史氏鱘魚軟骨提取物提取工藝及促創面愈合的研究

饒秋華，羅土炎，曹治云，羅 欽，李弈君，王少珍，張志燈

(1.福建省農業科學院農業質量標準與檢測技術研究所,福建省精密儀器農業測試重點實驗室 350003； 2.福建中醫藥大學中西醫結合研究院；3.福建出入境檢驗檢疫局檢驗檢疫技術中心)

鱘魚是世界上唯一生活在水中的活化石，是所有魚類中營養價值最高的一種魚類。目前，中國是鱘魚養殖最多、分布最廣、總產量最高的國家，鱘魚全身遍布軟骨，鱘魚頭、脊索及鰭中含有的軟骨約占體重的10%。軟骨又稱明骨、魚腦，是軟骨魚類鱘魚、鯊魚特有的組織，除供食用外，還具有獨特的保健藥用功效。本草拾遺記載：鯊魚翅、鱘魚骨，食之明目壯陽、延年益壽。軟骨組織中含豐富的硫酸軟骨素(Chondroitin Sulfate，以下稱“CS”)，它是一種酸性黏多糖(糖胺多糖)，具有降血脂、抗動脈硬化、消炎鎮痛、恢復關節活動能力、增強人體軟骨彈性、抗衰老、耐疲勞等功效，因此軟骨提取物是一種很好的藥用來源[1-2]。

創面是正常皮膚(組織)在外界致傷因子， 如外科手術、外力、熱、電流、化學物質、低溫，以及機體內在因素，如局部血液供應障礙等作用下所導致的損害。常伴有皮膚完整性破壞、一定量正常組織丟失和皮膚正常功能受損。每年全國受交通事故、意外跌落、動物咬傷、外科手術、戰爭等因素導致的創傷人群多達數百萬人，創傷成為不可忽視的疾病。因此，促進創面愈合就成為創傷防治的重要手段[3]。目前，用于創面愈合的藥物主要有維生素類，如維生素C、維生素B12、維生素B2、維生素B6、泛酸等；微量元素類，如鋅制劑類；中藥等有效成分，如七葉皂苷鈉、殼聚糖等。然而上述產品獲得過程復雜，需要不斷地提取和純化，生產成本高[4]。本研究從飼養史氏鱘魚(主要產品為魚子醬)的副產物——軟骨提取物具有消炎鎮痛功效的角度出發，探討鱘魚軟骨提取物對促創面愈合的功效，對進一步研究其生理功能和開拓鱘魚軟骨素應用市場具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 供試材料

1.1.1鱘魚 取自福建省農業科學院福清漁溪養殖基地的鱘魚，體重8.5 kg、體長91 cm。

1.1.2主要試劑 無水乙醇,天津市北辰方正試劑廠產品；氫氧化鈉，西隴化工股份有限公司產品；氯化鈉，天津市福晨化學試劑廠產品；硼砂，天津市恒興化學試劑制造有限公司產品；咔唑，國藥集團化學試劑有限公司產品；D-葡萄糖醛酸，國藥集團化學試劑有限公司產品；胰蛋白酶，北京索萊寶科技有限公司產品；硫酸，天津市福晨化學試劑廠產品。

1.1.3儀器與設備 電熱恒溫水浴鍋：DK-S16型，上海森信實驗有限公司產品；酸度計：pHS-25型，上海理達儀器廠產品；電動攪拌器：SG-3040型，上海碩光電子科技有限公司產品；離心機：LXJ-II型，上海醫用分析儀器廠產品；電子天平：JA2002型，上海精天電子儀器廠產品；電熱恒溫鼓風干燥箱：DH9-9075A型，上海一恒科技有限公司產品；紫外可見分光光度計：TU-1800PC型，北京普析通用儀器有限公司產品。

1.1.4SPF級昆明小白鼠 6只，雄雌各3只，體重(20±2)g，購自北京維通利華實驗動物技術有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1試品溶液制備 精確稱取用不同方法所提取的CS樣品0.002 g于10 mL容量瓶中，水溶解定容。

1.2.2對照品溶液制備 精確稱取D-葡萄糖醛酸標準品0.002 g于10 mL容量瓶中，水溶解定容。

1.2.3咔唑試劑 精確稱取0.0125 g咔唑于10 mL棕色容量瓶中，無水乙醇溶解定容，置于4℃冰箱保存。

1.2.4硼砂-濃硫酸試劑 精確稱取0.477 g四硼酸鈉，置于50 mL棕色容量瓶中，用濃硫酸溶解并定容，置于4℃冰箱保存。

1.2.5試品溶液的測定 精確量取5.0 mL硼砂-濃硫酸試劑于試管中，加入1.0 mL試品溶液，于沸水浴中加熱10 min，取出迅速冷卻至室溫。向水解液中加入咔唑試劑0.2 mL，搖勻，置于沸水浴中加熱15 min，取出后冷卻至室溫。在530 nm波長處測定吸光度。

