魚(yú)副產(chǎn)物蛋白水解物生物活性及應(yīng)用研究進(jìn)展

張曉頔，戴志遠(yuǎn),2,3,*

（1.浙江工商大學(xué)海洋食品研究院，浙江 杭州 310035；2.浙江省水產(chǎn)品加工技術(shù)研究聯(lián)合重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州 310035；3.海洋食品精深加工關(guān)鍵技術(shù)省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心，遼寧 大連 116000）

水產(chǎn)品作為與畜禽肉類、蛋類并列的三大動(dòng)物性食物，在保障全球人群營(yíng)養(yǎng)方面發(fā)揮著重要作用。2019年全球水產(chǎn)品產(chǎn)量超2億 t，我國(guó)水產(chǎn)品產(chǎn)量為6 450萬(wàn) t，其中魚(yú)類占60%[1]。魚(yú)類產(chǎn)品在加工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生皮、鱗、骨及內(nèi)臟等副產(chǎn)物，約占其總質(zhì)量的40%～55%[2]。這些副產(chǎn)物除部分用于生產(chǎn)飼料、化肥外，大多被丟棄。不僅會(huì)造成大量的資源浪費(fèi)，還會(huì)造成環(huán)境污染，因此，亟待開(kāi)發(fā)新的有效技術(shù)對(duì)其加以利用。

近年來(lái)，魚(yú)副產(chǎn)物作為重要的營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充來(lái)源和生物活性物質(zhì)而受到關(guān)注。在許多水產(chǎn)品加工過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)了有利用價(jià)值的魚(yú)副產(chǎn)物，包括魚(yú)油、膠原蛋白、魚(yú)露、蛋白水解物等。魚(yú)副產(chǎn)物含有豐富的蛋白質(zhì)，其能夠水解為多肽或小分子肽類，經(jīng)分離純化后得到具有某些生物活性的特定肽段，它們更具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值，并且對(duì)其進(jìn)行利用可以在一定程度上改善環(huán)境問(wèn)題，因此成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于魚(yú)副產(chǎn)物水解物的研究極為活躍，例如鮭魚(yú)胸鰭的抗炎水解產(chǎn)物[3]，黑魚(yú)（Mylopharyngodon piceus）、草魚(yú)（Ctenopharyngodon idella）、白鰱（Hypophthalmictuthys molitrix）、鳙魚(yú)（Hypophthalmichthys nobilis）和黑鯊魚(yú)皮的抗氧化水解產(chǎn)物[4-5]，羅非魚(yú)（Oreochromis niloticus）頭、骨和尾巴的降血壓水解物[6]，羅非魚(yú)鱗、鯊魚(yú)皮、太平洋鱈魚(yú)（Merluccius productus）肉、鱘魚(yú)（Acipenser schrenckii）皮的抗凍水解產(chǎn)物[7-10]以及鯖魚(yú)（Scomber scombrus）內(nèi)臟及鯽魚(yú)鱗的抗菌水解產(chǎn)物[11-12]。

因此，魚(yú)類加工副產(chǎn)物可作為生產(chǎn)功能食品和營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充食品添加劑的來(lái)源。本文根據(jù)近年來(lái)國(guó)內(nèi)外研究的報(bào)道，綜述了魚(yú)副產(chǎn)物蛋白水解物的制備、生物活性及應(yīng)用前景，以期為魚(yú)副產(chǎn)物蛋白水解物的研究和產(chǎn)業(yè)化高值利用提供理論參考。

1 魚(yú)副產(chǎn)物蛋白水解物的制備

魚(yú)副產(chǎn)物蛋白水解物的制備方法分為化學(xué)法（包括酸水解、堿水解和熱水解）和生物法（包括自溶法、微生物發(fā)酵法和酶解法）。化學(xué)法適用于非特定性的水解，操作簡(jiǎn)單且成本低廉，但反應(yīng)過(guò)程難以控制，水解物的生物活性較低[13]。自溶法涉及生物內(nèi)源蛋白酶對(duì)自身蛋白質(zhì)的作用，難以獲得均質(zhì)的水解產(chǎn)物。相對(duì)于微生物發(fā)酵法的反應(yīng)設(shè)備繁瑣，酶解法具有反應(yīng)過(guò)程易于控制、條件溫和等優(yōu)點(diǎn)，且酶解過(guò)程無(wú)有害物質(zhì)生成，產(chǎn)物易于分離[14-15]，故酶解法是制備魚(yú)副產(chǎn)物蛋白水解物最常用的方法。

