我国每年加工鱿鱼40万～50万t,行业年产值约200亿元人民币。开发利用的主要品种有阿根廷滑柔鱼(Illex argentinus)、巴特柔鱼(Todarodes pacificus)和秘鲁茎柔鱼(Dosidicus gigas),2020年三者总产量达到50万t以上,是我国远洋渔业主要开发利用的渔业资源品种[1]。鱿鱼来源广、价格低、易加工,营养丰富,往往被加工成鱿鱼干、鱿鱼片、鱿鱼丝、鱿鱼罐头和调料等。在加工过程中往往产生包括皮、内脏、墨囊等在内35%的废弃物,鱿鱼皮占鱿鱼加工废弃物的8%～13%[2],其胶原蛋白含量丰富,具有良好的保水性、湿润性、吸油性及乳化性等特点,表现出良好的加工性能。鱿鱼皮明胶具有良好的成膜性可制备可食性包装材料,用作乳化剂、分散剂和胶体保护剂等。鱿鱼皮胶原蛋白肽具有抗氧化、抗高血压、抗皮肤老化、抗肿瘤、抗冻等活性。鱿鱼胶原蛋白类产品可应用于食品、医疗、化妆品、药妆等行业,具有良好的开发应用前景。
其中,2003—2023年“Web of Science Core Collection”数据库中以“Squid Skin”为关键词的文献数量共408篇,整体呈上升趋势,表明此研究方向具有研究潜力。在1951—2023年关于“Squid Skin”研究方向的文献在食品领域略少,其关注度与其他研究方向相比仍有差距。因此,本文综述了国内外近年来报道的鱿鱼皮胶原蛋白、明胶的提取方法、胶原蛋白肽的制备方法及胶原类产品的应用,为鱿鱼皮资源的高值化加工利用提供依据。
1 鱿鱼皮的营养成分分析
秘鲁茎柔鱼皮、阿根廷滑柔鱼皮、巴特柔鱼皮中常见营养成分(水分、粗蛋白、粗脂肪、灰分)如表1所示[1]。鱿鱼皮中蛋白质约占鱿鱼皮干重的88%,且胶原蛋白含量可达30%,是制备蛋白肽的优质原料[3]。以秘鲁茎柔鱼皮为例,钙元素能维持心脏收缩与神经肌肉兴奋、促进骨骼生长发育,钾、磷、钠元素有效增加水产品的呈味。其中含有38.32 μg/g的维生素C,有助于贫血治疗、预防动脉硬化、合成胶原蛋白,含有的维生素E约为鱿鱼胴体中的5倍,可用来抗氧化、促进生育。鱿鱼皮蛋白中含有30.97%的必需氨基酸及48.92%的呈味氨基酸(天门冬氨酸、丝氨酸、谷氨酸、脯氨酸、甘氨酸和丙氨酸),其中巴特柔鱼皮的必需氨基酸为2.91 g,显著高于另外2种柔鱼皮。鱿鱼皮中不饱和脂肪酸的含量高达72.84%,ω3、ω6系列中的多不饱和脂肪酸中含量最多的二十二碳六烯酸与二十碳五烯酸能有效调节血脂、预防心脑血管疾病的发生[1]。
表1 鱿鱼皮营养成分组成
Table 1 Nutrient composition of squid skin
营养成分阿根廷滑柔鱼皮巴特柔鱼皮秘鲁茎柔鱼皮水分/%(81.88±0.92)(79.86±0.34)(80.33±0.23)粗蛋白/%(11.76±0.06)(10.56±0.45)(12.15±0.58)粗脂肪/%(0.96±0.00)(0.45±0.00)(0.35±0.01)灰分/%(1.92±0.03)(2.01±0.00)(1.83±0.05)总糖/%--(1.52±0.09)Ca/(mg/kg)--387K/(mg/kg)--4 965P/(mg/kg)--2 365Na/(mg/kg)--523
