乌贼生物活性物质研究进展

戴宏杰1,陈启彪2,曹子璇1,张欢1,王姗姗1,高焕秋1,张宇昊1*

1(西南大学 食品科学学院,重庆,400715)2(岭南师范学院 生命科学与技术学院,广东 湛江,524048)

摘 要乌贼是我国重要的渔业资源,其种类繁多,分布广泛,渔获量大。乌贼营养丰富,具有良好的食用和药用保健价值。近年来关于乌贼生物活性物质的研究主要集中在乌贼墨,而对其他乌贼来源的原料研究相对较少,尤其是对其他乌贼加工下脚料缺乏深入研究。该文综述了近年来关于乌贼墨、乌贼骨、乌贼内脏、乌贼皮、乌贼肌肉、乌贼眼和乌贼喉软骨中的天然生物活性物质,主要包括乌贼墨中的多糖、多肽、肽聚糖和黑色素、乌贼骨中的多糖和甲壳素、乌贼内脏中的多糖和多肽、乌贼皮中的胶原蛋白、乌贼肌肉中的蛋白和多肽、乌贼眼中的透明质酸和乌贼喉软骨中的硫酸软骨素等生物活性物质,对其主要生物活性和相关机制进行综述,并结合乌贼各部分生物活性物质的种类和研究深度提出后续研究建议和发展方向,以期为乌贼和其他海洋头足类动物的综合利用提供基础资料。

关键词乌贼;乌贼墨;生物活性物质;研究进展

乌贼属于软体动物门(Mollusca),头足类(Cephalopoda),乌贼目(Sepiida),乌贼科(Sepiidae),主要生活在热带和温带沿岸浅水中,冬季常迁至较深海域,曾与大黄鱼、小黄鱼和带鱼并称为“中国四大海产”[1]。我国产量较多的乌贼种类为金乌贼(Sepia esculenta),在我国近海海域均有分布[2];拟目乌贼(Sepia lycidas)主要分布于东海和南海海域[3];虎斑乌贼(Sepia pharaonic)主要分布于南海海域[4];曼氏无针乌贼(Sepiella japonica)[5],主要分布于浙江南部沿海及福建沿海。

由于海洋环境的独特性,从海洋生物中提取分离天然产物得到广泛关注。乌贼作为一种深海动物,长期生活在高压、低温、低氧和黑暗的环境中,其独特的生活方式使其具有产生新型生物活性物质的巨大潜力。越来越多的研究表明,从乌贼中分离获得的多糖[1,6]、多肽[4,7]、蛋白质[8-9]等天然产物都显示出了良好的抗肿瘤、抗氧化、降血糖等生物活性[10]。近年来,随着曼氏无针乌贼、金乌贼和虎斑乌贼等乌贼种类在育苗和养成技术取得一定程度上的突破,乌贼产量进一步增加[11],2015年我国乌贼总产量达到14万t[12],研究乌贼生物活性物质对于提高乌贼产业的经济价值和丰富海洋药物来源途径具有重要意义。本文综述了近年来从乌贼不同部位来源(乌贼墨、乌贼骨、乌贼内脏、乌贼肉、乌贼皮、乌贼眼和乌贼喉软骨)中分离获得的天然活性物质种类及其生物活性概述,以期为乌贼生物活性物质的研究开发利用提供建议和思路,拓展乌贼的综合深加工利用和产品开发途径,为海洋药物和功能性食品、保健品开发提供基础资料。

1 乌贼墨

乌贼墨是乌贼加工过程中的副产物,其主要化学成分为黑色素和蛋白多糖复合体,其中黑色素是吲哚醌(吲哚-5,6-醌与2羟基吲哚-5,6-醌)的多聚物,与蛋白结合或不结合。而蛋白多糖复合体中糖类部分主要含有等分子质量的葡萄糖醛酸、N-乙酰半乳糖胺和岩藻糖[13]。新鲜的乌贼墨中主要含有蛋白质、糖类、脂类、水和色素等成分,其含量分别为6.3%、3.0%、0.2%、75%和15.5%(质量分数)。已有众多研究表明,乌贼墨具有调节免疫力、抗肿瘤、降血糖、降血压、抗氧化、抗辐射、止血和抑菌等生物活性[14]