由于蛋白質(zhì)的水解部位和水解程度會(huì)影響其產(chǎn)生肽段的生物利用率和功能活性，故酶種類、反應(yīng)溫度、pH值、反應(yīng)時(shí)間和酶底比（E/S）是酶解反應(yīng)的重要參數(shù)。制備蛋白水解物時(shí)通常會(huì)對(duì)上述水解條件進(jìn)行優(yōu)化，以提高其產(chǎn)量并獲得具有特定生物活性的水解物。目前，一些源自微生物的工業(yè)食品級(jí)蛋白酶（例如堿性蛋白酶和復(fù)合蛋白酶）、植物來(lái)源的酶（例如木瓜蛋白酶和菠蘿蛋白酶）和動(dòng)物來(lái)源的酶（例如胃蛋白酶和胰蛋白酶）[16]已被用于制備蛋白水解物。酶解過(guò)程中，肽鍵斷裂的數(shù)目隨著反應(yīng)溫度的升高而增加，直到達(dá)到最適溫度為止。使用氫氧化鈉或鹽酸將水解混合物調(diào)節(jié)至特定pH值，使天然蛋白構(gòu)象展開(kāi)，從而使其特定位點(diǎn)被水解。達(dá)到所需的水解度時(shí)，將水解混合物加熱到85～95 ℃并保持5～20 min或調(diào)至極端pH值使酶失活，終止酶促反應(yīng)。圖1顯示了蛋白質(zhì)水解的過(guò)程。工業(yè)中，蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物的生產(chǎn)過(guò)程可以與膜技術(shù)結(jié)合，從而降低水解結(jié)束時(shí)酶滅活相關(guān)的成本[15,17]。

圖1 蛋白質(zhì)水解示意圖Fig. 1 Schematic diagram of protein hydrolysis

蛋白質(zhì)水解后獲得的產(chǎn)物為不同分子質(zhì)量的小肽段。由于水解產(chǎn)物的復(fù)雜性，通常采用超濾或凝膠過(guò)濾層析等方法對(duì)組分進(jìn)行初步分離，再對(duì)收集的組分進(jìn)行分離純化與鑒定，以獲得生物活性較高的目標(biāo)肽段。在分離目標(biāo)活性多肽及鑒定肽鏈的氨基酸序列和結(jié)構(gòu)特征時(shí)，可將多種方法聯(lián)合使用，魚(yú)副產(chǎn)物蛋白水解物制備的工藝流程見(jiàn)圖2。顧晨濤等[18]將鯽魚(yú)魚(yú)鱗酶解后得到抗菌多肽粗酶解液，經(jīng)透析后，再依次經(jīng)葡聚糖Sephadex G-15、Sephadex G-50凝膠過(guò)濾層析和纖維素DEAE-52陰離子交換層析對(duì)其進(jìn)行分離純化，得到具有較強(qiáng)抑菌活性的蛋白水解物。有研究利用反相高效液相色譜（reversed phase high performance liquid chromatography，RP-HPLC）法和HPLC-串聯(lián)質(zhì)譜（HPLC tandem mass spectrometry，HPLC-MS/MS）法從黑鯊魚(yú)皮蛋白水解多肽中分離純化并鑒定出新型抗氧化肽[5]。此外，在研究羅非魚(yú)鱗片水解物抗凍性能時(shí)利用HPLC和650E蛋白質(zhì)純化系統(tǒng)鑒定其分子質(zhì)量[7]。其中，離子交換色譜法是根據(jù)其電荷分離水解產(chǎn)物，而凝膠過(guò)濾色譜法（在水性系統(tǒng)中）和凝膠滲透色譜法（在非水性系統(tǒng)中）則根據(jù)分子質(zhì)量進(jìn)行對(duì)其分離[19]。雖然純化的蛋白水解物產(chǎn)率低，但其工藝基本穩(wěn)定，較化學(xué)合成肽具有一定的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)[20]，并且在生物技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

圖2 魚(yú)副產(chǎn)物蛋白水解物制備的工藝流程Fig. 2 Flow chart depicting the preparation process for fish by-product protein hydrolysates

