魷魚墨功能活性研究進(jìn)展

陳文烜 胡俊 趙丹丹

(浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院食品科學(xué)研究所，浙江 杭州 310021)

魷魚是頭足類海洋動物中槍烏賊和柔魚的俗稱，是重要的海洋物產(chǎn)，因味道鮮美、營養(yǎng)豐富，深受消費(fèi)者喜愛。我國魷魚資源豐富，加工量巨大。魷魚墨是魷魚分泌的一種深黑色液體，主要化學(xué)成分是黑色素、蛋白多糖和脂質(zhì)復(fù)合體。魷魚墨是魷魚加工過程中的廢棄物，難處理、容易污染環(huán)境，成為困擾魷魚加工企業(yè)的難題。已有研究表明魷魚墨具有抗腫瘤、調(diào)節(jié)機(jī)體免疫功能、誘導(dǎo)多種細(xì)胞因子等生理活性。探明魷魚墨活性成分及其功效，是實(shí)現(xiàn)魷魚墨綜合利用的重要解決途徑。本文綜述了國內(nèi)外魷魚墨的相關(guān)研究進(jìn)展，為魷魚墨的綜合加工利用提供參考。

1 魷魚墨制備技術(shù)

黑色素的分離純化方法主要有水洗法、酶解法、酸水解法、堿水解法4種。李興旺等[1]將魷魚墨原料經(jīng)水洗、酸洗、濃酸水解去除雜質(zhì)后，添加二甲亞砜使黑色素溶解，通過加入丙酮改變?nèi)芤簶O性，使黑色素再次析出結(jié)晶，精制所得黑色素呈黑褐色，不溶于水及通常的有機(jī)溶劑，但可溶于堿、濃硫酸、二甲亞砜等。劉顯威等[2]研究了堿溶酸沉法從魷魚墨囊中提取魷魚墨黑色素，采用NaOH濃度為1.18mol·L-1、堿提液料比為17:1、酸沉pH值為1.85，魷魚墨黑色素提取率為16.69%。Guo等[3]采用超聲輔助降解法在堿性條件下制備水溶性魷魚黑色素，將魷魚墨黑色素溶于NaOH后用超聲細(xì)胞破碎儀處理1h，研究表明，超聲處理后，黑色素的單體單元被破壞，巨大的聚合物降解為較小的可溶性顆粒，但黑色素基本結(jié)構(gòu)仍然保留。袁麗等[4]通過電鏡圖片顯示黑色素微球顆粒在超聲過程中發(fā)生了爆炸，產(chǎn)生更為細(xì)小的碎片和碎末，超聲波處理后，黑色素在環(huán)己烷中的溶解性顯著增加，黑色素中蛋白質(zhì)沒有發(fā)生顯著變化，而脂質(zhì)含量顯著減少，金屬元素含量顯著降低；而袁麗等[7]另一項研究也表明，超聲波處理導(dǎo)致黑色素發(fā)生脫氨反應(yīng)并且破壞亞氨基與金屬離子螯合作用，但對于黑色素的特征結(jié)構(gòu)，5,6-二羥基吲哚(DHI)并沒有造成顯著影響，說明超聲波處理可作為黑色素可溶性活性物質(zhì)萃取的有效方法。宋茹等[5]研究了蛋白酶對魷魚墨水解效果，優(yōu)化得到水解能力最強(qiáng)的胃蛋白酶水解魷魚墨的最佳酶解條件為pH1.5、溫度37℃、反應(yīng)時間5h、加酶量1.5%，胃蛋白酶水解魷魚墨的水解度大于13.50%；同時通過酶解法魷魚墨黑色素光譜特征的研究表明，魷魚墨黑色素在紫外區(qū)220nm有特征吸收,有典型的黑色素紅外吸收特點(diǎn)[6]。

2 治療缺鐵性貧血

缺鐵性貧血(IDA)是最常見的營養(yǎng)問題之一。魷魚墨黑色素是以吲哚結(jié)構(gòu)為主體的異聚物，能螯合多種金屬離子。黑色素鐵是利用其絡(luò)合特性制備的異聚物螯合鐵。

