水產生物膠原的研究現狀及開發前景

◎ 趙海婷，朱曉強，黃乃進，張 曉，郭 剛

（諾一邁爾（山東）醫學科技有限公司，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]。水產生物膠原因其自身廣泛的原料來源基礎和特有的生物結構、理化性質成為膠原研究新的前沿熱點，具有廣泛而深厚的科學研究前景。

1 水產生物膠原的提取方式

膠原的常規提取方式主要有熱提取、酸提取、堿提取、酶法以及結合法提取等，在實際操作過程中要根據具體情況進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成分，無機成分主要包含羥基磷灰石和礦物鹽類，是一類天然骨質衍生物。陳鐵壁[2]在優化脫鈣、酶法、混酸法提取基礎上，進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 ℃，反應時間1.0 h；酶法最佳提取條件：胃蛋白酶450 U/g，提取時間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細胞代謝和防止機體衰老的膠原、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。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，提取時間4 h，溫度40 ℃，提取率為43.06%。嚴秋萍[6]采用超聲波輔助酸法，進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 ℃的反應條件下，提取率為10.53%。王正云[8]采用超聲波輔助酶法進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。堿性蛋白酶和風味蛋白酶加入量分別為5 U/mg 和3 U/mg，酶解時間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 水產生物膠原的應用

2.1 醫學領域中的應用

Sun L L[10]以羅非魚皮為原料，制備膠原蛋白止血海綿。以股動脈和肝臟出血模型來評價海綿的止血性能。實驗表明，海綿具有良好的生物相容性，對成纖維細胞的增殖有顯著促進作用，在止血實驗中表現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，制備醫用止血海綿。通過機械損傷制造尾和肝臟的出血模型。結果顯示，膠原蛋白止血海綿可顯著減少尾部出血時間與出血量。

2.2 食品領域中的應用

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。在食品添加劑領域可用作穩定劑、乳化劑、發泡劑等，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與膠原緊密結合[12]。

張欣欣[13]以金槍魚皮膠原蛋白和殼聚糖制備復合膜，進行豬肉保鮮實驗研究，結果顯示，對照組和膠原蛋白復合膜組豬肉的揮發性鹽基氮、pH 值、細菌總數均隨儲存時間的延長呈上升趨勢，但是復合膜包裹組的增加速率顯著低于對照組，并且包裹后豬肉硬度和彈性、色度、感官指標等均優于對照組。

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，使香腸保持較低的水分活度，水分含量和產率分別提高了19.90%和8.33%，同時還增加了蛋白質含量，改善了產品嫩度，使得香腸既有營養口感又好。

2.3 化妝品領域中的應用

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行D-半乳糖的皮下注射，制造衰老、干燥的皮膚模型，實驗表明，膠原多肽可提高小鼠皮膚中的羥脯氨酸、透明質酸及水分含量，補水功效顯著。

王靜鳳[16]研究魷魚皮膠原蛋白多肽對小鼠酪氨酸酶活性、酪氨酸酶基因表達及B16 黑素瘤細胞黑素含量的影響。結果顯示，魷魚皮膠原蛋白多肽能抑制酪氨酸酶活性，下調酪氨酸酶基因表達，并明顯降低B16 黑素瘤細胞黑素的含量。

3 總結與展望

近年，我國水產業經濟發展相當迅速，每年水產捕撈加工產生大量廢棄物，對這部分廢棄物進行處理再利用，既充分利用了資源，又可產生可觀的社會效益和經濟效益，且對保護環境有深遠意義。

膠原的研發、轉化、政策導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生物醫用材料，替代陸地哺乳動物源性膠原產品用于醫學臨床及大健康領域。目前，水產膠原蛋白的提取技術尚不完善，需要在探究的過程中與實際相結合，在生產過程中不斷進行完善，以此提高產品質量，形成大規模、產業化研究，為我國水產品行業的發展提供更加光明的未來。