2 魚(yú)副產(chǎn)物蛋白水解物的生物活性

魚(yú)副產(chǎn)物的蛋白水解物通常具有某些生物活性，例如抗氧化活性、抗凍性能、抗菌性、降血壓、抗炎和抗癌等潛在活性。因此，從魚(yú)副產(chǎn)物中提取具有一定生物活性的蛋白水解物可能會(huì)為其帶來(lái)更廣闊的應(yīng)用前景。表1列出了部分魚(yú)副產(chǎn)物蛋白水解物的提取工藝和生物活性的研究進(jìn)展。

表1 魚(yú)副產(chǎn)物蛋白水解物的提取和生物活性研究進(jìn)展Table 1 Recent studies on the extraction and bioactive properties of fish by-product protein hydrolysates

2.1 抗氧化活性

自由基是身體內(nèi)的正常生理反應(yīng)產(chǎn)生的物質(zhì)。過(guò)量的自由基生成易導(dǎo)致機(jī)體細(xì)胞或組織損傷，進(jìn)而引發(fā)衰老、癌癥、心血管疾病等慢性病，也會(huì)降低免疫系統(tǒng)的防御能力。食品中自由基的氧化也會(huì)造成潛在的毒性，這也是食品工業(yè)和消費(fèi)者關(guān)注的問(wèn)題[31]。丁基羥基苯甲醚、丁基羥基甲苯和沒(méi)食子酸丙酯等合成氧化劑因其潛在的毒性，已被嚴(yán)格限制使用[32]，因此人們十分關(guān)注天然來(lái)源的抗氧化劑。目前，許多研究表明魚(yú)副產(chǎn)物蛋白水解物是潛在的食品抗氧化添加劑的天然來(lái)源。Lassoued等[23]用4 種蛋白酶水解刺鰩（Raja clavata）皮明膠最終獲得具有抗氧化活性的多肽，結(jié)果表明由中性蛋白酶制備的水解物抗氧化活性最高，純化后氨基酸序列為AVGAT。鮭魚(yú)皮經(jīng)胞外蛋白酶水解后的產(chǎn)物（分子質(zhì)量小于3 000 kDa）對(duì)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（HUVECs）具有抗氧化活性，可清除細(xì)胞的DPPH自由基、羥自由基和活性氧，保護(hù)細(xì)胞DNA免受氧化損傷，經(jīng)鑒定后其序列為Pro-Met-Arg-Gly-Tyr-His-Tyr[31]。堿性蛋白酶和木瓜蛋白酶水解鮭魚(yú)骨得到的水解物均有一定的抗氧化能力，但其粒徑分布有所不同，并且木瓜蛋白酶制備的產(chǎn)物苦味較低[33]。從鮭魚(yú)胸鰭水解物中分離出的八肽FLNEFLHV和從鳙魚(yú)鰓蛋白水解物中分離出富含脯氨酸三肽（Gly-X-Y）重復(fù)序列的肽段具有DPPH自由基、ABTS陽(yáng)離子自由基清除活性和Fe2＋螯合活性[26,34]。周先艷等[30]對(duì)羅非魚(yú)皮膠原蛋白進(jìn)行水解制備水解物，用Sephadex G-25凝膠柱分離純化得到3 個(gè)主要肽段，3 個(gè)肽段所含的疏水性氨基酸約占30%，具有較高的抗氧化活性。Han Jiaojiao等[35]采用MALDI-TOF/TOF-MS技術(shù)測(cè)定金槍魚(yú)的紅肌水解物的肽序列，并通過(guò)Discovery Studio軟件對(duì)比例較高的3 種多肽的功能進(jìn)行預(yù)測(cè)，小鼠實(shí)驗(yàn)證明其可提高血清和肝臟中超氧化物歧化酶和谷胱甘肽過(guò)氧化物酶含量，并降低丙二醛的含量，這與軟件分析結(jié)果一致。軟件預(yù)測(cè)和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，為鑒定水解產(chǎn)物的功能提供了新的策略。鱸魚(yú)廢水的抗氧化活性隨著生物降解的進(jìn)行而增強(qiáng)，分子質(zhì)量小于2 kDa的組分表現(xiàn)出最高抗氧化活性[36]。魚(yú)副產(chǎn)物蛋白水解物中已被鑒定的抗氧化多肽分子質(zhì)量在200～2 000 Da之間，含有5～16 個(gè)疏水氨基酸的短鏈，通常由Asp、Glu、Gly、Ala、Leu、His、Pro、Tyr、Phe和Lys組成。單個(gè)氨基酸殘基對(duì)肽的抗氧化活性的特定貢獻(xiàn)在很大程度上取決于活性氧或自由基和反應(yīng)介質(zhì)的性質(zhì)[37]。Chi Changfeng等[38]研究表明，較低平均分子質(zhì)量的肽抗氧化活性更高，它們充當(dāng)電子供體并與自由基反應(yīng)，使其成為更穩(wěn)定的物質(zhì)，可阻止氧化反應(yīng)。從魚(yú)副產(chǎn)物水解物中分離的肽是有效的抗氧化劑，可以有效地用于食品工業(yè)及其他行業(yè)。因此，魚(yú)副產(chǎn)物水解物的抗氧化肽有望用作天然抗氧化劑來(lái)代替合成抗氧化劑。

