魚皮膠原蛋白肽的制備與應用研究進展

朱德譽，公維潔，卓先勤，杭瑜瑜，張 玉，許世桃

（海南熱帶海洋學院，海南三亞 572022）

我國是擁有豐富魚類資源的海洋國家。水產品多樣化需求的增加，促進了水產品加工產業的快速發展，而在加工過程中會產生大量魚皮，這些魚皮通常被當成垃圾扔掉，不僅會使環境受到污染，而且造成資源浪費。將這些魚皮加以利用，在提升水產品價值的同時，還可降低資源浪費和環境的污染，促進食品安全。研究表明魚皮中含有大量的膠原蛋白，經過蛋白酶的酶解后得到蛋白肽。膠原蛋白肽具有抗氧化、美容護膚、促進鈣吸收、降血壓、保護和修復肝臟等功效，因此被廣泛應用于許多領域[1]。

1 魚皮膠原蛋白肽的結構

膠原蛋白肽是膠原蛋白經過酶解使其分子鏈解體、斷裂得到的一種產物。2個或2個以上的氨基酸脫去水分子結合形成肽，是構成蛋白質的結構片段，分子量200～300 Da，分子量較小，易于吸收。肽是蛋白質具有多種生理效應的分子結構基礎。因此，當氨基酸結構發生改變時，肽的功效也會改變。肽的種類成千上萬種，其功能也是多樣性的。

2 魚皮膠原蛋白肽的提取方法

肽的來源主要是天然存在、人工合成和蛋白質水解。天然存在的肽主要存在生物體內，此類肽的提取比較困難，提取得到的肽含量很少[2]。人工合成分為化學合成、酶法合成和重組DNA技術，化學合成技術要求高、成本昂貴，實際使用價值低。蛋白質水解主要是化學法和酶法酶解[3]。化學法主要是利用酸或堿斷開肽鍵，反應比較激烈，得到的肽結構會被嚴重破壞。酶解法是指蛋白質在一定條件下水解生成肽。酶解法生成氨基酸的沒有被破壞，反應過程比較溫和[4]。酶解法分為3種，即單酶酶解法、分步酶解法、混合酶解法[5]。劉振鋒等人[6]以魷魚為原材料，采用雙酶法提取膠原蛋白肽，通過正交試驗得到最佳提取條件為堿性蛋白酶0.3%，pH值10，溫度50℃，水解4 h，再用木瓜蛋白酶0.2%，pH值8，溫度50℃，酶解2 h，提取出的膠原蛋白肽對DPPH自由基清除率較高，多肽的轉化率也較高。王國強等人[7]以金槍魚魚皮為原材料，采用酶法提取膠原蛋白肽，利用單因素試驗和正交試驗得到最佳提取條件為復合酶料比1∶200（g∶g），料水比1∶2.5（g∶mL），溫度55℃，pH值9.0～6.5，時間4 h，提取出的膠原肽有弱苦味、焦味，還有一些腥味，得到的多肽分子量分布比較好。顧明廣等人[8]以草魚為原料，采用酶法提取膠原肽，通過單因素試驗確定酶解最優條件為木瓜蛋白酶添加量0.75%，溫度50℃，pH值6，時間2 h，此方法提取過程使用酶量相對較小，酶解時間短，對自由基的清除率一般。劉培勇[9]以鱈魚皮為原材料，采用雙酶分步法提取鱈魚膠原肽，通過正交試驗優化得到提取蛋白肽的最佳條件為木瓜蛋白酶在底物質量濃度100 g/L，溫度50℃，加酶量4%，pH值8.5，時間6 h；堿性蛋白酶在底物質量濃度80 g/L，其他條件同上，提取得到膠原蛋白肽感官品質較好，蛋白質的含量比較高，有較好的保水性。騰芳芳等人[10]以鱈魚魚皮為原材料，采用酶法提取鱈魚膠原肽，利用正交試驗確定酶解最優條件為溫度50℃，時間8 h，加酶量2 000 U/g，pH值6，提取得到膠原蛋白肽量較少，但是對自由基清除效果較好。

3 魚皮膠原蛋白肽的功效

3.1 抗氧化性

自由基與人類的衰老和許多疾病相關，抗氧化劑的發展受到很多人的關注。魚皮膠原蛋白酶解后的膠原蛋白肽溶液就有抗氧化性，可以使體內的自由基減少，可以抑制疾病和衰老。馬華威等人[11]利用鄰苯三酚自氧化法與DPPH酶標儀法測定蛋白肽的抗氧化性，研究表明，蛋白肽對超氧陰離子自由基、DPPH自由基和羥自由基具有較好清除作用。張寒俊等人[12]利用正交試驗得到最佳條件為溫度50℃，時間3 h，加酶量0.5%，pH值為9.0，料液比1∶3，以優化的條件制備不同酶解度的酶解液測定其抗氧化性，不同酶解液對羥自由基的清除能力不一樣，酶解度大于4%，清除率超過80%。王群等人[13]以酶法制備膠原蛋白肽測定其抗氧化性，通過響應面試驗得到最優工藝為加酶量1 600 U/g，pH值9.5，溫度60℃時清除率最大。

3.2 美白護膚

膠原蛋白肽具有較好的保濕、鎖水、美白等功效，因此被廣泛利用在化妝品領域。孔惠等人[14]通過研究酸浸-水提法提取鮭魚明膠，酶解得到蛋白肽測定其保濕與吸水性，研究表明膠蛋白肽有較好的保濕性，有一定的美白功效。劉淇等人[15]研究鱈魚膠原蛋白肽的功能，膠原蛋白中有許多極性氨基酸，酶解后得到親水基團與水分子結合，因此蛋白肽的吸水性和保水性功能。孔惠等人[16]研究鮭魚蛋白肽通過抑制酪氨酸的活性、阻止酪氨酸生成黑色素，從而減少黑色素的生成，說明魚皮蛋白肽有一定的美白功效。

3.3 對胃和肝的保護

胃是人體的消化器官，由于生活壓力和工作壓力，許多人都有胃病。肝是人體的重要排毒器官，它能過濾人體的毒素。在人體代謝的過程會產生一些毒素和外來的毒物，都是在肝臟解毒。研究表明，蛋白肽對胃黏膜和肝能起到修復的作用。王志聰等人[17]試驗驗證了鱈魚膠原蛋白肽能降低胃黏膜的出血和潰瘍的指數。劉晨晨[18]通過試驗得膠原蛋白肽通過抑制TNF-α的基因表達，來調節凋亡基因和抗凋亡基因，從而來達到保護肝的效果。騰芳芳等人[10]通過試驗得出通過抗氧化和凋亡細胞的減少來保護肝。王加斌等人[19]通過試驗膠原蛋白肽對TNF-α的抑制可以減少肝細胞的凋亡和白細胞會減少氧的自由基、溶酶體酶的釋放，從而使肝得到保護。

4 結語

目前，膠原蛋白市場屬于成長階段，產品的功效經過幾年的宣傳，已經被人熟知。由于消費者對膠原蛋白的需求量增加，企業等投入科研的力度也增加，使得膠原蛋白肽的功效也不斷被挖掘。利用膠原蛋白肽功效可以在醫學、化妝品等領域發展，提升社會、經濟、生態的效益。