水產(chǎn)生物膠原的研究現(xiàn)狀及開發(fā)前景

◎ 趙海婷，朱曉強(qiáng)，黃乃進(jìn)，張 曉，郭 剛

（諾一邁爾（山東）醫(yī)學(xué)科技有限公司，山東 濰坊 261061）

海洋覆蓋了地球表面的70%以上，其物種約占全球生物多樣性總量的一半，因此海洋生物是可開發(fā)利用的巨大資源。魚類、蝦類、海藻、水母等生物提供了豐富的膠原，是制備膠原蛋白的理想來源[1]。水產(chǎn)生物膠原因其自身廣泛的原料來源基礎(chǔ)和特有的生物結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)成為膠原研究新的前沿?zé)狳c(diǎn)，具有廣泛而深厚的科學(xué)研究前景。

1 水產(chǎn)生物膠原的提取方式

膠原的常規(guī)提取方式主要有熱提取、酸提取、堿提取、酶法以及結(jié)合法提取等，在實(shí)際操作過程中要根據(jù)具體情況進(jìn)行提取方式的合理選擇。

1.1 魚鱗膠原的提取

魚鱗中主要含有膠原蛋白、脂肪、硬蛋白及多種維生素等有機(jī)成分，無機(jī)成分主要包含羥基磷灰石和礦物鹽類，是一類天然骨質(zhì)衍生物。陳鐵壁[2]在優(yōu)化脫鈣、酶法、混酸法提取基礎(chǔ)上，進(jìn)行草魚魚鱗膠原蛋白的酸酶分布提取。脫鈣工藝的鹽酸濃度1.0 mol/L，料液比為8∶100（g/mL），溫度20 ℃，反應(yīng)時(shí)間1.0 h；酶法最佳提取條件：胃蛋白酶450 U/g，提取時(shí)間72 h，溫度30 ℃，提取率為45.26%；混合酸提取料液比為1 ∶34（g/mL），提取率為48.14%。趙丹[3]利用超聲波提取鯉魚魚鱗膠原蛋白，料液比1 ∶11 g/mL，超聲處理121 min，溫度92 ℃，超聲功率300 W，膠原得率為48.58%。

1.2 魚骨膠原的提取

魚骨中主要含有可以加強(qiáng)細(xì)胞代謝和防止機(jī)體衰老的膠原、骨膠原及硫酸軟骨素，以及多種重要的必需脂肪酸及大量的鈣磷鹽等物質(zhì)。葉韜[4]在酸性條件下利用胃蛋白酶提取羅非魚魚骨膠原，料液比1 ∶30（g/mL），酶加入量200 U/g，乳酸溶液pH 2.6，提取時(shí)間24 h，溫度30 ℃，膠原得率為12.76%。何云[5]采用酶法制備鮟鱇魚骨膠原，酶加入量6%，pH1.0，提取時(shí)間4 h，溫度40 ℃，提取率為43.06%。嚴(yán)秋萍[6]采用超聲波輔助酸法，進(jìn)行齊口裂腹魚骨膠原蛋白提取，料液比75 ∶1（mL/g），溫度30 ℃，超聲處理20 min，提取時(shí)間48 h，提取率為6.91%。

1.3 魚皮膠原的提取

鮮雪梅[7]使用雙酶法和超聲-雙酶法提取鯽魚魚皮膠原蛋白，料液比為1 ∶10（g ∶mL），超聲60 min，2 種蛋白酶加入量為4 000 U/g，酶解溫度45 ℃的反應(yīng)條件下，提取率為14.70%。使用雙酶法在料液比例為1 ∶15（g ∶mL），2 種蛋白酶加入量為4 000 U/g，酶解溫度50 ℃的反應(yīng)條件下，提取率為10.53%。王正云[8]采用超聲波輔助酶法進(jìn)行青魚魚皮膠原蛋白的提取，酶加入量100 U/g，pH7.5，超聲處理50 min，酶解溫度40 ℃，提取率達(dá)45.3%。王錫念[9]以鮟鱇魚的魚皮為原料，采用超聲-雙酶法和雙酶法提取膠原蛋白。堿性蛋白酶和風(fēng)味蛋白酶加入量分別為5 U/mg 和3 U/mg，酶解時(shí)間5 h，溫度50 ℃，超聲70 min，提取率為（8.86±0.64）%；雙酶法最佳條件為：堿性蛋白酶和風(fēng)味蛋白酶加入量均為5 U/mg，pH8.0，溫度55 ℃，提取率為（4.55±0.20）%。