2.2 抗凍性能

抗凍多肽是一類具有提高生物抗凍能力的小分子蛋白或蛋白質(zhì)水解物，其通過(guò)不可逆地附著于冰晶特定表面來(lái)有效抑制冰晶生長(zhǎng)、修飾冰晶形態(tài)和重結(jié)晶，具有很強(qiáng)的抗凍活性[39]。傳統(tǒng)商業(yè)抗凍劑因含有糖類故不適于肥胖人群和糖尿病人群，食源性抗凍多肽因其具有傳統(tǒng)商業(yè)抗凍劑無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)引起了研究人員的極大興趣。目前，魚(yú)源抗凍多肽的研究已較為深入。將藍(lán)鯊皮的明膠水解物添加至魚(yú)糜中，不但延緩了冷凍魚(yú)糜凝膠強(qiáng)度的降低，還延緩了蛋白氧化，對(duì)魚(yú)糜有一定的低溫保護(hù)作用[40]。Kao等[41]對(duì)比7 種海水魚(yú)不同分子質(zhì)量（2 900 Da和4 000 Da）的水解物，驗(yàn)證了水解物的抗凍能力與分子質(zhì)量呈正相關(guān)，但當(dāng)抗凍蛋白分子質(zhì)量超過(guò)4 000 Da時(shí)，其抗凍能力會(huì)下降。鮭魚(yú)皮經(jīng)蛋白酶水解后，分子質(zhì)量大于3 kDa的多肽對(duì)多次凍融循環(huán)后的肌紅蛋白具有抗凍保護(hù)作用[31]。Lin Jun等[26]研究發(fā)現(xiàn)，中性蛋白酶水解鳙魚(yú)鰓蛋白得到的產(chǎn)物具有很好的抗氧化和抗凍活性，2%的添加量對(duì)魚(yú)糜的抗凍效果與糖類抗凍劑（4%）相當(dāng)，氨基酸序列分析結(jié)果表明其與天然的膠原結(jié)構(gòu)具有極高的一致性。Chen Xu等[7]從羅非魚(yú)鱗片提取的蛋白水解物熱滯活性為0.29 ℃，改善了冷凍處理后的嗜熱鏈球菌的代謝活性和細(xì)胞活力，抑制了胞內(nèi)蛋白質(zhì)和核酸的外露，具有作為新型抗凍生物肽的潛力。從鯊魚(yú)皮明膠中酶解制備的蛋白水解物，利用Sephadex G-50凝膠過(guò)濾色譜、SP-Sephadex G-25強(qiáng)陽(yáng)離子交換色譜等分離手段得到的抗凍多肽具有較高的抗凍活性，在低溫下對(duì)大腸桿菌有一定的保護(hù)作用[8]。Nikoo等[10]利用堿性蛋白酶和風(fēng)味蛋白酶從史氏鱘皮中得到兩種水解物（PH-A和PH-F），可作為抗氧化劑和冷凍保護(hù)劑添加至多次凍融的魚(yú)糜中，延緩脂質(zhì)和蛋白質(zhì)氧化，并且抑制水分子的移動(dòng)，維持魚(yú)糜中肌原纖維的結(jié)合水穩(wěn)定。魚(yú)糜在冷凍過(guò)程中，冰晶的形成會(huì)破壞肌原纖維蛋白極性基團(tuán)周圍的水合層，蛋白質(zhì)分子與結(jié)構(gòu)域之間發(fā)生疏水相互作用。肌原纖維蛋白的水合分子與親水肽的極性基團(tuán)發(fā)生相互作用，從而使與肌原纖維結(jié)合的水分子穩(wěn)定，因此親水性氨基酸是蛋白水解物具有抗凍性能的主要原因[42]。添加抗凍劑是延緩冷凍食品品質(zhì)下降的有效途徑，而抗凍多肽等新型抗凍劑是消費(fèi)者對(duì)健康生活方式及飲食習(xí)慣的必然需求。隨著全球貿(mào)易的增長(zhǎng)，冷鏈加工與冷鏈運(yùn)輸食品的需求也隨之增加，抗凍多肽作為一類新型食品添加劑，可有效減少冷凍面團(tuán)、冷凍肉和冰激凌等在運(yùn)輸和貯藏過(guò)程中冰晶的形成[43]，提高其食用品質(zhì)，同時(shí)在保存益生菌菌種方面也初有成效[7]。綜上，魚(yú)副產(chǎn)物蛋白水解物是有特定結(jié)構(gòu)域的食源性抗凍多肽的最佳替代物。

