(BHA)；當(dāng)MFI在90℃下進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)30min的熱處理后，其DPPH和ABTS自由基清除活性保持恒定；MW<3KDa的MFI餾分顯示出最高的抗氧化活性；可見(jiàn)MFI可以用作天然抗氧化劑，以延緩食品中的脂質(zhì)氧化。甄天元[14]的研究顯示魷魚(yú)墨黑色素組小鼠血清及肝臟中谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(GSH-PX)和總超氧化物歧化酶(SOD)活力較正常組顯著下降，丙二醛(MDA)及腦脂褐質(zhì)(LIP)含量顯著上升，魷魚(yú)墨黑色素各劑量組小鼠上述指標(biāo)顯著改善。

郭欣等[15]開(kāi)展的可溶性魷魚(yú)墨黑色素組分體外抗氧化實(shí)驗(yàn)顯示，經(jīng)過(guò)0.5mol·L-1和1mol·L-1的NaOH處理，分子量>10ku的組分具有很強(qiáng)的抗氧化性，這些組分清除超氧自由基能力遠(yuǎn)優(yōu)于商品抗氧化劑肌肽，清除羥基自由基活性與肌肽相當(dāng)。陳士國(guó)等[16]的研究表明，魷魚(yú)墨黑色素是一種活性較高的天然自由基清除劑，而魷魚(yú)墨黑色素清除超氧陰離子自由基和羥自由基的IC50值分別為0.2mg·mL-1和0.015mg·mL-1，遠(yuǎn)低于肌肽的0.53mg·mL-1和0.1mg·mL-1。而黑色素鐵分別為0.58mg·mL-1和0.83mg·mL-1，說(shuō)明黑色素鐵的自由基清除活性較黑色素低。

Ping等[17]研究了魷魚(yú)墨多糖(SIPS)的抗氧化能力及其對(duì)脫氧核糖核酸(DNA)損傷的保護(hù)作用，表明SIPS不僅淬滅了羥基自由基和DPPH，而且還顯示出強(qiáng)大的還原能力，并且抑制了由H2O2引起的羥基自由基對(duì)質(zhì)粒DNA鏈的氧化斷裂。

4 抗腫瘤

劉亮等[18]研究表明魷魚(yú)墨黑色素提取物(SIME)具有較強(qiáng)的抗腫瘤活性，SIME對(duì)人結(jié)腸癌HCT-116和前列腺癌PC-3細(xì)胞增殖的抑制作用較好，72h時(shí)IC50分別為0.144mg·mL-1和0.485mg·mL-1。江凱等[19]研究結(jié)果表明，SIME具有較強(qiáng)的抗A549腫瘤細(xì)胞的作用。Kumar等[20]發(fā)現(xiàn)魷魚(yú)墨蛋白以劑量依賴(lài)的方式對(duì)乳腺癌細(xì)胞系具有毒性，魷魚(yú)墨粗蛋白阻礙了乳腺癌細(xì)胞的生長(zhǎng)，IC50值為65.3±0.46μg·mL-1。

李麗等[21]的研究表明，經(jīng)酸法提取的魷魚(yú)墨多肽對(duì)前列腺癌DU-145和PC-3細(xì)胞有增殖抑制作用，能誘導(dǎo)DU-145和PC-3細(xì)胞凋亡。Tetsushi等[22]從魷魚(yú)墨中分離出抗腫瘤活性，其中肽聚糖和酪氨酸酶顯示出抗腫瘤活性。

5 抗菌及皮膚損傷治療

魷魚(yú)墨黑色素含有可用作抗菌劑的生物活性化合物，可以被開(kāi)發(fā)為海產(chǎn)品的天然防腐劑。R C Sari1等[23]研究表明黑色素對(duì)單核細(xì)胞增生李斯特菌和大腸桿菌的抑制區(qū)分別在2.15～6.18mm和1.84～4.69mm，屬于弱至中等抗菌活性。Lisha等[24]分析評(píng)估了魷魚(yú)墨的防腐效果和可能的機(jī)理模型，發(fā)現(xiàn)魷魚(yú)墨提取物大幅延長(zhǎng)了三棱魚(yú)的冷藏期，主要抑制了從三棱魚(yú)分離的腐爛細(xì)菌，并且證實(shí)了其抑菌范圍很廣。