2 水產(chǎn)生物膠原的應(yīng)用

2.1 醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用

Sun L L[10]以羅非魚皮為原料，制備膠原蛋白止血海綿。以股動(dòng)脈和肝臟出血模型來評(píng)價(jià)海綿的止血性能。實(shí)驗(yàn)表明，海綿具有良好的生物相容性，對(duì)成纖維細(xì)胞的增殖有顯著促進(jìn)作用，在止血實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)較好的凝血性能和止血效果。

陳玥[11]以鯉魚魚鱗為原料提取膠原，制備醫(yī)用止血海綿。通過機(jī)械損傷制造尾和肝臟的出血模型。結(jié)果顯示，膠原蛋白止血海綿可顯著減少尾部出血時(shí)間與出血量。

2.2 食品領(lǐng)域中的應(yīng)用

膠原蛋白早期用于制造香腸、火腿腸等食品的包裝膜，具有抗氧化性，保持食物的新鮮等功能。在食品添加劑領(lǐng)域可用作穩(wěn)定劑、乳化劑、發(fā)泡劑等，在啤酒制造過程中，膠原蛋白可作為澄清劑，使啤酒中的一些物質(zhì)與膠原緊密結(jié)合[12]。

張欣欣[13]以金槍魚皮膠原蛋白和殼聚糖制備復(fù)合膜，進(jìn)行豬肉保鮮實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果顯示，對(duì)照組和膠原蛋白復(fù)合膜組豬肉的揮發(fā)性鹽基氮、pH 值、細(xì)菌總數(shù)均隨儲(chǔ)存時(shí)間的延長呈上升趨勢(shì)，但是復(fù)合膜包裹組的增加速率顯著低于對(duì)照組，并且包裹后豬肉硬度和彈性、色度、感官指標(biāo)等均優(yōu)于對(duì)照組。

李星等[14]將膠原蛋白粉添加到香腸配料中，可以減少其水分的蒸發(fā)，使香腸保持較低的水分活度，水分含量和產(chǎn)率分別提高了19.90%和8.33%，同時(shí)還增加了蛋白質(zhì)含量，改善了產(chǎn)品嫩度，使得香腸既有營養(yǎng)口感又好。

2.3 化妝品領(lǐng)域中的應(yīng)用

李幸[15]以鱈魚皮膠原蛋白為原料，蛋白酶水解得到多肽水解液，在小鼠頸部和背部進(jìn)行D-半乳糖的皮下注射，制造衰老、干燥的皮膚模型，實(shí)驗(yàn)表明，膠原多肽可提高小鼠皮膚中的羥脯氨酸、透明質(zhì)酸及水分含量，補(bǔ)水功效顯著。

王靜鳳[16]研究魷魚皮膠原蛋白多肽對(duì)小鼠酪氨酸酶活性、酪氨酸酶基因表達(dá)及B16 黑素瘤細(xì)胞黑素含量的影響。結(jié)果顯示，魷魚皮膠原蛋白多肽能抑制酪氨酸酶活性，下調(diào)酪氨酸酶基因表達(dá)，并明顯降低B16 黑素瘤細(xì)胞黑素的含量。

3 總結(jié)與展望

近年，我國水產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展相當(dāng)迅速，每年水產(chǎn)捕撈加工產(chǎn)生大量廢棄物，對(duì)這部分廢棄物進(jìn)行處理再利用，既充分利用了資源，又可產(chǎn)生可觀的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，且對(duì)保護(hù)環(huán)境有深遠(yuǎn)意義。

膠原的研發(fā)、轉(zhuǎn)化、政策導(dǎo)向均已處于突破邊緣，有望成為繼殼聚糖、海藻酸之后的第三大類水產(chǎn)生物醫(yī)用材料，替代陸地哺乳動(dòng)物源性膠原產(chǎn)品用于醫(yī)學(xué)臨床及大健康領(lǐng)域。目前，水產(chǎn)膠原蛋白的提取技術(shù)尚不完善，需要在探究的過程中與實(shí)際相結(jié)合，在生產(chǎn)過程中不斷進(jìn)行完善，以此提高產(chǎn)品質(zhì)量，形成大規(guī)模、產(chǎn)業(yè)化研究，為我國水產(chǎn)品行業(yè)的發(fā)展提供更加光明的未來。