注:-表示无数据。
2 鱿鱼脱皮方法
2.1 人工脱皮技术
人工剥鱿鱼皮是将新鲜鱿鱼皮放入稀释白醋中浸泡10 min,取出后在鱿鱼背中间按“十”字划开后向外撕开。鱿鱼皮被剥离是鱿鱼表皮和肌肉间的结缔组织中的胶原蛋白与醋酸反应,使得结缔组织连接功能被破坏。人工剥皮技术简单方便,但人工脱皮速率慢、劳动强度高、效率低。
2.2 机械脱皮技术
罗联钰等[4]发明的鱿鱼去皮装置将针头与切刀活动设置在机架上,针头注入到鱿鱼皮层与肉中间,使切刀便于切开鼓起的皮层,保证了鱿鱼皮层和肉层完整性,提高了鱿鱼皮肉分离效率与产品质量。田伟华等[5]设计了一种去皮装置和清洗装置相连接、去皮率达到98%、通过循环清洗来节约淡水的方便鱼皮与水分离的全自动鱿鱼去皮机。机械脱皮条件控制不当会导致鱼皮无法完全从肌肉上剥离,使得脱皮效率低并造成产品损伤,导致肌肉变色、变软。但机械脱皮劳动强度低、生产效率高。
2.3 酶法脱皮技术
酶法脱皮技术一般是指受某种蛋白酶(木瓜蛋白酶、中性蛋白酶等)的酶量、时间、温度的影响,保证肌肉组织紧密、坚硬,使鱿鱼皮与肌肉分离的方法。合适的酶法脱皮工艺参数能减少鱿鱼皮水解度、持水率、粗蛋白含量及得率的损耗,优化鱿鱼硬度、弹性、咀嚼性、胶黏性[6],较于其他脱皮方法,其作用方式温和,原料保留率较高,脱皮速度较快。
2.3.1 酶用量对脱皮效果的影响
在相同温度下,酶的含量越多,鱼皮与鱼肉分离速度越快、分离效果越好。对于木瓜蛋白酶而言,在50 ℃、pH 7、25 min、0.22%～0.27%酶用量的条件下,鱿鱼去皮效果最好[7]。中性蛋白酶基本去除鱿鱼皮时酶添加量为0.06%,完全脱去鱿鱼皮时酶添加量为0.08%,经中性蛋白酶处理后鱿鱼肌肉的硬度比未处理时低,为保障脱皮效果,防止脱皮后鱿鱼质地变差,往往选择0.06%～0.08%的酶添加量[8]。
2.3.2 时间对脱皮效果的影响
不同酶解时间对鱿鱼营养成分、肌肉质量、脱皮效果的影响不同。一般反应时间越长,去皮效果越好。在50 ℃、pH 7、0.25%木瓜蛋白酶的条件下,反应时间为10～20 min时脱皮效果最好[7]。在45 ℃、中性蛋白酶添加量0.1%时,为防止鱿鱼皮在中性蛋白酶中长时间浸泡而导致的鱿鱼肉色泽、营养、质量下降,一般选择13～15 min为最适处理时间[8]。
2.3.3 温度对脱皮效果的影响
脱皮温度对脱皮效果和脱皮后鱼肉质量也有直接关系。一般长时间内处于低温状态,会使脱皮速度慢,改变鱼肉质量,短时间内温度升高可加快脱皮速度,但会使肌肉组织变软、肌肉变红。pH 7、木瓜蛋白酶添加量为0.25%、时间为13 min、反应温度50～55 ℃时,可获得脱皮速度快、质量好的鱼肉[7]。选取(35±2) ℃、(45±2) ℃和(55±2) ℃ 3个温度,在中性蛋白酶用量为0.1%,作用时间为11 min时进行脱皮效果对比,发现当温度处于(45±2) ℃时的脱皮效果比(35±2) ℃、(55±2) ℃时好。
3 鱿鱼皮胶原蛋白的制备方法
