家畜肺綜合加工利用及其研究進(jìn)展

康 峻，王 衛(wèi)，郭 強(qiáng)，張佳敏，白 婷

（成都大學(xué)肉類加工四川省重點實驗室，四川成都 610106）

豬和牛等家畜的肺是其屠宰加工的主要副產(chǎn)物之一，以生豬和肉牛計，可占到其體重的0.74%～0.87%和1.01%～1.27%[1]。我國是肉畜生產(chǎn)和肉類消費大國，據(jù)統(tǒng)計，2017年全球豬肉總產(chǎn)量約為11 103.4×104t，牛肉產(chǎn)量約為6 155.7×104t，中國的豬肉和牛肉產(chǎn)量分別已經(jīng)達(dá)到5 350×104t和732×104t，占全球產(chǎn)量的48%和12%，意味著每年都將會有40×104t以上的豬肺，7×104t以上的牛肺產(chǎn)生[2]。豬、牛等家畜的肺含有大量的人體必需的營養(yǎng)成分，包括了脂肪、蛋白質(zhì)、鈣、磷、鐵，以及維B1，維B2等[3]。我國傳統(tǒng)食藥同源理論認(rèn)為，豬肺等肺臟味道偏甘甜，品性偏寒，可治療支氣管炎、咽喉炎，有止咳補(bǔ)虛、補(bǔ)肺之功效[4]。因此，長期以來我國家畜的肺大多是作為烹制菜肴食材，或是作為治療某些疫病和保健的輔助食品[5]。豬肺與牛肺比較，在利用上豬肺主要被用于餐飲及飼料方面，而牛肺因其體積大、易處理等特點，除了用于餐飲外更多地被用于醫(yī)藥、生化制備等。

目前，發(fā)達(dá)國家家畜肺的利用，大多是用于制作寵物飼料或生化提取，可廣泛用于工業(yè)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的制劑，而且在生化制劑提取的技術(shù)、設(shè)備，以及提取效率等方面已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)高的水平。我國將家畜肺作為食材預(yù)計僅有10%左右，不到40%是比較簡單粗放的生化材料提取或蛋白質(zhì)飼料。隨著食品資源的極大豐富和生活水平的不斷提高，作為食用將越來越少，簡單加工甚至廢棄并必將帶來一定的環(huán)境污染[6]。家畜肺最具利用價值和開發(fā)前景的是通過精深加工為高附加值產(chǎn)品，如肝素鈉、血管緊張素、轉(zhuǎn)化酶、表面物質(zhì)及懸濁液、硫酸軟骨素、抑肽酶、膠原蛋白、抗氧化肽、糖胺聚糖、組織凝血活酶、蛋白肽制、肉類香精等?，F(xiàn)將家畜肺的研究開發(fā)現(xiàn)狀進(jìn)行簡要概述。

1 制取酶類產(chǎn)品

1.1 轉(zhuǎn)化酶

血管緊張素轉(zhuǎn)化酶（ACE）又稱激肽酶Ⅱ、肽基-羧基肽酶，是一種羧基糖蛋白酶，具有調(diào)節(jié)血壓、可治療心力衰竭、Ⅱ型糖尿病和糖尿病腎病等疾病[7]。Binevski P V等人[8]對哺乳動物體內(nèi)各組織進(jìn)行了提取分析，發(fā)現(xiàn)ACE在家畜的肺部毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞中含量最高。吳瓊英等人[9]研究了豬肺中的血管緊張素轉(zhuǎn)化酶的提取，將新鮮豬肺進(jìn)行打漿并離心后，使用35%～55%飽和度的硫酸銨分級沉淀，并經(jīng)過凝膠柱層析、陰離子交換等步驟后得到ACE純品，而涂振興等人[10]對豬肺勻漿的漿液比、酶解時間、初始蛋白鹽析濃度等條件進(jìn)行優(yōu)化得出了最佳的分離純化工藝。

1.2 抑肽酶

胰蛋白抑制劑（TI）是一種重要的生化試劑，具有治療肺氣腫、急性胰腺炎、出血性休克等疾病的作用[11]；TI中的一些種類，因其對昆蟲體內(nèi)蛋白質(zhì)消化作用具有抑制性，使昆蟲非正常發(fā)育或死亡[12]，因此其具有抗病蟲害的功能，可用于農(nóng)業(yè)種植、病蟲害防治等多個方面。丁鴻等人[13]從新鮮豬肺中提取TI中的一種——抑肽酶，以新鮮豬肺為原料，Sepharose4B偶聯(lián)胰蛋白酶作為親和層析介質(zhì)，從豬肺中分離純化高比活力TI。結(jié)果表明，豬肺的TI含量為1.86 mg/kg，酶的比活力達(dá)4 593 U/mg；豬肺抑肽酶耐熱性好、對pH值敏感性低，在波長280 nm處有最大光吸收，對胰蛋白酶有很強(qiáng)的抑制作用。周師浩等人[14]從牛肺中提取出了TI，并且發(fā)現(xiàn)了以黃牛肺為原料所提取的TI酶活力較水牛肺中提取出的TI酶活力更高。

