魚皮膠原蛋白肽的制備與應(yīng)用研究進展

朱德譽，公維潔，卓先勤，杭瑜瑜，張 玉，許世桃

（海南熱帶海洋學(xué)院，海南三亞 572022）

我國是擁有豐富魚類資源的海洋國家。水產(chǎn)品多樣化需求的增加，促進了水產(chǎn)品加工產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，而在加工過程中會產(chǎn)生大量魚皮，這些魚皮通常被當(dāng)成垃圾扔掉，不僅會使環(huán)境受到污染，而且造成資源浪費。將這些魚皮加以利用，在提升水產(chǎn)品價值的同時，還可降低資源浪費和環(huán)境的污染，促進食品安全。研究表明魚皮中含有大量的膠原蛋白，經(jīng)過蛋白酶的酶解后得到蛋白肽。膠原蛋白肽具有抗氧化、美容護膚、促進鈣吸收、降血壓、保護和修復(fù)肝臟等功效，因此被廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域[1]。

1 魚皮膠原蛋白肽的結(jié)構(gòu)

膠原蛋白肽是膠原蛋白經(jīng)過酶解使其分子鏈解體、斷裂得到的一種產(chǎn)物。2個或2個以上的氨基酸脫去水分子結(jié)合形成肽，是構(gòu)成蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)片段，分子量200～300 Da，分子量較小，易于吸收。肽是蛋白質(zhì)具有多種生理效應(yīng)的分子結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。因此，當(dāng)氨基酸結(jié)構(gòu)發(fā)生改變時，肽的功效也會改變。肽的種類成千上萬種，其功能也是多樣性的。

2 魚皮膠原蛋白肽的提取方法

肽的來源主要是天然存在、人工合成和蛋白質(zhì)水解。天然存在的肽主要存在生物體內(nèi)，此類肽的提取比較困難，提取得到的肽含量很少[2]。人工合成分為化學(xué)合成、酶法合成和重組DNA技術(shù)，化學(xué)合成技術(shù)要求高、成本昂貴，實際使用價值低。蛋白質(zhì)水解主要是化學(xué)法和酶法酶解[3]。化學(xué)法主要是利用酸或堿斷開肽鍵，反應(yīng)比較激烈，得到的肽結(jié)構(gòu)會被嚴(yán)重破壞。酶解法是指蛋白質(zhì)在一定條件下水解生成肽。酶解法生成氨基酸的沒有被破壞，反應(yīng)過程比較溫和[4]。酶解法分為3種，即單酶酶解法、分步酶解法、混合酶解法[5]。劉振鋒等人[6]以魷魚為原材料，采用雙酶法提取膠原蛋白肽，通過正交試驗得到最佳提取條件為堿性蛋白酶0.3%，pH值10，溫度50℃，水解4 h，再用木瓜蛋白酶0.2%，pH值8，溫度50℃，酶解2 h，提取出的膠原蛋白肽對DPPH自由基清除率較高，多肽的轉(zhuǎn)化率也較高。王國強等人[7]以金槍魚魚皮為原材料，采用酶法提取膠原蛋白肽，利用單因素試驗和正交試驗得到最佳提取條件為復(fù)合酶料比1∶200（g∶g），料水比1∶2.5（g∶mL），溫度55℃，pH值9.0～6.5，時間4 h，提取出的膠原肽有弱苦味、焦味，還有一些腥味，得到的多肽分子量分布比較好。顧明廣等人[8]以草魚為原料，采用酶法提取膠原肽，通過單因素試驗確定酶解最優(yōu)條件為木瓜蛋白酶添加量0.75%，溫度50℃，pH值6，時間2 h，此方法提取過程使用酶量相對較小，酶解時間短，對自由基的清除率一般。劉培勇[9]以鱈魚皮為原材料，采用雙酶分步法提取鱈魚膠原肽，通過正交試驗優(yōu)化得到提取蛋白肽的最佳條件為木瓜蛋白酶在底物質(zhì)量濃度100 g/L，溫度50℃，加酶量4%，pH值8.5，時間6 h；堿性蛋白酶在底物質(zhì)量濃度80 g/L，其他條件同上，提取得到膠原蛋白肽感官品質(zhì)較好，蛋白質(zhì)的含量比較高，有較好的保水性。騰芳芳等人[10]以鱈魚魚皮為原材料，采用酶法提取鱈魚膠原肽，利用正交試驗確定酶解最優(yōu)條件為溫度50℃，時間8 h，加酶量2 000 U/g，pH值6，提取得到膠原蛋白肽量較少，但是對自由基清除效果較好。