鱿鱼皮干物质中包含80%左右的蛋白质,胶原蛋白约占总蛋白的50%,约为普通鱼皮胶原蛋白含量的3倍,鱿鱼皮胶原蛋白是由α1和α2两条α链组成的I型胶原,由3条左手螺旋(α1)2α2链通过右手螺旋的方式互相缠绕形成的[9],如图1所示[10]。鱿鱼皮中的胶原蛋白常采用热水提取法、盐提取法、酸提取法、酶提取法等方法进行提取。CAO等[11]分别采用酸法、酶法和热水法提取鱿鱼皮胶原蛋白,对胶原蛋白的理化特性进行比较,发现热水提取法更高效、经济、省时,产物更适合液体制品;酸法提取法产率低、对环境影响大,但产物热稳定性更好;酶法提取法易受温度影响、成本高,但产物溶解度高。鱿鱼皮胶原蛋白制备方法如表2所示。
图1 胶原纤维结构图
Fig.1 Collagen fiber structure diagram
表2 鱿鱼皮胶原蛋白制备方法
Table 2 Preparation method of squid skin collagen protein
提取方法种类前处理提取过程参考文献酸法秘鲁鱿鱼4 ℃下液料比20∶1(mL∶g)、加入0.1 mol/L NaOH泡20 h;液料比10∶1(mL∶g)、加入10 g/100 mL正丁醇溶液浸泡20 h4 ℃下冰醋酸浓度0.47 mol/L,浸泡时间43 h,液料比24.50∶1(mL∶g);实际提取率为(31.76±0.26)%[12]市售鱿鱼4 ℃下2.5 mol/L NaCl 1∶25(料液比,g∶mL)处理24 h,15%异丙醇于料液比1∶15处理18 h4 ℃下1.47 mol/L柠檬酸溶液1∶136(料液比,g∶mL)提取60 h;提取率为(11.63±0.11)%,纯度为91.28%[13]盐法阿根廷鱿鱼4 ℃下5∶1(水∶皮,mL∶g)混合30 min,离心得沉淀0 ℃,15% NaCl 24 h;得率(以干物质计%)为63.8%[14]酸酶结合法秘鲁鱿鱼4 ℃下在0.1 mol/L NaOH 1∶20(料液比,g∶mL)中浸泡12 h;丁醇1∶20(料液比,g∶mL)泡8 h4 ℃下在加1% (质量分数)胃蛋白酶1∶30(质量比)的0.5 mol/L醋酸中悬浮24 h,40 ℃,离心冻干[15]阿根廷鱿鱼4 ℃下0.05 mol/L NaOH浸泡12～14 h4 ℃下0.5 mol/L醋酸和1%胃蛋白酶浸提3 d离心;上清液加0.05 mol/L Tris和2.5 mol/L NaCl盐析;沉淀溶解到0.5 mol/L的醋酸中,0.01 mol/L醋酸透析,蒸馏水透析,冻干[16]酶法市售鱿鱼4 ℃下0.1 mol/L NaOH 24 h;10%丁醇浸泡8 h;NaCl盐析;0.5 mol/L醋酸,蒸馏水透析4 ℃下加入其质量5%的中性蛋白酶,1∶14(g∶mL)料液比,pH 7.0,51 ℃下酶解54 min;胶原蛋白提取率97.7%[17]市售鱿鱼4 ℃下1∶30(g∶mL)的 0.1 mol/L NaOH中搅拌6 h;1∶30(g∶mL) 10%丁醇浸泡24 h4 ℃下3 200 U/g木瓜蛋白酶,底物浓度1∶20,50 ℃,时间6 h,pH 6.0;胶原蛋白提取率为97.56% [18]
热水抽提法是将预处理后的的鱿鱼皮经过一定条件下的热水抽提,最终得到水溶性胶原蛋白的方法。其往往与酸提取法结合,使得原料中的胶原蛋白纤维经酸溶液浸泡而溶胀,后经热水处理增加胶原纤维的溶解性[8]。