2.3 抗菌性

抗菌肽具有廣譜抗菌特性，可快速查殺靶標(biāo)，在保護(hù)宿主物種免受微生物入侵方面起重要作用[44]。目前，致病菌的抗藥性問(wèn)題已嚴(yán)重威脅著人類的健康，尋求新型廣譜性的抗菌物質(zhì)是解決抗藥性問(wèn)題的有效途徑。魚(yú)類中提取的抗菌肽具有廣泛的抗菌活性，這些抗菌肽是制藥領(lǐng)域新抗生素開(kāi)發(fā)以及食品工業(yè)中抗菌劑的潛在替代物。有研究表明，將草魚(yú)鱗水解得到分子質(zhì)量約為14.3 kDa的抗菌肽可影響菌體的生長(zhǎng)周期，并改變其細(xì)胞膜的通透性，致使其胞內(nèi)電解質(zhì)和乳酸脫氫酶等不斷溢出，從而抑制菌體生長(zhǎng)[45]。Ennaas等[11]使用復(fù)合蛋白酶水解鯖魚(yú)（Scomber scombrus）內(nèi)臟，獲得的水解物對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌無(wú)害李斯特菌（Listeria innocua）和革蘭氏陰性菌大腸桿菌（Escherichia coli）均有抑制作用。鱒魚(yú)胃蛋白酶被用來(lái)生產(chǎn)抗菌鱒魚(yú)副產(chǎn)物蛋白水解物，以防止食品污染和養(yǎng)殖水產(chǎn)的病原體侵入，其中Lys、Leu、Ala、Arg、Gly、Asn、Glu為主要氨基酸[46]。采用雙酶（堿性蛋白酶結(jié)合酸性蛋白酶）酶解鯽魚(yú)魚(yú)鱗，通過(guò)Sephadex G-25凝膠過(guò)濾色譜分離純化酶解液，制備的抗菌肽對(duì)部分細(xì)菌和真菌有一定的抑制作用，實(shí)現(xiàn)了低值原料高值化的同時(shí)也為減少魚(yú)鱗對(duì)環(huán)境的污染提供有益思路[12]。Pezeshk等[22]以黃鰭金槍魚(yú)（Thunnus albacores）內(nèi)臟為原料，用復(fù)合蛋白酶對(duì)其進(jìn)行水解，水解產(chǎn)物經(jīng)超濾分離后分子質(zhì)量小于3 000 Da的多肽抑菌率和抗氧化活性顯著高于其他組分。此外，Robert等[47]用復(fù)合蛋白酶將羅非魚(yú)的頭、骨和內(nèi)臟水解，水解產(chǎn)物的必需氨基酸含量較高，且氨基酸組成均衡，并對(duì)魯氏耶爾森菌（Yersinia ruckeri）、愛(ài)德華氏菌（Edwardsiella tarda）和巨大芽孢桿菌（Bacillus megaterium）有抗菌作用，表明羅非魚(yú)副產(chǎn)物水解物具有很好的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和抗菌活性。Chen Yeyu等[48]從達(dá)氏鱘（Acipenser dabryanus）中鑒定出3 種新型抗菌肽（cathelicidin、hepcidin、defensin），這3 種抗菌肽可能在達(dá)氏鱘的免疫系統(tǒng)特別是黏膜免疫應(yīng)答中發(fā)揮重要作用。張寧[49]利用羅非魚(yú)副產(chǎn)物作為主要營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)，加入一定量的麩皮和甘蔗渣作為通氣物質(zhì)，接入納豆芽孢桿菌（Bacillus natto）NT-6進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵，獲取的抗菌脂肽和活性小肽有望成為優(yōu)質(zhì)的飼料添加劑。通過(guò)分析抗菌肽的氨基酸序列發(fā)現(xiàn)，抗菌肽通常含有12～50 個(gè)氨基酸殘基，主要由Ala、Ile、Gly、Pro等疏水性氨基酸組成，且疏水結(jié)構(gòu)域一般超過(guò)50%。部分具有抗菌活性的水解物是由3 個(gè)重復(fù)的四肽序列構(gòu)成，這些重復(fù)序列對(duì)革蘭氏陰性、陽(yáng)性細(xì)菌和真菌的產(chǎn)生具有一定的抑菌作用，故將這些活性肽作為食品抗菌肽值得進(jìn)一步研究[50]。與市面上現(xiàn)有的抗生素相比，抗菌肽不僅能夠高效殺死細(xì)菌，而且對(duì)部分腫瘤細(xì)胞也具有抑制作用，且大多數(shù)抗菌肽有良好的水溶性及穩(wěn)定性，不易產(chǎn)生耐藥性，生產(chǎn)成本低[51]。目前，抗菌肽在醫(yī)藥、食品、水產(chǎn)養(yǎng)殖等領(lǐng)域已經(jīng)有了一定的應(yīng)用，尤其在水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域取得了較好的成果?？咕木哂袕V譜抗菌性，與抗生素相比具有獨(dú)特的抗菌機(jī)理，其殺菌原理主要是對(duì)細(xì)菌細(xì)胞膜進(jìn)行物理性破壞。在水產(chǎn)養(yǎng)殖過(guò)程中使用抗菌肽不易產(chǎn)生耐藥性菌株，具有調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)平衡及某些生長(zhǎng)因子的表達(dá)、激活機(jī)體相關(guān)的信號(hào)通路、調(diào)節(jié)其非特異性免疫功能等作用[52-53]，可提高水產(chǎn)動(dòng)物的生產(chǎn)性能并改善其生長(zhǎng)品質(zhì)[54]；因此，抗菌肽正逐漸成為替代抗生素的新型抗菌藥物而用于水產(chǎn)養(yǎng)殖中。魚(yú)副產(chǎn)物來(lái)源廣泛，其制備的抗菌肽成本低廉，作為一種潛在的抗菌肽來(lái)源在開(kāi)發(fā)天然抗菌藥物、食品防腐保鮮和水產(chǎn)養(yǎng)殖等方面具有很大的潛力，為食品安全和人類健康開(kāi)辟了新的方向。

