水产胶原蛋白及其活性肽的研究进展
第!"卷第#期!$$%年#月水产科学
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!$$%水产胶原蛋白及其活性肽的研究进展
陈胜军，曾名勇，董士远
（中国海洋大学水产学院食品工程系，山东青岛!##$$"）
关键词：水产胶原蛋白；活性肽；高值化利用
中图分类号：5(!6%文献标识码：7文章编号：8$$"98888（!$$%）$#9$$%%9$"
目前，胶原蛋白的研究已引起人们广泛重视，水产品胶原蛋白因其独特的生理功能和物化特性而成为研究的热点。水产品加工后产生大量的废弃物，而这些废弃物是制备高蛋白食物的优良原料，而且开发利用废弃物也有利于提高水产品的附加值。从水产胶原中得到的活性肽具有独特的生理功能，如保护胃粘膜及抗溃疡作用、抗过敏、降血压、降胆固醇、抗衰老、促进伤口愈合、增强骨强度和预防骨质疏松、预防关节炎、促进角膜上皮损伤的修复和促进角膜上皮细胞的生长等多种生理活性功能。目前国外关于活性肽的研究极为活跃。本文旨在介绍从水产加工废弃物中提取胶原蛋白的开发利用现状及前景，以期进一步提高水产品的附加值，充分有效利用生物资源。
8水产胶原蛋白的特点
结构特性及组成：胶原的单体是原胶原（:;/9 ?4），是组成胶原纤维的蛋白质。通常胶原由三条多肽链构成三股螺旋结构，氨基酸的主要组成为脯氨酸，甘氨酸和丙氨酸。原胶原分子为细长的三股螺旋结构。"型胶原分子长度约"$$4@，直径约8164@，呈棒状，由三条肽链组成，有两条#（"）链，一条#（$）链，#（"）链和#（$）链只是在氨基酸顺序上有微小差异。胶原特有的左旋#链相互缠绕构成胶原的右手复合螺旋结构，这一区段称为螺旋区段，螺旋区段最大特征是氨基酸呈现（A0B C D C E）4周期性排列，其中甘氨酸（A0B）占"$F，脯氨酸（:;/）和羟脯氨酸（)BG）共占约!6F，而一般动物蛋白质中羟脯氨酸含量极微。胶原蛋白是由遗传形式所决定，其含量随种类而有显著不同。胶原对于维持游动性鱼类的肌肉结构起着重要作用。通常硬骨鱼类的胶原由"条异#链所形成的单一型杂分子#8（’），#!（’），#"（’）组成。在鱼肌肉中主要存在’型和.型胶原蛋白。在如虹鳟，沙丁鱼中，.型胶原的分解被认为是鱼肉软化的原因。鱼皮中引起关注的仅限于’型胶原，其他少数胶原还是未知的。但鱼中胶原存在的量及位置还有待研究［8］。与陆上动物相比，水产类胶原蛋白有其自身的特点。鱼明胶中的脯氨酸和羟脯氨酸的含量比动物明胶低得多，而鱼明胶中的蛋氨酸的含量却比动物明胶高得多。研究表明［!］，脯氨酸和羟脯氨酸起着连结多肽和稳定胶原的三螺旋结构的作用，脯氨酸和羟脯氨酸含量越低的胶原蛋白，其螺旋结构被破坏的温度就越低。鱼明胶中的脯氨酸和羟脯氨酸的含量比陆生动物明胶低，在生产过程中蛋白结构易于破坏，致使其蛋白的组分中几乎不存在%组分，而中低分子量的#组分含量较多，因而鱼明胶的胶凝温度比陆生动物明胶低。5=H?IJK等［"］人的研究表明，2=G=4?I?I?=L=II（日本鲈鱼）胶原的热变性温度5M为"$N，比猪皮胶原热变性温度5M"O N低O N，金枪鱼是!P1O N。胶原含量与鱼种有关，并且在同种中因不同部位，年龄，季节，营养状况而变化。以鲍鱼为例，其胶原蛋白含量夏天比冬天低，因而其质地柔软［%］。Q12=@K0=J等［6］人从黑罗非鱼和红罗非鱼的鱼皮中提取胶原蛋白，得率分别为61"PF和O1R8F，G)分别为"1P8和"1$6，粘度分别为O18!<:和"1!$<:。
!水产胶原蛋白的研究和应用
!18水产胶原蛋白的提取
胶原蛋白的制备方法根据不同的原料而多种多样。水产动物中胶原蛋白的提取方法简单的说可以分为四种：即热水浸提、酸法浸提、碱法浸提与酶法浸提等。其基本的原理都是根据胶原蛋白的特性改变蛋白质所在的外界环境，把胶原蛋白质从其他蛋白质中分离出来。在实际的提取过程中它们之间有结合，如热水浸提法，:1S/4T?;/等［#］报道，匀浆后用乙酸或柠檬酸溶胀，放在热水（%$U%! N）中浸提，即可得到胶原蛋白的水溶液，大量的