酸法提取就是指利用一定浓度的酸溶液(如盐酸、醋酸、柠檬酸、甲酸等)作为溶剂提取酸溶性胶原蛋白,利用了其低酸性破坏分子间的盐键和希夫碱使胶原蛋白状纤维膨胀、溶解。酸法提取不仅可以溶解没有交联的胶原分子,还能将含有醛胺类交联键的胶原纤维溶解[9]。
盐法提取是指使用不同浓度的中性盐(氯化钠、Tris-HCl、乙酸钠、氯化钾、柠檬酸盐等)溶液中提取胶原蛋白[9]。
酶法提取是在不改变三螺旋结构的情况下,蛋白酶可作用于胶原蛋白的非螺旋端肽,这种胶原蛋白称为酶溶性胶原蛋白[9]。酶法提取具有水解时间短、蛋白纯度高、水溶性好、理化性质稳定、不污染环境等优点。酶法提取常用的酶有胃蛋白酶、中性蛋白酶、木瓜蛋白酶等。
4 鱿鱼皮明胶的制备方法
鱿鱼皮明胶一般是鱿鱼皮适度水解后经热变性至不可逆的断裂后得到的功能性生物聚合物,具有良好的成膜性可制备可食性包装材料,也可用作乳化剂、分散剂和胶体保护剂等。明胶来源于变性的胶原蛋白,明胶中有与胶原蛋白分子相同的氨基酸。当胶原蛋白水解成明胶时,会发生谷氨酰胺和天冬酰胺的脱胺作用[19]。目前为获取明胶,一方面采用酸、碱或酶等破坏稳定胶原高级结构的共价交联,松散三螺旋结构,得到明胶化胶原;另一方面通过热水提胶,已明胶化的胶原中氢键等非共价键及部分共价键断裂,三螺旋转解体,亚基组分充分进入溶液[20]。
鱿鱼皮中有一定含量色素,提取的明胶常带暗红色或粉红色。为获得脱色鱿鱼皮明胶,蔡路昀等[21]将预处理后的鱿鱼皮放到Na2CO3溶液中脱色,再加入乙二胺四乙酸使颜色呈白色后去除矿物质,用热水提取再冷冻干燥获得明胶。NAGARAJAN[22]使用不同浓度的过氧化氢(H2O2)作漂白剂,发现随着H2O2浓度的增加,虽然明胶收率增加,但影响凝胶性能和颜色。
鱿鱼皮明胶制备方法如表3所示。
表3 鱿鱼皮明胶制备方法
Table 3 Preparation method of squid skin gelatin
提取方法鱿鱼种类前处理提取过程参考文献热水法台湾枪鱿鱼4 ℃下0.05 mol/L NaOH (料液比1∶10,g∶mL)搅拌6 h,清水洗至中性,H2O2浸泡24 h60 ℃水浴搅拌,过滤,冻干[22]热水法和酸法市售鱿鱼0.2% NaOH溶液(料液比1∶10,g∶mL)浸泡,蒸馏水洗至中性0.2%盐酸液(1∶10,料液比,g∶mL)浸泡,蒸馏水洗至中性;鱿鱼皮∶蒸馏水(1∶10,g∶mL)混合,55 ℃水浴加热,提取液冷冻干燥[23]酸法市售鱿鱼0.8% NaCl (料液比1∶6,g∶mL)浸泡,26 ℃搅拌15 min,自来水冲洗;4 ℃下0.2 mol/L NaOH混合30 min,蒸馏水冲洗至中性0.05 mol/L CH3COOH中浸泡3～4 h,1∶4(料液比,g∶mL)蒸馏水中浸泡12 h,过滤,滤液冻干得到7.5%干粉明胶[24]酸酶结合法枪乌贼0.05 mol/L NaOH (10 g/100 mL)泡2 h,蒸馏水反复冲洗至中性1∶10的料液比浸泡在0.2 mol/L的乙酸中,在pH 2和15 U/g碱处理皮肤的水平下,用商业胃蛋白酶水解;混合物搅拌48 h,pH值提高至7.5,搅拌1 h,终止蛋白酶活性后, 50 ℃下连续搅拌18 h,冷冻离心得到提取率为6.82 g/100 g的明胶[25]酶法市售鱿鱼1∶4(料液比,g∶mL) 0.05%的NaOH溶液,离心,下层鱼皮蒸馏水漂洗至中性0.6%中性蛋白酶,40 ℃ 酶解2 h,离心取上清液,75 ℃提胶1 h,冻干;明胶得率为20.80%[26]