2.4 血管緊張素I轉(zhuǎn)化酶抑制活性

高血壓是目前最為廣泛流行的心血管疾病，合成降壓藥（例如卡托普利、依那普利和賴諾普利等）通過(guò)抑制ACE活性來(lái)降低動(dòng)脈血壓[55]，但這些藥物會(huì)產(chǎn)生干咳、味覺(jué)障礙和皮疹等副作用[56]。因此，天然來(lái)源的魚(yú)類降血壓肽已成為食物來(lái)源的ACE抑制肽的最佳選擇。汪雨亭等[25]發(fā)現(xiàn)海洋魚(yú)皮和淡水魚(yú)皮膠原多肽均有較高的ACE抑制活性，半抑制質(zhì)量濃度分別為1.34 mg/mL和1.52 mg/mL。將羅非魚(yú)鱗片水解，經(jīng)超濾和凝膠過(guò)濾層析分離純化后模擬消化，發(fā)現(xiàn)其仍能較好地保持降血壓活性[57]。Intarasirisawat等[58]用堿性蛋白酶水解鰹魚(yú)籽，發(fā)現(xiàn)經(jīng)分離純化后序列為Met-Leu-Val-Phe-Ala-Val的六肽顯示出最高的ACE抑制活性，盡管該六肽的ACE抑制活性比卡托普利弱，但其可能成為潛在的降血壓功能性食品。ACE抑制肽C端活性位點(diǎn)的結(jié)構(gòu)域是疏水性的，所以水解物中疏水性氨基酸的含量決定了其抑制ACE活性的強(qiáng)弱[59]。由于每種蛋白酶具有其特定的酶切位點(diǎn)，因此選擇適宜的蛋白酶進(jìn)行水解，將會(huì)有效提高ACE抑制肽的得率[60]。堿性蛋白酶具有廣泛的特異性酶切位點(diǎn)，能夠?qū)he、Leu、Trp和Tyr的C末端進(jìn)行酶切，其酶解產(chǎn)生的C末端通常帶有疏水性氨基酸。Ahn等[61]使用6 種蛋白酶水解鮭魚(yú)胸鰭，結(jié)果表明堿性蛋白酶水解產(chǎn)物具有最高的抑制ACE活性，并鑒定了其肽段為Val-Trp-Asp-Pro-Pro-Lys-Phe-Asp、Phe-Glu-Asp-Tyr-Val-Pro-Leu-Ser-Cys-Phe和Phe-Asn-Val-Pro-Leu-Tyr-Glu，其中C末端的Phe、Leu和Tyr殘基在抑制ACE活性中起重要作用。水解物的活性和功能與其分子質(zhì)量、濃度和疏水性有關(guān)，分子質(zhì)量較低的多肽表現(xiàn)出更好的抗氧化活性和降血壓活性[24]，經(jīng)消化蛋白酶處理后的墨魚(yú)蛋白水解物仍有抑制ACE活性，表明該肽段對(duì)胃腸道消化具有一定的抵抗力[62]。另外，經(jīng)凝膠過(guò)濾的魚(yú)蛋白水解物氨基酸序列表明，大量的必需氨基酸和芳香族氨基酸殘基具有高ACE抑制活性，但是應(yīng)該通過(guò)開(kāi)展體內(nèi)實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)一步證明水解產(chǎn)物在體內(nèi)的降血壓作用[63]。從魚(yú)副產(chǎn)物中發(fā)現(xiàn)的抗菌多肽為食品安全和人類健康開(kāi)辟了新的方向，魚(yú)副產(chǎn)物水解物具有成為功能性食品和食品補(bǔ)充劑活性成分的巨大潛力。

2.5 其他活性