Chen等[25]探索了魷魚(yú)墨多糖對(duì)H2O2引起的皮膚成纖維細(xì)胞損傷的保護(hù)作用機(jī)理，結(jié)果表明，魷魚(yú)墨多糖可有效減少NADPH氧化酶和連接蛋白43上調(diào)介導(dǎo)的成纖維細(xì)胞氧化損傷，并降低了ROS誘導(dǎo)的皮膚衰老。Na等[26]研發(fā)了一種魷魚(yú)墨多糖-殼聚糖海綿(SIP-CS)的新型傷口愈合劑，實(shí)驗(yàn)表明，SIP-CS具有海綿狀特性，有助于粘在傷口上，與殼聚糖敷料和可吸收明膠相比，止血時(shí)間更短，出血量更小；SIP-CS促進(jìn)傷口愈合的速度比脫乙酰殼多糖快，并且優(yōu)于市售燒傷膏；可見(jiàn)SIP-CS是用于快速止血，促進(jìn)燒傷/燙傷皮膚愈合并防止傷口感染的良好傷口愈合劑。陳士國(guó)等[27]對(duì)魷魚(yú)墨多糖(SIP)進(jìn)行硫酸酯化，硫酸酯化后多糖具有較好的延長(zhǎng)活化部分凝血活酶時(shí)間(APTT)和凝血酶原時(shí)間(PT)的效果，對(duì)凝血因子FⅡa和FⅩa均有顯著的抑制作用。

6 提高免疫力

環(huán)磷酰胺(CP)是一種常用的抗腫瘤和免疫抑制藥物，但會(huì)通過(guò)誘導(dǎo)睪丸中的氧化應(yīng)激而對(duì)年輕男性患者造成長(zhǎng)期或永久的生殖損害。Luo等[28]認(rèn)為魷魚(yú)墨多糖(SIP)對(duì)CP誘導(dǎo)的精子損傷和生殖有預(yù)防作用，SIP降低了CP誘導(dǎo)的小鼠對(duì)精子的化學(xué)治療損傷。Le等[29]的研究也表明，SIP可以顯著抑制CP引起的鼠精子參數(shù)、器官指數(shù)、睪丸抗氧化能力、標(biāo)記酶活性、性激素含量和組織病理學(xué)特征的負(fù)面變化。

Gu等[30]研究表明，CP誘導(dǎo)了ROS的產(chǎn)生和氧化應(yīng)激從而導(dǎo)致睪丸損傷，而SIP可以削弱氧化應(yīng)激，減弱CP誘導(dǎo)的睪丸毒性，SIP可能通過(guò)增強(qiáng)抗氧化能力在預(yù)防對(duì)男性生殖系統(tǒng)的化學(xué)療法損傷中起重要作用；在CP暴露的睪丸中，p38和Akt蛋白被顯著磷酸化，而在SIP處理的小鼠睪丸中，2種蛋白的磷酸化被抑制，SIP可能是通過(guò)這2個(gè)信號(hào)通路參與作用。Le等[31]的研究認(rèn)為，SIP可以通過(guò)Nrf2/ARE信號(hào)通路有效減弱CP相關(guān)的睪丸損傷。Gu等[32]認(rèn)為SIP作為抗氧化劑，可通過(guò)上調(diào)抗氧化劑能力和抑制CP引起的自噬來(lái)防止細(xì)胞骨架損傷。