5 鱿鱼皮胶原蛋白肽
5.1 鱿鱼胶原蛋白肽的制备方法
鱿鱼皮胶原蛋白肽是指鱿鱼皮的胶原类物质经水解后具有一定生物活性的肽类物质,常采用胃蛋白酶、中性蛋白酶、木瓜蛋白酶、胰蛋白酶和碱性蛋白酶等蛋白酶进行酶法制备。酶解法具有温和、安全、环保的反应条件,易控制的反应过程,低廉的价格,较短的降解时间等优点,使得产品营养损失少。
5.2 鱿鱼皮胶原蛋白肽氨基酸组成
鱿鱼皮蛋白肽中有17种氨基酸,包含7种必需氨基酸(苏氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸+酪氨酸、蛋氨酸+胱氨酸、赖氨酸)占总氨基酸的比例可达41.68%,与非必需氨基酸含量的比值达71.45%[27]。鱿鱼皮胶原蛋白肽的必需氨基酸组成相对均衡丰富,营养价值高。
5.3 鱿鱼皮胶原蛋白肽分子质量
鱿鱼皮经酶解后主要为小分子肽产物,99.64%的鱿鱼皮蛋白肽的分子质量分布在180～3 000 Da。小分子肽具有易吸收、吸收时不需额外能量、对肠胃亲和性高等特性。PARTHIBAN等[28]利用碱性蛋白酶制备鱿鱼蛋白水解物,超滤分离出多肽,发现小于5 kDa的肽具有较多疏水氨基酸、牛磺酸、丝氨酸,因此有较强的自由基清除能力。张岩[29]采用分步水解法,在5%胰蛋白酶、40 ℃、pH 8的条件下酶解3 h,之后在3%碱性蛋白酶、55 ℃、pH 9的条件下酶解2.5 h,制得分子质量小于31 kDa的鱿鱼多肽。
5.4 鱿鱼皮胶原蛋白肽的功能活性
鱿鱼皮胶原蛋白肽具有抗氧化活性、抗高血压、抗皮肤老化、抗肿瘤、抗冻性等许多功能活性。
5.4.1 抗氧化活性
通过酶解鱿鱼皮胶原蛋白能得到具有较高抗氧化活性的生物活性肽,其抗氧化机理是由于含有高还原性的氨基酸或氨基酸序列清除体内自由基,抑制了体内氧化反应的进行。活性氧自由基的催化和脂质过氧化的促进可能是由Fe3+或其复合物引起的,其往往会导致细胞及组织被破坏,但胶原蛋白肽可以还原Fe3+保护细胞组织。鱿鱼皮胶原蛋白水解物具有剂量依赖性的铁螯合能力[30]。GIMENEZ等[31]发现被隐藏的鱿鱼皮蛋白水解前具有Fe3+还原能力的氨基酸基团在蛋白酶水解下被暴露出来,导致在亚铁还原能力试验中鱿鱼皮蛋白肽比鱿鱼皮蛋白的清除能力更高。ALEM
N等[32]从鱿鱼水解产物中得到了具有抗氧化活性的肽(Gly-Pro-Leu-Gly-Leu-Leu-Gly-Phe-Leu-Gly-Pro-Leu-Gly-Leu-Ser)。
5.4.2 抗高血压