3 魚皮膠原蛋白肽的功效

3.1 抗氧化性

自由基與人類的衰老和許多疾病相關(guān)，抗氧化劑的發(fā)展受到很多人的關(guān)注。魚皮膠原蛋白酶解后的膠原蛋白肽溶液就有抗氧化性，可以使體內(nèi)的自由基減少，可以抑制疾病和衰老。馬華威等人[11]利用鄰苯三酚自氧化法與DPPH酶標(biāo)儀法測定蛋白肽的抗氧化性，研究表明，蛋白肽對超氧陰離子自由基、DPPH自由基和羥自由基具有較好清除作用。張寒俊等人[12]利用正交試驗得到最佳條件為溫度50℃，時間3 h，加酶量0.5%，pH值為9.0，料液比1∶3，以優(yōu)化的條件制備不同酶解度的酶解液測定其抗氧化性，不同酶解液對羥自由基的清除能力不一樣，酶解度大于4%，清除率超過80%。王群等人[13]以酶法制備膠原蛋白肽測定其抗氧化性，通過響應(yīng)面試驗得到最優(yōu)工藝為加酶量1 600 U/g，pH值9.5，溫度60℃時清除率最大。

3.2 美白護膚

膠原蛋白肽具有較好的保濕、鎖水、美白等功效，因此被廣泛利用在化妝品領(lǐng)域。孔惠等人[14]通過研究酸浸-水提法提取鮭魚明膠，酶解得到蛋白肽測定其保濕與吸水性，研究表明膠蛋白肽有較好的保濕性，有一定的美白功效。劉淇等人[15]研究鱈魚膠原蛋白肽的功能，膠原蛋白中有許多極性氨基酸，酶解后得到親水基團與水分子結(jié)合，因此蛋白肽的吸水性和保水性功能?？谆莸热薣16]研究鮭魚蛋白肽通過抑制酪氨酸的活性、阻止酪氨酸生成黑色素，從而減少黑色素的生成，說明魚皮蛋白肽有一定的美白功效。

3.3 對胃和肝的保護

胃是人體的消化器官，由于生活壓力和工作壓力，許多人都有胃病。肝是人體的重要排毒器官，它能過濾人體的毒素。在人體代謝的過程會產(chǎn)生一些毒素和外來的毒物，都是在肝臟解毒。研究表明，蛋白肽對胃黏膜和肝能起到修復(fù)的作用。王志聰?shù)热薣17]試驗驗證了鱈魚膠原蛋白肽能降低胃黏膜的出血和潰瘍的指數(shù)。劉晨晨[18]通過試驗得膠原蛋白肽通過抑制TNF-α的基因表達，來調(diào)節(jié)凋亡基因和抗凋亡基因，從而來達到保護肝的效果。騰芳芳等人[10]通過試驗得出通過抗氧化和凋亡細(xì)胞的減少來保護肝。王加斌等人[19]通過試驗?zāi)z原蛋白肽對TNF-α的抑制可以減少肝細(xì)胞的凋亡和白細(xì)胞會減少氧的自由基、溶酶體酶的釋放，從而使肝得到保護。

4 結(jié)語

目前，膠原蛋白市場屬于成長階段，產(chǎn)品的功效經(jīng)過幾年的宣傳，已經(jīng)被人熟知。由于消費者對膠原蛋白的需求量增加，企業(yè)等投入科研的力度也增加，使得膠原蛋白肽的功效也不斷被挖掘。利用膠原蛋白肽功效可以在醫(yī)學(xué)、化妝品等領(lǐng)域發(fā)展，提升社會、經(jīng)濟、生態(tài)的效益。