左濤[33]的研究表明，CP對(duì)小鼠腸道生物屏障有一定的損傷作用，造成細(xì)菌總量的上升；而魷魚(yú)墨多糖的攝入可以緩解和改善腸道細(xì)菌，降低細(xì)菌的總量；魷魚(yú)墨多糖可以通過(guò)提高雙岐桿菌等有益菌和抑制擬桿菌等有害菌來(lái)調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)平衡。分泌型免疫球蛋白A(SIgA)是一種非炎癥性抗體，Zuo等[34]研究表明魷魚(yú)墨多糖可激活腸道SIgA分泌，觸發(fā)了迅速的免疫球蛋白分泌途徑,從而防止化學(xué)療法的損傷。

曹露等[35]研究結(jié)果表明，魷魚(yú)墨多糖組小腸絨毛高度明顯高于CP模型組，而小腸隱窩深度明顯低于CP模型組；魷魚(yú)墨多糖可以提高SOD活性,降低MDA含量；可見(jiàn)魷魚(yú)墨多糖保護(hù)作用與能夠提高小鼠腸道黏膜的抗氧化能力有關(guān)。Jie-Ping等[36]研究認(rèn)為魷魚(yú)墨汁提取物可以保護(hù)造血系統(tǒng)免受化學(xué)療法的傷害，魷魚(yú)墨汁提取物沒(méi)有改變骨髓的造血作用，但改善了動(dòng)物脾臟的抗氧化能力。

雷敏等[37]研究認(rèn)為，魷魚(yú)墨黑色素對(duì)機(jī)體特異性及非特異性免疫機(jī)能具有顯著調(diào)節(jié)作用。魷魚(yú)墨黑色素可顯著提高免疫低下模型小鼠的血清溶血素水平(HC50)、脾及胸腺指數(shù)、小鼠遲發(fā)性變態(tài)反應(yīng)及脾淋巴細(xì)胞增殖能力，顯著促進(jìn)小鼠NK細(xì)胞活性及巨噬細(xì)胞吞噬能力。劉治東等[38]研究也表明,魷魚(yú)墨多糖能顯著提高免疫低下小鼠的脾臟/體重比值、提高血清溶血素含量、增強(qiáng)遲發(fā)型變態(tài)反應(yīng)能力、提高腹腔巨噬細(xì)胞吞噬雞紅細(xì)胞能力和碳廓清能力；認(rèn)為魷魚(yú)墨黏多糖能提高免疫低下小鼠的體液免疫、細(xì)胞免疫和非特異性免疫功能。

7 結(jié)語(yǔ)與展望

魷魚(yú)墨作為魷魚(yú)加工的副產(chǎn)物，長(zhǎng)期以來(lái)直接被廢棄，未能得到綜合利用。研究表明，魷魚(yú)墨具有提高人體健康的多種功能活性，魷魚(yú)墨鐵可以有效改善缺鐵性貧血，魷魚(yú)墨黑色素具抗腫瘤和抗菌的功效，魷魚(yú)墨多糖對(duì)皮膚損傷有保護(hù)作用，魷魚(yú)墨是活性較高的天然自由基清除劑、具抗氧化活性；而且魷魚(yú)墨具有很高的提高免疫力活性，特別是可以顯著降低環(huán)磷酰胺造成的生殖損害。魷魚(yú)墨的功能活性正逐漸被人們所認(rèn)識(shí)和接受，對(duì)魷魚(yú)墨的綜合利用具有廣闊的市場(chǎng)前景。

未來(lái)研究應(yīng)圍繞魷魚(yú)墨活性成分的純化和功能進(jìn)一步明確等內(nèi)容開(kāi)展，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品商業(yè)化，并通過(guò)現(xiàn)代食品技術(shù)手段和加工工藝的創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)魷魚(yú)墨食品營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的提升和口感上更好的認(rèn)可度，從而為社會(huì)提供品質(zhì)優(yōu)異的魷魚(yú)墨功能性產(chǎn)品。