研究證明，魚(yú)副產(chǎn)物蛋白水解物還具有其他生物活性，在制藥領(lǐng)域已有應(yīng)用。鮭魚(yú)骨水解物具有降血糖的功效，可能成為抗高血糖藥的潛在替代品[64]。金槍魚(yú)水解液可抑制脂肪細(xì)胞的分化，進(jìn)而改善肥胖[65]。在炎癥過(guò)程中，免疫系統(tǒng)的活化巨噬細(xì)胞在炎癥部位分泌NO自由基清除劑，降低炎癥部位的NO水平，以修復(fù)組織并消除炎癥[66-67]。Ahn等[68]研究發(fā)現(xiàn)利用鮭魚(yú)副產(chǎn)物水解物可通過(guò)抑制NO、促炎細(xì)胞因子和腫瘤壞死因子的生成而達(dá)到抗炎的功效。用不同蛋白酶對(duì)阿拉斯加鱈魚(yú)骨進(jìn)行水解，結(jié)果表明胰蛋白酶水解物（分子質(zhì)量低于2 000 Da）能促進(jìn)小鼠脾淋巴細(xì)胞、T細(xì)胞和腹腔巨噬細(xì)胞的增殖，具有免疫調(diào)節(jié)活性[29]。蛋白水解物的生物活性與氨基酸組成和肽序列有關(guān)，大多數(shù)具有免疫調(diào)節(jié)和抗癌活性的食源性蛋白水解物都是通過(guò)細(xì)胞培養(yǎng)和動(dòng)物模型進(jìn)行測(cè)試的，但也有少數(shù)涉及臨床實(shí)驗(yàn)[69]。多肽的抗增殖活性與抗氧化性相關(guān)，自由基的過(guò)度產(chǎn)生會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)和DNA的氧化損傷，從而導(dǎo)致癌癥的發(fā)生[70]。研究表明，羅非魚(yú)皮水解物對(duì)HaCaT細(xì)胞的生長(zhǎng)有促進(jìn)作用[28]。Kim等[71]研究發(fā)現(xiàn)阿拉斯加狹鱈皮水解物體外抗氧化活性與促進(jìn)細(xì)胞增殖之間呈正相關(guān)。為了滿足消費(fèi)者不斷增長(zhǎng)的需求，制藥和化妝品領(lǐng)域的研究人員正在開(kāi)發(fā)新的具有生物活性和生物相容性的抗衰老化合物，研究表明分子質(zhì)量小于500 Da的小分子能夠穿透角質(zhì)層的皮膚滲透屏障，在化妝品中成為被廣泛使用的多肽[72]。游麗君[73]研究發(fā)現(xiàn)，泥鰍水解物除具有抗氧化活性外，還有抗疲勞及抗癌功效。不僅如此，羅非魚(yú)皮膠原蛋白水解物可顯著降低血清及肝臟中丙二醛的含量，抑制由D-半乳糖誘導(dǎo)的小鼠衰老，在抗衰老方面具有較好的應(yīng)用潛力[30]。以鮐魚(yú)為原料制備多肽，采用體外化學(xué)模型和動(dòng)物模型評(píng)價(jià)目標(biāo)肽段的抗氧化活性和抗疲勞功效，結(jié)果表明兩者有很好的正相關(guān)性[74]。黑線鱈魚(yú)皮水解物對(duì)UVB輻射損傷具有顯著的光損傷保護(hù)作用[21]。最新研究表明，金槍魚(yú)卵水解液多肽能減少UVB處理誘導(dǎo)的HaCaT細(xì)胞凋亡，并改變Keap1/Nrf2-ARE途徑的轉(zhuǎn)錄，抑制促炎性細(xì)胞因子的釋放，增加糞便中3-吲哚丙酸和短鏈脂肪酸的含量，調(diào)節(jié)腸道菌群的組成[27]。盡管魚(yú)副產(chǎn)物衍生的水解物對(duì)于疾病的預(yù)防和治療具有潛在的價(jià)值，但迄今為止上述活性尚未得到廣泛研究。