!收稿日期：!$$"C$O C$O；修回日期：!$$"C$P C8O1
作者简介：陈胜军（8PO%C），男，硕士，主要从事水产综合利用方面的研究1 万方数据
研究集中于乙酸抽提，但要生产食品级的胶，柠檬酸因不产生颜色和异味得以广泛使用；碱法提取胶原蛋白，一般的是把样品匀浆后，用!"#$浸提。%&’"("等［)］报道，用!"#$溶液多次溶胀后，再离心提取。酸法浸提，所用的酸多数为乙酸，还有的用柠檬酸、磷酸等。取样经前处理后，匀浆在低温下用酸浸提，离心即可得酸溶性胶原蛋白（*+,）。酶法提取时采用胃蛋白酶、木瓜蛋白酶和胰蛋白酶等水解，得到胃蛋白酶促溶性胶原蛋白（-+,）。."/0123等［4］人的研究表明：在日本鲈鱼中，鱼皮、鱼骨、鱼鳍中的胶原含量分别为56&78，79&:8，76&;8（干基）。
<&<水产胶原蛋白的应用
胶原蛋白属生物高分子材料，其应用领域涉及多个分支，据报道用途最多的领域是医药、化妆品、食品等方面。关于陆生的哺乳动物如猪，牛等的胶原蛋白研究较多。任维栋等［:］的研究表明猪骨胶原蛋白酶解物具有降低血压的作用，并分离提纯了对*,=有抑制作用的活性物质。王碧等［9］比较深入地阐述了从皮革废弃物中回用利用胶原蛋白的基础及前景。关静等［6>］研究了胶原蛋白用于烧伤、创伤和组织修复等方面的医疗作用。与之相比较，水产中的胶原蛋白研究较少，而近年来随着疯牛病和口蹄疫的爆发，引起了人们对使用这些来源的产品卫生及健康状况的关注，因此从水产品中提取胶原蛋白成为水产研究者研究的课题。以鱿鱼为例，鱿鱼在加工处理过程中约有458的鱿鱼头、足、内脏及表皮等废弃物产生，其中鱿鱼皮占:8? 648左右。国外有研究发现，鱿鱼皮中胶原蛋白含量较高［66］。对这些废弃物的处理，大多数工厂则采用了掩埋丢弃的方法，这不仅造成资源的极大浪费，更严重的是直接导致环境的污染。刘庆慧等［6<］研究了鲤鱼、草鱼、鲫鱼鳞的组成成分，并研究了鱼鳞胶原蛋白对动物的有关生理功能，其结果表明鱼鳞胶原蛋白具有防止实验性高胆固醇血症的形成，并且具有明显的抗衰老作用。郝林华等［64］对多棘海盘车体壁胶原蛋白进行了研究，*+,和-+,得率分别为6>&9>8和;6&748，并且是典型的胶原蛋白。目前的研究，胶原的应用主要集中在四个方面：（6）分子结构与生物材料性质。它们或以单一的胶原型构成组织，如：骨、软骨等；或以一种以上的胶原型构成组织，如：皮肤、血管等。（<）组织工程中的作用：制成动脉血管的生物假体、辅助韧带装置及人造皮肤等。（4）临床用途：各种纯化胶原产品已广泛应用于临床各科以及矫形、整形等医学美容方面。（7）制取明胶和作为制取活性肽的原料。
4水产胶原蛋白中的活性肽
近几十年来组合生物技术等高新技术的发展，使具有生物功能的低分子活性肽的开发成为水产品高值化利用领域的研究热点。有学者对肽的消化吸收机制进行了研究。*@3A3［67］进行了BCD、BCD E BCD、BCD E BCD E BCD经口服观测血中含量的实验，结果表明吸收速率和吸收量是三肽F二肽F单个氨基酸。大量研究表明，低分子活性肽具有易消化吸收的特点，目前已有多种哺乳动物来源的活性多肽和寡聚肽产品上市，如酪蛋白肽、乳清肽、血清肽、大豆肽、小麦肽、胶原肽、水产肽、玉米肽、大米肽、珠蛋白肽和谷胱甘肽等［65］。由<到6>个氨基酸通过肽键形成的直链肽称为寡肽或小肽；由肽键结合起来的多于6>个氨基酸的聚合体则称为多肽。但水产动物来源的活性多肽和寡聚肽产品很少。自从69)9年日本学者大岛等［6;］确认明胶的多肽具有降血压作用以来，相继有许多研究表明胶原多肽具有很多生理功能，特别是最近的一些报道表明胶原多肽能最大程度地发挥出胶原的各种功能。