《食品科学》:鱼副产物蛋白水解物生物活性及应用研究进展

《食品科学》:鱼副产物蛋白水解物生物活性及应用研究进展

发布时间:2022-08-23 01:02:39 来源:正规华体会官网 作者:华体会网页版登录

内容简介:  水产品作为与畜禽肉类、蛋类并列的三大动物性食物,在保障全球人群营养方面发挥着重要作用。2019年全球水产品产量超2亿 t,我国水产品产量为6 450万 t,其中鱼类占60%。鱼类产品在加工过程中会产生皮、鳞、骨及内脏等副产物,约占其总质量的40%~55%。这些副产物除部分用于生产饲料、化肥外,大多被丢弃。不仅会造成大量的资源浪费,还会造成环境污染,因此,亟待开发新的有效技术对其加以利用。  鱼类加工副产物可作为生产功能食品和营养补充食品添加剂的来源。浙江工商大学海洋食品研究院的张晓頔、戴志远*根据近年来国内外研究的报道,综述了鱼副...
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  水产品作为与畜禽肉类、蛋类并列的三大动物性食物,在保障全球人群营养方面发挥着重要作用。2019年全球水产品产量超2亿 t,我国水产品产量为6 450万 t,其中鱼类占60%。鱼类产品在加工过程中会产生皮、鳞、骨及内脏等副产物,约占其总质量的40%~55%。这些副产物除部分用于生产饲料、化肥外,大多被丢弃。不仅会造成大量的资源浪费,还会造成环境污染,因此,亟待开发新的有效技术对其加以利用。

  鱼类加工副产物可作为生产功能食品和营养补充食品添加剂的来源。浙江工商大学海洋食品研究院的张晓頔、戴志远*根据近年来国内外研究的报道,综述了鱼副产物蛋白水解物的制备、生物活性及应用前景,以期为鱼副产物蛋白水解物的研究和产业化高值利用提供理论参考。

  鱼副产物蛋白水解物的制备方法分为化学法(包括酸水解、碱水解和热水解)和生物法(包括自溶法、微生物发酵法和酶解法)。化学法适用于非特定性的水解,操作简单且成本低廉,但反应过程难以控制,水解物的生物活性较低。自溶法涉及生物内源蛋白酶对自身蛋白质的作用,难以获得均质的水解产物。相对于微生物发酵法的反应设备繁琐,酶解法具有反应过程易于控制、条件温和等优点,且酶解过程无有害物质生成,产物易于分离,故酶解法是制备鱼副产物蛋白水解物最常用的方法。

  自由基是身体内的正常生理反应产生的物质。过量的自由基生成易导致机体细胞或组织损伤,进而引发衰老、癌症、心血管疾病等慢性病,也会降低免疫系统的防御能力。食品中自由基的氧化也会造成潜在的毒性,这也是食品工业和消费者关注的问题。丁基羟基苯甲醚、丁基羟基甲苯和没食子酸丙酯等合成氧化剂因其潜在的毒性,已被严格限制使用,因此人们十分关注天然来源的抗氧化剂。目前,许多研究表明鱼副产物蛋白水解物是潜在的食品抗氧化添加剂的天然来源。

  抗冻多肽是一类具有提高生物抗冻能力的小分子蛋白或蛋白质水解物,其通过不可逆地附着于冰晶特定表面来有效抑制冰晶生长、修饰冰晶形态和重结晶,具有很强的抗冻活性。传统商业抗冻剂因含有糖类故不适于肥胖人群和糖尿病人群,食源性抗冻多肽因其具有传统商业抗冻剂无法比拟的优势,近年来引起了研究人员的极大兴趣。目前,鱼源抗冻多肽的研究已较为深入。将蓝鲨皮的明胶水解物添加至鱼糜中,不但延缓了冷冻鱼糜凝胶强度的降低,还延缓了蛋白氧化,对鱼糜有一定的低温保护作用。Kao等对比7 种海水鱼不同分子质量(2 900 Da和4 000 Da)的水解物,验证了水解物的抗冻能力与分子质量呈正相关,但当抗冻蛋白分子质量超过4 000 Da时,其抗冻能力会下降。鲑鱼皮经蛋白酶水解后,分子质量大于3 kDa的多肽对多次冻融循环后的肌红蛋白具有抗冻保护作用。

  抗菌肽具有广谱抗菌特性,可快速查杀靶标,在保护宿主物种免受微生物入侵方面起重要作用。目前,致病菌的抗药性问题已严重威胁着人类的健康,寻求新型广谱性的抗菌物质是解决抗药性问题的有效途径。鱼类中提取的抗菌肽具有广泛的抗菌活性,这些抗菌肽是制药领域新抗生素开发以及食品工业中抗菌剂的潜在替代物。有研究表明,将草鱼鳞水解得到分子质量约为14.3 kDa的抗菌肽可影响菌体的生长周期,并改变其细胞膜的通透性,致使其胞内电解质和乳酸脱氢酶等不断溢出,从而抑制菌体生长。