1.2.6前處理 將鱘魚置于電磁爐中加水煮熟，剔除鱘魚上的魚肉等雜質，置于烘箱中烘干，用高速中藥粉碎機將軟骨進行粉碎，粉碎后轉至1000 mL燒杯中，加 95%乙醇浸泡24 h，移出乙醇，重復浸泡1次。于50℃鼓風干燥脫脂、備用[5]。

1.2.7CS的提取純化 準確稱取脫脂處理后鱘魚軟骨粉2.0000 g于50 mL燒杯中，加入12 mL 6%氫氧化鈉溶液，40℃水浴降解3 h。取出水解液，將其pH值調至中性后于 3000 r/min離心 10 min。離心后的堿提取液加入4%(W/V)氯化鈉，待氯化鈉完全溶解后于90℃水浴降解20 min，反應后冷卻，3000 r/min離心10 min。取離心上清液調節pH值至8.2，加入0.5%胰蛋白酶，于40℃水浴中酶解3 h。然后，于90℃水浴15 min，使胰蛋白酶失活，冷卻后3000 r/min離心10 min。取離心后的上清液，緩慢加入3倍體積的無水乙醇，攪勻，沉淀CS；回收乙醇后，以3%氯化鈉溶液(增加離子強度)溶解得到的CS沉淀，再緩慢加入3倍體積的無水乙醇，攪勻，沉淀CS，回收乙醇。將經過乙醇二次沉淀的CS置于50℃真空干燥箱干燥，最后將干燥好的CS研碎成小顆粒[6-10]，供促創面愈合試驗之用。試驗預先設計3個單因素試驗(酶解溫度、酶用量、酶解pH值)，每個因素篩選3個高CS純度的水平值，設計三因素三水平正交試驗，探索最優的酶解提取工藝組合。

公式說明：CS中葡萄糖醛酸占45.12%。

1.2.8促創面愈合 鱘魚軟骨提取物用雙蒸餾水溶解，配制成80 mg/mL的鱘魚軟骨素提取物水溶液；空白對照組用生理鹽水。小白鼠用1%戊巴比妥鈉腹腔麻醉，剪毛處理，碘伏消毒，在小白鼠頸背部中央制造4個縱行長1 cm的皮膚全層切口，左側和右側各2個創口，單只分籠飼養，建立損傷模型。模型建立后，小白鼠右側創口用鱘魚軟骨提取物水溶液，按每只0.1 mL的劑量涂抹于相應組小白鼠的創口(外延至2.0～3.0 mm，厚度約0.5 mm)，左側創口涂生理鹽水，然后兩側創口均涂抹紅霉素軟膏，共持續觀察21 d。

2 結果與分析

2.1 單因素分析

2.1.1酶解溫度 為了探討不同酶解溫度對CS純度的影響，按照CS提取純化的步驟(1.2.7)，酶解的溫度分別設為20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃進行試驗，結果見表1。

表1 酶解溫度對CS純度的影響

由表1可以看出，酶解溫度在40℃時提取的CS純度最高，CS純度較高的3個酶解溫度為40℃、50℃、60℃。

2.1.2酶解pH值 為了探討不同酶解pH值對CS純度的影響，按照CS提取純化的步驟1.2.7，酶解的pH值分別設為6.7、7.2、7.7、8.2、8.7、9.2、9.7進行試驗，結果見表2。

由表2可以看出，酶解pH值在8.2時CS純度最高，CS純度較高的3個酶解pH值為7.7、8.2、8.7。

表2 酶解pH值對CS純度的影響

2.1.3酶的用量 為了探討不同酶的使用量對CS純度的影響，按照提取純化的步驟1.2.7，酶的用量分別設為0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%進行試驗，結果見表3。

表3 酶的用量對CS純度的影響

由表3可以看出，酶的用量在0.5%時CS純度最高,CS純度較高的3個酶量為0.3%、0.5%、0.7%。

2.2 正交試驗

為了篩選出最優的酶解提取CS工藝組合，采用正交試驗法篩選最佳提取工藝。根據單因素試驗的酶解溫度取40℃、50℃、60℃ 三個水平，酶量取0.3%、0.5%、0.7% 三個水平，酶解pH值取7.7、8.2、8.7 三個水平。以CS純度為指標，進行正交試驗(表4)。