3 結(jié) 語(yǔ)

將魚(yú)副產(chǎn)物蛋白水解物添加至食品中，可提高食品營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、減少環(huán)境污染，并提高水產(chǎn)資源的綜合利用率及企業(yè)利潤(rùn)率，具有重大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。蛋白質(zhì)水解后產(chǎn)生含有疏水性氨基酸的多肽，在C末端疏水性氨基酸（包括Trp、Phe、Iso、Try、Val和Leu）的暴露會(huì)產(chǎn)生不同程度的苦味[75]，將其加入食品中會(huì)降低感官特性[76]，導(dǎo)致水解物在食品中的添加量降低，影響其在食品工業(yè)的廣泛使用。有研究表明，將2-丁醇與β-環(huán)糊精結(jié)合對(duì)鮭魚(yú)骨脫苦效果較好[77]，而基于水解物脫苦方法的研究仍較少，應(yīng)根據(jù)苦味產(chǎn)生機(jī)理對(duì)現(xiàn)有的脫苦方法進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，使蛋白水解物能廣泛應(yīng)用于食品中。

水解物清除自由基的能力不僅受特定酶切位點(diǎn)的影響，還與氨基酸類型、序列結(jié)構(gòu)和消化條件有關(guān)[78]，目前，雖已獲得了同時(shí)具有抗氧化活性、抗菌性、抑制ACE活性及具有其他生物活性的多肽，但該類多肽經(jīng)過(guò)腸道消化吸收后是否仍能保持其生物活性，將是關(guān)系到其實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題[79]。在這些明確的功能活性中，抗氧化活性、抗菌性及抑制ACE活性的研究較為透徹，而抗凍性能及抗炎、抗癌、降血糖等功效尚未得到廣泛的研究。研究其在體內(nèi)的代謝對(duì)了解蛋白水解物的生理功效以及相關(guān)調(diào)控機(jī)制十分重要。上述醫(yī)學(xué)功效的研究多在體外進(jìn)行，仍需要進(jìn)一步開(kāi)展體內(nèi)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)以探究其作用機(jī)理[80]，新興的代謝組學(xué)作為一種技術(shù)手段可用于研究生物體組織及器官的低分子質(zhì)量的化合物和代謝物，但其在蛋白水解物領(lǐng)域的應(yīng)用甚少。利用代謝組學(xué)了解這些慢性病的發(fā)病機(jī)理以及蛋白水解物對(duì)相關(guān)過(guò)程的調(diào)控作用，可更好地研究蛋白水解物在體內(nèi)的作用調(diào)節(jié)機(jī)制。目前，仍有大量的魚(yú)副產(chǎn)物未得到充分利用，更充分地挖掘魚(yú)副產(chǎn)物的可利用價(jià)值，探究其更廣泛的生物活性，將成為近年來(lái)魚(yú)副產(chǎn)物的研究熱點(diǎn)和食品加工領(lǐng)域的前沿。