目前研究认为高血压是由于不活跃的血管紧张素Ⅰ转换为血管紧张素Ⅱ后导致末梢血管收缩,外周阻力增加引起的。鱿鱼皮胶原蛋白中分离得到的多肽分子可通过抑制血管紧张素转换酶(angiotensin converting enzyme,ACE)的活性,降低血管紧张素Ⅱ水平,降低血压[3]。ALEMN等[33]从鱿鱼皮胶原蛋白中分馏出3个相对分子质量范围的小肽(F1,10～3 kDa;F2,3～1 kDa;F3,<1 kDa),用胃蛋白酶和胰蛋白酶先后处理3个小肽得到F1GI、F2GI、F3GI,从F3GI中发现了对ACE活性有效抑制浓度IC50值为47.78 μmol/L的肽(Gly-Arg-Gly-Ser-Val-Pro-Ala-Hyp-Gly-Pro)。LEE等[34]采用Sephadex G-25柱层析和C18反相高效液相色谱法纯化得到IC50值为766.2 μmol/L的ACE抑制肽(Ser-Ala-Gly-Ser-Leu-Val-Pro,657 Da)。
5.4.3 抗皮肤老化
皮肤衰老是由于外源性和内源性等多种因素造成的,外源性因素中多是由于阳光中的紫外线照射,内源性因素是皮肤内产生自由基导致衰老。鱿鱼皮胶原蛋白肽因为能清除人体内的活性氧和自由基而被用于抗衰老[35]。许丹等[36]发现秘鲁鱿鱼皮中羟脯氨酸含量高,胶原蛋白含量达62.56%,是一种理想胶原蛋白肽源,用胰蛋白酶法提取秘鲁鱿鱼皮中的胶原蛋白肽效果最好,可用于抗衰老美容护肤产品。
5.4.4 抗肿瘤活性
肿瘤是由于细胞受到致癌因子作用发生基因变异从而失控生长的非遗传的基因疾病。人体内细胞癌变主要是由于活性氧争夺细胞电子使失去电子的癌变细胞继续争夺其他细胞的电子,导致恶性循环。小分子蛋白肽可以为人体提供大量的负电子,并与肿瘤基因以及对肿瘤产生作用的调控因子进行特异性结合,因此抑制恶性循环、降低肿瘤活性。鱿鱼皮胶原蛋白肽能抑制恶性肿瘤细胞中mRNA表达,抑制肿瘤细胞活性,阻止癌细胞增殖[35]。胡小军等[37]利用木瓜蛋白酶酶解法制备鱿鱼蛋白,发现其不仅能够补充体能还能抑制胃癌细胞SGC-7901的生长能力。
5.4.5 抗冻性
抗冻肽是通过吸附冰晶表面抑制冰晶生长改变冰晶形态,抑制冻藏过程中冰晶对组织造成的机械损伤来缓解低温贮藏时食品劣变。蔡金秀等[38]在底物浓度为4%、加酶量为4 000 U/g时,先后在pH 8、温度50 ℃,pH 6、温度45 ℃条件下分别使碱性蛋白酶酶解2 h和木瓜蛋白酶酶解3 h,后经G-25凝胶柱分离后得到具有较高抗冻活性的组分,其氨基酸序列为Gly-Pro-Try-Pro-Ala-Ala-Asn-Ser-Pro-Glu或Glu-Pro-Ser- Asn-Ala-Ala-Pro-Try-Pro-Gly。CAO等[39]发现鱿鱼皮胶原水解物在冻融循环中部分保留与水的结合能力,对肌原纤维的变性和结构变化有抑制作用,减少冰晶造成的机械损伤。通过Sephadex G-25层析获得鱿鱼皮胶原水解物中抗冻活性最高部分的主要氨基酸序列为Asp-Val-Arg-Gly-Ala-Glu-Gly-Ser-Ala-Gly-Leu。
5.4.6 其他活性
除了上述功能活性(表4)外,鱿鱼皮胶原蛋白肽还被证实有抑制类风湿关节炎、抑菌等作用。许丹[40]用胰蛋白酶酶解制备秘鲁鱿鱼皮胶原蛋白肽,发现其对类风湿关节炎具有抑制作用。杨娜等[41]采用钙螯合修饰鱿鱼皮酶解产物,比较3种螯合产物(水不溶性组分、50%无水乙醇不溶性组分、80%无水乙醇不溶性组分)及酶解产物本身的抑菌活性,发现80%乙醇不溶性组分一定程度上能够抑制大肠杆菌和枯草芽孢杆菌。
表4 鱿鱼皮胶原蛋白肽的功能活性