表4 正交試驗各處理的酶解溫度、酶量及酶解pH值

將樣品1～9進行CS純度測定，其純度計算結果見表5。

將正交試驗結果通過DPS軟件進行方差分析，可得影響CS純度的最重要因素是酶解溫度，次要因素是酶量與酶解pH值。再通過均值的比較發現，酶解溫度40℃、酶量0.5%、酶解pH值在8.2時，CS的純度最高，為59.07%。

表5 不同因素不同水平對史氏鱘魚CS純度的影響

2.3 創面愈合觀察

術后于第5 d、10 d、15 d、20 d觀察記錄創口的出血量及局部情況，創口愈合時間及愈合創面的特征(表6、圖1、圖2、圖3)。試驗結果表明，用鱘魚軟骨提取物水溶液涂抹的小白鼠創口比用生理鹽水涂抹的早愈合，生成的疤痕不明顯，再生皮膚光滑如常；給藥后15 d創口愈合，給藥后20 d創口皮膚有毛發新生；生理鹽水涂抹處理的創口愈合較晚，再生皮膚較粗糙，無毛發生長。

表6 小白鼠創口愈合情況 (單位： mm)

注：*表示與CK相比差異達顯著水平，**表示與CK相比差異達極顯著水平。

3 結論與討論

鱘魚全身是寶，肉質鮮美，尤其是鱘魚的頭、脊索、鰭中軟骨占魚體的10%左右，為硫酸軟骨素的開發提供了豐富的來源。我國已成為世界鱘魚第一養殖大國，故以鱘魚軟骨為原料提取硫酸軟骨素可有效緩解鯊魚資源枯竭帶來的危機，有利于保護珍稀動物[11]。

圖1 給藥后10 d創口愈合情況

圖2 給藥后15 d創口愈合情況

圖3 給藥后20 d 創口愈合情況

研究表明，硫酸軟骨素在心血管疾病、關節病的防治方面具有一定療效，其保健藥品常見用于防止冠心病、心絞痛、心肌梗死、冠狀動脈粥樣硬化、心肌缺血等疾病的發生，能顯著降低冠心病患者的發病率和死亡率，對腫瘤也具有抑制作用；硫酸軟骨素也是國內外流行的化妝品和醫藥品的重要原料。目前，家畜、鯊魚類的動物是主要的軟骨來源。但家畜的軟骨產量很低，鯊魚多是靠天然捕獲，其來源受到資源的限制以及季節的影響[12]。

本試驗在已有報道的堿提-酶解法的基礎上，借鑒前人的優化提取工藝(堿提工藝)——倍量6%NaOH為溶劑，于40℃的水浴中攪拌提取4 h[5]，選擇還未系統研究的酶解工藝進行工藝優化研究。經單因素試驗及正交試驗，進行硫酸軟骨素的酶解方法優化試驗，表明在酶解溫度40℃、酶量0.5%、酶解pH值8.2時，硫酸軟骨素的純度最高，為59.07%，高于前人40.65%的研究結果[6]。

本試驗在前期提取工藝基礎上進行優化后獲得鱘魚軟骨提取物(主要成分為硫酸軟骨素)。據查詢，以鱘魚軟骨提取物進行促創面愈合研究尚未見相關報道。因此，本研究進一步對提取物的促創面愈合效果進行了小白鼠活體試驗。經過20 d 的觀察，發現鱘魚軟骨提取物能夠有效促進創面愈合，并促使小白鼠毛發再生，這可能與硫酸軟骨素具有抗炎鎮痛作用有關[13]。

關于硫酸軟骨素的促傷口愈合的報道僅見使用小豬皮提取的膠原與葡甘聚糖和硫酸軟骨素復合改性制成復合膜[14]，蘆薈凝膠的膠原—殼聚糖—硫酸軟骨素三元膜[15]對皮膚缺損及三度燒傷的創面治療的研究報道，認為膠原作為細胞外基質蛋白，硫酸軟骨素等多糖作為大分子基質成分除了可促進傷口愈合、誘導皮膚再生、無紅腫熱痛的作用外，也可能通過表達過氧化物歧化酶清除創口內自由基，減少促炎性因子，如TNF家族、IL家族等的生成，進而促進傷口愈合。本研究觀察到鱘魚軟骨提取物具有促進創面愈合的作用，具體的作用機制有待后續研究。

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