1.3 組織凝血活酶

血栓性疾病與出血性疾病的檢查日益受到臨床醫(yī)學(xué)重視，血漿凝血酶原時間測定（PT）作為檢查外源性凝血因子缺陷和監(jiān)控抗凝治療的重要項目，廣泛應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)[15]。從肺臟提取作為PT試驗的重要試劑——組織凝血活酶，將擴(kuò)大原料來源并顯著降低成本。鄧福貴等人[16]通過利用豬肺組織抽提組織凝血活酶，同時對其進(jìn)行質(zhì)量評價并用于臨床。經(jīng)對比，豬肺中提取的組織抗凝血劑，其敏感性、重復(fù)性等指標(biāo)令人滿意，穩(wěn)定性良好，來源豐富。而Chargaff E等人[17]早在1944年就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可以通過除去氣管支氣管的牛肺，加生理鹽水搗碎后于低溫下攪拌和離心后即可得到組織凝血活素，并將其加入0.5%苯酚，置于-20℃條件下防腐處理。

2 制取蛋白及肽類產(chǎn)品

2.1 膠原蛋白

膠原蛋白是一種白色或乳白色的多糖蛋白，含有少量的半乳糖、葡萄糖和大量的甘氨酸，它是細(xì)胞外基質(zhì)的主要成分[18]，約占膠原纖維固體物的85%，占體內(nèi)蛋白質(zhì)總量的25%～30%，相當(dāng)于體重的6%。膠原蛋白作為天然的生物資源，具有良好的生物相容性和生物可降解性[19]，目前膠原蛋白已經(jīng)廣泛應(yīng)用于食品、飲料、保健品、醫(yī)療產(chǎn)品、化妝品及整形等行業(yè)中。李小勇[20]發(fā)現(xiàn)豬肺是提取膠原蛋白良好的原材料，豬肺中膠原蛋白含量達(dá)到了3%以上，并確定最佳提取方法為木瓜蛋白酶結(jié)合檸檬酸法。王春煥[21]利用牛肺管，運用不同的酶提取膠原蛋白，并確定最優(yōu)方案為堿性蛋白酶pH值8.7，底物質(zhì)量分?jǐn)?shù)7%，酶量（E/S） 2%，酶解溫度34℃，酶解時間24 h。并采用了DEAE-52離子交換色譜法對提取出的膠原蛋白進(jìn)行氨基酸分析。

2.2 抗氧化肽

人體內(nèi)一切活性物質(zhì)均以肽的形式存在，決定著人體的激素、免疫、神經(jīng)和內(nèi)分泌。隨著生長老化，體內(nèi)不能合成足夠的內(nèi)源性多肽供機(jī)體使用，因此需要從動植物中提取外源性多肽。目前，大量的生物活性肽已經(jīng)應(yīng)用于食品、化妝品和醫(yī)藥行業(yè)，抗氧化肽就是其中一種[22]。張曉娟[3]研究了豬肺中的抗氧化肽的提取、分離與純化，以DPPH自由基清除率為指標(biāo)，在單因素試驗基礎(chǔ)上，通過響應(yīng)面優(yōu)化分析，得到抗氧化肽的最佳工藝條件為料液比1∶3，酶解時間6 h，酶濃度為6 500 U/g，提取率為1.29%。在此條件下DPPH自由基清除率為66.89%，粗品抗氧化肽提取率為9.78%。

2.3 蛋白肽

家畜肺中蛋白質(zhì)組分占其干質(zhì)量的70%以上，并且含有各種人體必需的氨基酸和微量元素，因此畜肺是種較好的飼料原材料[23]?？刹捎弥行缘鞍酌笇ζ溥M(jìn)行酶解，將其制備為蛋白肽，可有效緩解我國蛋白質(zhì)資源緊張的問題。經(jīng)酶解后可獲得小肽含量55%以上的畜肺蛋白肽產(chǎn)品。而畜肺生產(chǎn)小肽類蛋白飼料比起其他僅僅經(jīng)過簡單碾碎的飼料具有更容易被吸收的優(yōu)點[24]。成國祥等人[25]以豬肺提取肝素鈉后的廢液為原料，通過脫鹽、酶解、超濾膜分離、干燥等步驟可生產(chǎn)出易吸收的蛋白肽。

2.4 肉類香精

豬肺等家畜肺的利用除了提取生化制劑以外，還可制成具有濃郁的肉香，富含可溶性蛋白質(zhì)、氨基酸、多肽和呈味核苷酸，廣泛用于食品、飼料中的肉類香精[26]。目前，國內(nèi)天然肉類香精的生產(chǎn)原料主要是動物肌肉等，但原料價格高、工藝復(fù)雜，使得市場上天然肉類香精價格昂貴。我國是生豬飼養(yǎng)大國，屠宰加工的副產(chǎn)物畜肺資源極其豐富，并且價格低廉，由于畜肺中含有人體必需的多種氨基酸、微量元素、維生素等，是生產(chǎn)肉類香精的理想原料。因此，利用豬肺為主的家畜肺為原料生產(chǎn)天然肉類香精，具有廣闊的市場前景[27]。