Table 4 Functional activity of squid skin collagen peptide
功能活性作用机理影响因素品种肽序参考文献抗氧化性高还原性的氨基酸或氨基酸序列抑制氧化反应,增加自由基清除能力氨基酸组成、肽的分子质量美洲大赤鱿Gly-Pro-Leu-Gly-Leu-Leu-Gly-Phe-Leu-Gly-Pro-Leu-Gly-Leu-Ser[32]抗高血压降低血管紧张素Ⅱ水平,抑制ACE的活性多肽含量秘鲁鱿鱼巴特柔鱼Gly-Arg-Gly-Ser-Val-Pro-Ala-Hyp-Gly-ProSer-Ala-Gly-Ser-Leu-Val-Pro[33][34]抗衰老性清除活性氧和自由基,阻止紫外线照射产生的自由基多肽含量秘鲁鱿鱼 —[35]抗肿瘤提供大量负电子并与肿瘤基因、调控因子进行特异性结合多肽含量市售鱿鱼 —[37]抗冻性与冰晶棱面相结合,抑制冰晶的生长在冻融循环中对肌原纤维的变性和结构变化有抑制作用氨基酸组成、多肽结构特殊的氨基酸残基市售鱿鱼秘鲁鱿鱼Gly-Pro-Try-Pro-Ala-Ala-Asn-Ser-Pro-Glu或Glu-Pro-Ser-Asn-Ala-Ala-Pro-Try-Pro-GlyAsp-Val-Arg-Gly-Ala-Glu-Gly-Ser-Ala-Gly-Leu[38][39]
6 鱿鱼皮胶原类产品的应用
6.1 鱿鱼皮胶原类产品在食品中的应用
鱿鱼皮胶原类在食品工业中可用于制备可食性膜或降解材料、保健品、调味品等。URIARTE-MONTOYA等[42]发现酸溶性胶原蛋白和壳聚糖之间受氢键连接形成复合材料生物膜,与壳聚糖相比胶原具有增塑剂的作用,复合膜相比较纯壳聚糖膜断裂伸长率、水化度、柔韧性增加,可用作环保可降解的包装材料。官爱艳等[43]发现鱿鱼皮明胶有较好的成膜性,和壳聚糖之间的羟基、氨基发生氢键交联能改变膜的光谱吸收,提高膜的热稳定性,最终获得具有良好的机械性能、透光性能和水分阻隔能力的复合膜,为用于食品保鲜膜提供依据。ALONDRA等[44]考察了壳聚糖膜的物理、化学结构、力学性能、降解性能、抗氧化性能和抗真菌性能受添加鱿鱼明胶水解液的影响,发现含有20%鱿鱼明胶水解液的壳聚糖膜可有效抑制寄生曲霉。姚雨杉[3]通过中性蛋白酶酶解和纳豆芽孢杆菌液态发酵得到分子质量小于1 kDa的多肽组分,其抗高血压肽的生物活性易受赖氨酸或精氨酸所处肽链位置影响,C端残基上含有赖氨酸或精氨酸,可提高肽的ACE抑制活性,对血管紧张素转化酶Ⅰ产生抑制作用,用于降血压保健品开发。黄光荣等[45]添加0.5% L-半胱氨酸盐酸盐、0.5%维生素B1、1.875%葡萄糖、0.5%维生素C等物质到胰蛋白酶水解后的鱿鱼皮后进行Maillard反应,制备出可用于食品调味的无鱼腥味的肉类香味料。
6.2 鱿鱼皮胶原类产品在医疗中的应用