通過魷魚墨黑色素鐵(SM-Fe)的大鼠試驗表明，補(bǔ)鐵組的肝脾中血紅蛋白(Hb)、血清鐵(SI)、血清鐵蛋白(SF)、促紅細(xì)胞生成素(EPO)含量，以及鐵含量顯著增加，且SM-Fe組的鐵生物利用度更高，副作用更少[8]。柳東等[9]研究表明，魷魚墨黑色素鐵可能誘導(dǎo)IDA模型大鼠機(jī)體產(chǎn)生骨髓細(xì)胞粒/單核細(xì)胞集落刺激因子(GM-CSF)、血清促紅細(xì)胞生成素(EPO)等造血細(xì)胞因子,促進(jìn)粒單系、紅系造血細(xì)胞的增殖分化，改善缺鐵性貧血癥狀。雷敏等[10]研究也表明，魷魚墨黑色素鐵能夠顯著提高IDA大鼠Hb、紅細(xì)胞(RBC)、紅細(xì)胞壓積(HCT)、紅細(xì)胞平均體積(MCV)和血清鐵(SI)數(shù)量,有效降低紅細(xì)胞內(nèi)游離原卟啉(FEP)濃度，顯著促進(jìn)IDA大鼠貧血癥狀的恢復(fù)?？梢奡M-Fe可能被用作安全有效的新鐵補(bǔ)品。

陳士國等[11]研究了魷魚墨黑色素與Fe(Ⅲ)的相互作用行為，靜態(tài)吸附結(jié)果表明，黑色素在pH4.0的條件下絡(luò)合Fe(Ⅲ)最大吸附量為1.33mmol·g-1。吸附率受溫度影響較大，隨溫度上升而升高；絡(luò)合過程中羧基、羥基和亞胺基3個官能團(tuán)都參與了與金屬離子的絡(luò)合。絡(luò)合后可能因發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，致使魷魚墨黑色素結(jié)構(gòu)遭到一定的破壞。

3 抗氧化性

魷魚油墨可以提取和分離抗氧化劑。不含黑色素的墨汁(MFI)可用作電子供體，可穩(wěn)定脂質(zhì)氧化中的自由基。Tri等[12]研究表明魷魚墨中提取的MFI具有抑制自由基的能力，稀釋10倍的MFI對自由基抑制作用最高，IC50為0.34ppm。Naveen等[13]的研究表明，MFI具有較強(qiáng)的DPPH和ABTS自由基清除活性，500mg·L-1的MFI可以阻止β-胡蘿卜素-亞油酸系統(tǒng)的氧化，但其功效低于200mg·L-1的丁基羥基茴香醚(BHA)；當(dāng)MFI在90℃下進(jìn)行長達(dá)30min的熱處理后，其DPPH和ABTS自由基清除活性保持恒定；MW<3KDa的MFI餾分顯示出最高的抗氧化活性；可見MFI可以用作天然抗氧化劑，以延緩食品中的脂質(zhì)氧化。甄天元[14]的研究顯示魷魚墨黑色素組小鼠血清及肝臟中谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-PX)和總超氧化物歧化酶(SOD)活力較正常組顯著下降，丙二醛(MDA)及腦脂褐質(zhì)(LIP)含量顯著上升，魷魚墨黑色素各劑量組小鼠上述指標(biāo)顯著改善。

郭欣等[15]開展的可溶性魷魚墨黑色素組分體外抗氧化實(shí)驗顯示，經(jīng)過0.5mol·L-1和1mol·L-1的NaOH處理，分子量>10ku的組分具有很強(qiáng)的抗氧化性，這些組分清除超氧自由基能力遠(yuǎn)優(yōu)于商品抗氧化劑肌肽，清除羥基自由基活性與肌肽相當(dāng)。陳士國等[16]的研究表明，魷魚墨黑色素是一種活性較高的天然自由基清除劑，而魷魚墨黑色素清除超氧陰離子自由基和羥自由基的IC50值分別為0.2mg·mL-1和0.015mg·mL-1，遠(yuǎn)低于肌肽的0.53mg·mL-1和0.1mg·mL-1。而黑色素鐵分別為0.58mg·mL-1和0.83mg·mL-1，說明黑色素鐵的自由基清除活性較黑色素低。

Ping等[17]研究了魷魚墨多糖(SIPS)的抗氧化能力及其對脫氧核糖核酸(DNA)損傷的保護(hù)作用，表明SIPS不僅淬滅了羥基自由基和DPPH，而且還顯示出強(qiáng)大的還原能力，并且抑制了由H2O2引起的羥基自由基對質(zhì)粒DNA鏈的氧化斷裂。