其营养及生理功能主要有以下几方面：蛋白质营养效果，其消化吸收率几乎达6>>8；保护胃粘膜以及抗溃疡作用；抑制血压上升作用；促进骨形成作用；促进皮肤胶原代谢作用。其它还有对关节炎等胶原病具有很好的预防及治疗作用。有报到［6)］将青鱼用酶处理，所得到的活性肽有抑制血小板凝结、抗肿瘤、提高免疫性等多种生理功能，可应用于保健食品和调味料中；由沙丁鱼肉水解得到的沙丁鱼肽具有降血压作用；用水溶液抽提鲣鱼内脏中的水溶性蛋白质，经自身酶解后，用膜技术进行超过滤分离和精制得到的生理活性肽具有抑制*,=的功能［65］。韩国和日本有学者进行了这方面的研究。韩国’#!E G3H G0IH等［6:］人采用复合酶解技术和膜分离技术从鳕鱼排中分离出分子量分别为4>JK*，6>JK*，5JK*和4JK*的四种肽，并证实它们分别具有良好的乳化性、抗氧化性和*,=抑制活性。$00E BL/MDLH等［69］人采用复合酶水解的方法从阿拉斯加雪鱼皮中得到了具有血管紧张素转换酶抑制作用的BCD E-NI E O0L和BCD E-NI E%0(三肽，其P,5>分别为<&;!%和6)&64!%。
已经从海洋低值鱼虾中分离出了具有抗高血压活性肽［<>］，其氨基酸序列如下：
,:肽（沙丁鱼）：O0LQOD1QR"CQBCDQR"CQOD1QBCHQ .DN；,66肽（沙丁鱼）：.DNQOD1Q+0NQ-20QPC0QOD1QBCDQ.DNQ -NIQR"CQ%0(；,:肽（金枪鱼）：-NIQ.2NQ$31QPC0QOD1Q.NSQ BCDQ*1S；,4肽（南极磷虾）：O0LQOD1Q.DN
通过酶工程技术，利用低值鱼类或水产加工的废弃物生产具有各种生理功能的活性肽，添加于食品中，可制成功能食品，提供丰富的必需氨基酸，改善食品的风味和品质。
7前景展望
胶原是动物体中含量最多的一种蛋白质。陆地上的哺乳动物如牛、猪皮等得到了较好的利用，而
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第;期陈胜军等：水产胶原蛋白及其活性肽的研究进展 万方数据
水产加工废弃物利用较少。目前全世界明胶的年产量超过!"#$%"&。但生产这些明胶的原料基本上是猪、牛皮及哺乳动物骨。由于近年来发生了’()危机。寻找猪、牛皮以外的胶原蛋白原料成为当务之急。而水产加工废弃物尤其是鱼皮是理想和现实的替代原料。来源于水产动物的胶原蛋白在一些方面明显优于猪、牛皮胶原蛋白，比如低抗原性、低过敏性、分子结构较脆弱导致酶解较容易等。目前，我们所做的研究主要集中在从水产废弃物中提取具有各种生理功能的低分子肽，以用于食品和医药。开发利用水产加工废弃物的胶原蛋白，利用先进的现代生物技术，开发胶原多肽，生产具有各种生理功能的活性肽，将对水产业的发展提供广阔的前景。
在这一领域，日本人做了很多的研究，而且很深入
［$，*，"，+，$$］
。包括不同类型胶原的提取方法，胶原的特性，现在主要集中于研究从胶原中提取活性肽，这也是目前这一领域的研究热点。其次是以
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为代表的西班牙人，他们主要研究了提取条件，如不同的酸对提取的影响，以及不同的条件
如12，盐的浓度对胶特性的影响。同时还做了胶
原的特性研究，如34，35，粘度等。韩国人
［$6，$7］
则直接从研究提取生理活性肽开始，他们已经得到了89):，而且工艺过程也比较完善。马来西亚作为一个拥有"%%%多;<海岸线的国家，也有少数人在从事这方面的研究，但仅限于胶原蛋白的提取和
性质的研究［=］
。而我国作为一个水产品大国，可以说还没有人开始这方面的研究。目前要做的就是，在参考别人已有成果的基础上，整理比较成熟的提取方案，胶原的特性，然后开始胶原活性肽的提取，以形成自己独特有效的工艺。
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