胶原海绵是一种亲水性强能快速止血使伤口不易感染的外科止血材料,它可用于医疗止血、组织工程材料、抗癌等。徐志霞等[46]分别采用干热交联法(dehydrothermal,DHT)、化学交联法[1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide,EDC]及EDC/DHT结合交联法这3种方法将鱿鱼皮胶原海绵交联,发现得到的ASC-E、PSC-E、ASC-E/D、PSC-E/D这4种鱿鱼皮胶原海绵均能起到一定止血作用,且PSC-E组的止血效果最好。ZHANG等[47]将鱿鱼皮胶原蛋白与川芎多糖结合,增加了天然高分子材料生物支架的机械性能以及生物活性,降低组织工程材料的生产成本。DELPHI等[48]发现波斯湾鱿鱼皮中的I型胶原蛋白可调节细胞运动、增殖和凋亡,具有较好的生物相容性、安全性和高生物降解性,由于胶原含有多孔结构促进细胞黏附、聚集、形态发生和生长,模拟细胞外基质,阻止MDAMB-231和MCF-7乳腺癌细胞持续生长,在抗癌中发挥作用。
6.3 鱿鱼皮胶原类产品在化妆品中的应用
鱿鱼皮胶原蛋白乳色泽均匀、膏体细腻,通过《化妆品卫生规范》中的“急性皮肤刺激性/腐蚀性试验”方法对鱿鱼皮胶原蛋白乳反复进行皮肤刺激性试验,证实该产品安全可靠,可用于化妆品中[49]。鱿鱼皮胶原蛋白肽具有高度可溶性、亲水性、乳化性以及组织相容等特点,抗衰老的同时还能滋润和修复皮肤,可用于生产美容护肤品、药妆剂。王静凤等[50]发现不同分子质量的鱿鱼皮胶原蛋白多肽(SP1:Mr 10 000 u,SP2:6 000 u
综上,鱿鱼皮胶原类产品广泛应用于食品、医疗、化妆品中(表5)。
表5 鱿鱼皮胶原类产品的应用
Table 5 Application of squid skin collagen products
应用方向应用方式作用机理参考文献食品 可食性膜或降解材料鱿鱼皮明胶和壳聚糖之间羟基、氨基发生氢键交联具有较好的相容性 [42-43]保健品中性蛋白酶酶解和纳豆芽孢杆菌液态发酵产物及分子质量小于1 kDa的多肽组分,能有效抑制血管紧张素转化酶-Ⅰ的活性[3]调味品进行Maillard 反应[45]医疗 胶原海绵止血胶原海绵亲水性强、止血速度快使伤口不易感染[46]组织工程材料生物支架鱿鱼皮胶原蛋白与川芎多糖结合时增加了天然高分子材料生物支架的机械性能以及生物活性[47]抗癌波斯湾鱿鱼皮中提取的凝胶状胶原可组织MDAMB-231和MCF-7乳腺癌细胞的持续生长[48]化妆品美白鱿鱼皮胶原蛋白多肽能抑制B16黑素瘤细胞中的黑素的合成[50]药妆剂鱿鱼皮胶原蛋白中的F3组分对酪氨酸酶和透明质酸酶具有较强的抑制活性能提亮皮肤色泽以及改善皮肤形态[30]
7 结论
综上所述,鱿鱼皮的胶原蛋白具有良好的保水性、湿润性、吸油性及乳化性等特点,与陆地生物相比,鱿鱼皮的胶原蛋白还具有来源广、含量高、纯度高、低制备成本、低热稳定性、低抗原性、低过敏性、易酶解等优点。鱿鱼皮有很大的开发利用价值,可运用不同方法进行脱皮,对鱿鱼皮中明胶、胶原蛋白、胶原蛋白肽进行制备提取,使得鱿鱼皮胶原类产品被广泛用于食品、医疗、化妆品等方面。但目前提取胶原蛋白的技术不够纯熟,制备成本高,回收利用率低;对胶原蛋白、胶原蛋白肽目标活性的靶向性筛及其活性验证的临床验证研究较少。未来应优化鱿鱼皮胶原蛋白的提取工艺,进一步降低生产成本,提升胶原蛋白及活性肽的得率及纯度,提高其目标肽筛选的靶向性,并开展活性的临床验证研究,以为鱿鱼皮高值化利用提供更多理论参考。
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