  高血压是目前最为广泛流行的心血管疾病,合成降压药(例如卡托普利、依那普利和赖诺普利等)通过抑制ACE活性来降低动脉血压,但这些药物会产生干咳、味觉障碍和皮疹等副作用。因此,天然来源的鱼类降血压肽已成为食物来源的ACE抑制肽的最佳选择。汪雨亭等发现海洋鱼皮和淡水鱼皮胶原多肽均有较高的ACE抑制活性,半抑制质量浓度分别为1.34 mg/mL和1.52 mg/mL。将罗非鱼鳞片水解,经超滤和凝胶过滤层析分离纯化后模拟消化,发现其仍能较好地保持降血压活性。

  研究证明,鱼副产物蛋白水解物还具有其他生物活性,在制药领域已有应用。鲑鱼骨水解物具有降血糖的功效,可能成为抗高血糖药的潜在替代品。金枪鱼水解液可抑制脂肪细胞的分化,进而改善肥胖。在炎症过程中,免疫系统的活化巨噬细胞在炎症部位分泌NO自由基清除剂,降低炎症部位的NO水平,以修复组织并消除炎症。Ahn等研究发现利用鲑鱼副产物水解物可通过抑制NO、促炎细胞因子和肿瘤坏死因子的生成而达到抗炎的功效。用不同蛋白酶对阿拉斯加鳕鱼骨进行水解,结果表明胰蛋白酶水解物(分子质量低于2 000 Da)能促进小鼠脾淋巴细胞、T细胞和腹腔巨噬细胞的增殖,具有免疫调节活性。蛋白水解物的生物活性与氨基酸组成和肽序列有关,大多数具有免疫调节和抗癌活性的食源性蛋白水解物都是通过细胞培养和动物模型进行测试的,但也有少数涉及临床实验。多肽的抗增殖活性与抗氧化性相关,自由基的过度产生会导致蛋白质和DNA的氧化损伤,从而导致癌症的发生。研究表明,罗非鱼皮水解物对HaCaT细胞的生长有促进作用。

  将鱼副产物蛋白水解物添加至食品中,可提高食品营养价值、减少环境污染,并提高水产资源的综合利用率及企业利润率,具有重大的社会经济效益。蛋白质水解后产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)的暴露会产生不同程度的苦味,将其加入食品中会降低感官特性,导致水解物在食品中的添加量降低,影响其在食品工业的广泛使用。有研究表明,将2-丁醇与β-环糊精结合对鲑鱼骨脱苦效果较好,而基于水解物脱苦方法的研究仍较少,应根据苦味产生机理对现有的脱苦方法进行改进和创新,使蛋白水解物能广泛应用于食品中。

  水解物清除自由基的能力不仅受特定酶切位点的影响,还与氨基酸类型、序列结构和消化条件有关,目前,虽已获得了同时具有抗氧化活性、抗菌性、抑制ACE活性及具有其他生物活性的多肽,但该类多肽经过肠道消化吸收后是否仍能保持其生物活性,将是关系到其实际应用价值的亟待解决的关键问题。在这些明确的功能活性中,抗氧化活性、抗菌性及抑制ACE活性的研究较为透彻,而抗冻性能及抗炎、抗癌、降血糖等功效尚未得到广泛的研究。研究其在体内的代谢对了解蛋白水解物的生理功效以及相关调控机制十分重要。上述医学功效的研究多在体外进行,仍需要进一步开展体内动物实验以探究其作用机理,新兴的代谢组学作为一种技术手段可用于研究生物体组织及器官的低分子质量的化合物和代谢物,但其在蛋白水解物领域的应用甚少。利用代谢组学了解这些慢性病的发病机理以及蛋白水解物对相关过程的调控作用,可更好地研究蛋白水解物在体内的作用调节机制。

  本文《鱼副产物蛋白水解物生物活性及应用研究进展》来源于《食品科学》2021年42卷13期335-343页,作者:张晓頔,戴志远。DOI:10.7506/spkx0523-271。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

  为进一步促进动物源食品科学的发展,带动产业的技术创新,更好的保障人类身体健康和提高生活品质,北京食品科学研究院和中国食品杂志社在宁波和西宁成功召开前两届“动物源食品科学与人类健康国际研讨会”的基础上,将与郑州轻工业大学、河南农业大学、河南工业大学、河南科技学院、许昌学院于2021年11月27-28日在河南郑州共同举办“2021年动物源食品科学与人类健康国际研讨会”。欢迎相关专家、学者、企业家参加此次国际研讨会。

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