4 抗腫瘤

劉亮等[18]研究表明魷魚墨黑色素提取物(SIME)具有較強(qiáng)的抗腫瘤活性，SIME對人結(jié)腸癌HCT-116和前列腺癌PC-3細(xì)胞增殖的抑制作用較好，72h時IC50分別為0.144mg·mL-1和0.485mg·mL-1。江凱等[19]研究結(jié)果表明，SIME具有較強(qiáng)的抗A549腫瘤細(xì)胞的作用。Kumar等[20]發(fā)現(xiàn)魷魚墨蛋白以劑量依賴的方式對乳腺癌細(xì)胞系具有毒性，魷魚墨粗蛋白阻礙了乳腺癌細(xì)胞的生長，IC50值為65.3±0.46μg·mL-1。

李麗等[21]的研究表明，經(jīng)酸法提取的魷魚墨多肽對前列腺癌DU-145和PC-3細(xì)胞有增殖抑制作用，能誘導(dǎo)DU-145和PC-3細(xì)胞凋亡。Tetsushi等[22]從魷魚墨中分離出抗腫瘤活性，其中肽聚糖和酪氨酸酶顯示出抗腫瘤活性。

5 抗菌及皮膚損傷治療

魷魚墨黑色素含有可用作抗菌劑的生物活性化合物，可以被開發(fā)為海產(chǎn)品的天然防腐劑。R C Sari1等[23]研究表明黑色素對單核細(xì)胞增生李斯特菌和大腸桿菌的抑制區(qū)分別在2.15～6.18mm和1.84～4.69mm，屬于弱至中等抗菌活性。Lisha等[24]分析評估了魷魚墨的防腐效果和可能的機(jī)理模型，發(fā)現(xiàn)魷魚墨提取物大幅延長了三棱魚的冷藏期，主要抑制了從三棱魚分離的腐爛細(xì)菌，并且證實(shí)了其抑菌范圍很廣。

Chen等[25]探索了魷魚墨多糖對H2O2引起的皮膚成纖維細(xì)胞損傷的保護(hù)作用機(jī)理，結(jié)果表明，魷魚墨多糖可有效減少NADPH氧化酶和連接蛋白43上調(diào)介導(dǎo)的成纖維細(xì)胞氧化損傷，并降低了ROS誘導(dǎo)的皮膚衰老。Na等[26]研發(fā)了一種魷魚墨多糖-殼聚糖海綿(SIP-CS)的新型傷口愈合劑，實(shí)驗表明，SIP-CS具有海綿狀特性，有助于粘在傷口上，與殼聚糖敷料和可吸收明膠相比，止血時間更短，出血量更小；SIP-CS促進(jìn)傷口愈合的速度比脫乙酰殼多糖快，并且優(yōu)于市售燒傷膏；可見SIP-CS是用于快速止血，促進(jìn)燒傷/燙傷皮膚愈合并防止傷口感染的良好傷口愈合劑。陳士國等[27]對魷魚墨多糖(SIP)進(jìn)行硫酸酯化，硫酸酯化后多糖具有較好的延長活化部分凝血活酶時間(APTT)和凝血酶原時間(PT)的效果，對凝血因子FⅡa和FⅩa均有顯著的抑制作用。

6 提高免疫力

環(huán)磷酰胺(CP)是一種常用的抗腫瘤和免疫抑制藥物，但會通過誘導(dǎo)睪丸中的氧化應(yīng)激而對年輕男性患者造成長期或永久的生殖損害。Luo等[28]認(rèn)為魷魚墨多糖(SIP)對CP誘導(dǎo)的精子損傷和生殖有預(yù)防作用，SIP降低了CP誘導(dǎo)的小鼠對精子的化學(xué)治療損傷。Le等[29]的研究也表明，SIP可以顯著抑制CP引起的鼠精子參數(shù)、器官指數(shù)、睪丸抗氧化能力、標(biāo)記酶活性、性激素含量和組織病理學(xué)特征的負(fù)面變化。