3 制取硫酸軟骨素肝素鈉及其他產(chǎn)品

3.1 硫酸軟骨素

硫酸軟骨素在醫(yī)學(xué)上具有治療眼科疾病、消除炎癥的作用，可改善關(guān)節(jié)功能、減少關(guān)節(jié)積液的產(chǎn)生、緩解移動的摩擦和沖擊[28]。熊雙麗等人[29]研究了豬肺生化提取中丟棄肺管的利用，肺管實際上是提取硫酸軟骨素的優(yōu)質(zhì)材料。通過研究比較了不同工藝對提取硫酸軟骨素的成品最大得率的影響，發(fā)現(xiàn)采用全酶酶解工藝可得到最大得率，其得率為22.1%，然后使用乙醇沉淀、DEAE-Sepharose Fast Flow離子交換柱層析和Sephadex G-75等步驟分離純化得到純度為97%的硫酸軟骨素，并且使用紅外光譜法、紫外光譜法、核磁共振技術(shù)對得到的產(chǎn)物進(jìn)行了結(jié)構(gòu)鑒定。

3.2 肝素鈉

肝素鈉是肝素的一種鈉鹽，其功能有抗凝血、抗血栓活性、抗血脂活性、抗炎、抗活體、抗腫瘤轉(zhuǎn)移素等。在臨床醫(yī)療上可以用于治療腎滲血、清除尿毒等，也可以用于防治腦血栓、急性心肌梗塞癥、暴發(fā)性流腦敗血癥、腎炎等疾病。張昌敬等人[30]的研究表明，在豬肺的肥大細(xì)胞中含有較豐富的肝素，通過堿鹽水解法制得粗肝素，其比活為12～20 μsp/mg，然后再通過分子排阻色譜法（Sephadex G-50）分離純化可得到比活為102μsp/mg的精制肝素，此精制肝素通過紫外分析可得到與國家標(biāo)準(zhǔn)品基本一致的圖譜。而張耕[31]利用胰酶酶解結(jié)合鹽解工藝從牛肺中提取獲得了純度較高的肝素。

3.3 表面物質(zhì)及懸濁液

閆亞敏等人[32]通過研究發(fā)現(xiàn)了豬肺的表面物質(zhì)及懸濁液具有可降低肺泡表面張力、改善肺部換氣功能的作用，可用于生產(chǎn)抗非典藥物，并且基于此原理的新藥已經(jīng)進(jìn)入臨床研究。該新藥使用方便，通過人體自然呼吸就可將藥物吸入肺部，安全無痛苦。而劉明耀等人[33]利用牛肺，使用生理鹽水反復(fù)沖洗牛肺管，經(jīng)過離心、去蛋白、干燥、溶解、乳化等步驟后提取到肺表面活性物質(zhì)且測定了其理化性質(zhì)，并用于臨床治療新生兒呼吸窘迫癥，效果良好。

3.4 糖胺聚糖

由于糖胺聚糖的親水性強(qiáng)，具有保持疏松結(jié)締組織中的水分的功能，因其是多價陰離子，對K+，Na+，Ca2+，Mg2+等有較大的親和力[34]，因此能調(diào)節(jié)這些離子在組織中的分布。糖胺聚糖中的透明質(zhì)酸有很大的黏滯性，附在關(guān)節(jié)面上具有潤滑和保護(hù)作用，有促進(jìn)創(chuàng)傷愈合的作用[35]。Erlinger R[36]率先從豬肺中提取出了糖胺聚糖，并且對其組織分布進(jìn)行了分析，張曉等人[37]利用去掉氣管的豬肺，通過采用胰蛋白酶和木瓜蛋白酶聯(lián)用將糖胺聚糖提取出來，利用Q-Sepharose Fast Flow強(qiáng)陰離子交換柱層析進(jìn)行分離純化。

4 結(jié)語

畜禽是人類優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)最為重要的來源，畜禽屠宰中大宗副產(chǎn)物，如豬和牛等家畜的肺，具有很高的利用價值，作為傳統(tǒng)烹飪食材可調(diào)制出風(fēng)味各異的美味菜肴，通過現(xiàn)代生物酶解、發(fā)酵等高新技術(shù)，將其精深加工為各類高附加值產(chǎn)品，是實現(xiàn)其高效、環(huán)保、清潔利用的必然發(fā)展方向。目前，家畜肺的加工利用除傳統(tǒng)的肝素鈉、硫酸軟骨素、飼料蛋白、食用香精等產(chǎn)品外，各類酶制劑、組織凝血活酶、血管緊張素等的提取加工的研究已受到特別關(guān)注。