Gu等[30]研究表明，CP誘導(dǎo)了ROS的產(chǎn)生和氧化應(yīng)激從而導(dǎo)致睪丸損傷，而SIP可以削弱氧化應(yīng)激，減弱CP誘導(dǎo)的睪丸毒性，SIP可能通過增強(qiáng)抗氧化能力在預(yù)防對男性生殖系統(tǒng)的化學(xué)療法損傷中起重要作用；在CP暴露的睪丸中，p38和Akt蛋白被顯著磷酸化，而在SIP處理的小鼠睪丸中，2種蛋白的磷酸化被抑制，SIP可能是通過這2個信號通路參與作用。Le等[31]的研究認(rèn)為，SIP可以通過Nrf2/ARE信號通路有效減弱CP相關(guān)的睪丸損傷。Gu等[32]認(rèn)為SIP作為抗氧化劑，可通過上調(diào)抗氧化劑能力和抑制CP引起的自噬來防止細(xì)胞骨架損傷。

左濤[33]的研究表明，CP對小鼠腸道生物屏障有一定的損傷作用，造成細(xì)菌總量的上升；而魷魚墨多糖的攝入可以緩解和改善腸道細(xì)菌，降低細(xì)菌的總量；魷魚墨多糖可以通過提高雙岐桿菌等有益菌和抑制擬桿菌等有害菌來調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)平衡。分泌型免疫球蛋白A(SIgA)是一種非炎癥性抗體，Zuo等[34]研究表明魷魚墨多糖可激活腸道SIgA分泌，觸發(fā)了迅速的免疫球蛋白分泌途徑,從而防止化學(xué)療法的損傷。

曹露等[35]研究結(jié)果表明，魷魚墨多糖組小腸絨毛高度明顯高于CP模型組，而小腸隱窩深度明顯低于CP模型組；魷魚墨多糖可以提高SOD活性,降低MDA含量；可見魷魚墨多糖保護(hù)作用與能夠提高小鼠腸道黏膜的抗氧化能力有關(guān)。Jie-Ping等[36]研究認(rèn)為魷魚墨汁提取物可以保護(hù)造血系統(tǒng)免受化學(xué)療法的傷害，魷魚墨汁提取物沒有改變骨髓的造血作用，但改善了動物脾臟的抗氧化能力。

雷敏等[37]研究認(rèn)為，魷魚墨黑色素對機(jī)體特異性及非特異性免疫機(jī)能具有顯著調(diào)節(jié)作用。魷魚墨黑色素可顯著提高免疫低下模型小鼠的血清溶血素水平(HC50)、脾及胸腺指數(shù)、小鼠遲發(fā)性變態(tài)反應(yīng)及脾淋巴細(xì)胞增殖能力，顯著促進(jìn)小鼠NK細(xì)胞活性及巨噬細(xì)胞吞噬能力。劉治東等[38]研究也表明,魷魚墨多糖能顯著提高免疫低下小鼠的脾臟/體重比值、提高血清溶血素含量、增強(qiáng)遲發(fā)型變態(tài)反應(yīng)能力、提高腹腔巨噬細(xì)胞吞噬雞紅細(xì)胞能力和碳廓清能力；認(rèn)為魷魚墨黏多糖能提高免疫低下小鼠的體液免疫、細(xì)胞免疫和非特異性免疫功能。

7 結(jié)語與展望

魷魚墨作為魷魚加工的副產(chǎn)物，長期以來直接被廢棄，未能得到綜合利用。研究表明，魷魚墨具有提高人體健康的多種功能活性，魷魚墨鐵可以有效改善缺鐵性貧血，魷魚墨黑色素具抗腫瘤和抗菌的功效，魷魚墨多糖對皮膚損傷有保護(hù)作用，魷魚墨是活性較高的天然自由基清除劑、具抗氧化活性；而且魷魚墨具有很高的提高免疫力活性，特別是可以顯著降低環(huán)磷酰胺造成的生殖損害。魷魚墨的功能活性正逐漸被人們所認(rèn)識和接受，對魷魚墨的綜合利用具有廣闊的市場前景。

未來研究應(yīng)圍繞魷魚墨活性成分的純化和功能進(jìn)一步明確等內(nèi)容開展，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品商業(yè)化，并通過現(xiàn)代食品技術(shù)手段和加工工藝的創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)魷魚墨食品營養(yǎng)價值的提升和口感上更好的認(rèn)可度，從而為社會提供品質(zhì)優(yōu)異的魷魚墨功能性產(chǎn)品。