1.1 乌贼墨多糖

1.1.1 抗氧化活性

陈颖[15]研究了乌贼墨多糖对活性氧(ROS)过量聚集产生的皮肤氧化应激损伤的影响,结果表明,乌贼墨多糖可通过调节NADPH氧化酶和Connexin43途径来有效减轻皮肤成纤维细胞的氧化应激损伤。GU等[16]研究表明,乌贼墨多糖能够抑制环磷酰胺(CP)诱导的小鼠精子畸形、组织结构和曲细精管损伤的产生,提高超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)的活性,降低丙二醛(MDA)的含量,显著降低生精细胞的坏死率;同时乌贼墨多糖能够有效减弱睾丸间质细胞超微结构的损伤。表明乌贼墨多糖能够通过提高抗氧化能力和抑制自噬来预防CP对细胞骨架的破坏。

1.1.2 抗肿瘤活性

乌贼墨多糖的抗肿瘤作用主要通过诱导肿瘤细胞凋亡、抑制肿瘤血管形成、抗肿瘤侵袭与转移、调节免疫功能、降低化疗药物的毒副作用、辅助化疗药物发挥作用及抗氧化等途径实现[1]。CHEN等[17]研究表明,乌贼墨硫酸化多糖能够抑制HepG2人肝癌细胞的生长、入侵和转移,同时对鸡胚绒毛尿囊膜血管的生长也有抑制作用。ZONG等[18]研究表明,乌贼墨多糖能够诱导人卵巢癌细胞株SKOV-3的凋亡,抑制SKOV-3细胞内聚腺苷二磷酸核糖聚合酶-1的表达,上调促凋亡蛋白caspase-3、caspase-8、caspase-9和bax的表达水平。JIANG等[19]研究表明,乌贼墨硫酸化多糖能够减弱表皮细胞生长因子(EGF)诱导的表皮生长因子受体(EGFR)表达和活化,并通过抑制SKOV-3细胞的p38/MAPK和PI3K/Akt/mTOR信号传导途径来抑制SKOV-3细胞的迁移和侵袭,表现出在抗肿瘤药物方面的发展潜力。

1.1.3 抗菌防腐

SHI等[20]研究发现,乌贼墨对冷藏黄鲷鱼有较好的抗菌防腐作用,能够延长保质期。吴金龙等[21]研究表明,乌贼墨多糖对冷冻鱿鱼有较好的防腐抗菌作用,其中7 mg/mL的乌贼墨多糖和1 mg/mL的山梨酸钾、3 mg/mL的壳聚糖防腐效果相当。此外,食用乌贼墨多糖还能明显改善化疗药物造成的肠道菌群失调,增加有益菌数量,提高肠道抗感染能力[6]。SADOK等[22]考察了乌贼墨对去皮虾肉的保鲜效果。随着乌贼墨浓度的增加,保鲜效果也相应提高,总挥发性盐基氮(TVB)和三甲胺(TMA)水平降低,同时乌贼墨对虾肉的外观、气味和味道等没有产生不利影响,表明乌贼墨可作为天然水产品保鲜防腐剂进行开发利用。

1.1.4 免疫增强活性

LIU等[23]研究表明金乌贼墨多糖(SEP)能够抑制CP对小鼠卵泡、卵巢、子宫的毒性,可通过抑制p38 MAPK信号通路和激活PI3K/Akt信号通路有效预防CP引起的卵巢功能衰竭。SEP是一种新型乌贼墨多糖,主要由GalN和Ara组成(比例为1∶1),几乎占所有单糖组成的一半,此外还含有少量的Fuc、Man、GlcN、GlcA和GalA。ZUO等[24]对小鼠进行腹腔注射CP处理后发现乌贼墨多糖(OBP)能够增强occludin、zonulae occluden (ZO)-1和E-钙黏蛋白的mRNA和蛋白质表达水平。ZO-1和E-钙黏蛋白的免疫组织化学染色证实了mRNA和蛋白质水平的增加。OBP还能够显著增强其他紧密连接蛋白(包括ZO-2、ZO-3、密蛋白-2和cingulin)的mRNA表达,表明OBP对宿主防御具有重要意义,尤其是对CP诱导的上皮细胞损伤的免疫增强作用。ZUO等[25]同时发现OBP还能够增强细胞中的黏蛋白表达,OBP对黏蛋白的上调依赖于杯状细胞的增加量,表明OBP对肠黏膜的免疫增强具有重要意义。

1.1.5 其他生物活性

SOLIMAN等[26]研究表明,乌贼墨水提物对胆汁淤积引起的肾脏和脂质代谢紊乱具有一定的疗效,同时还具有良好的抗氧化能力。ZHANG等[27]采用乌贼墨和几丁质制成止血混合海绵,表明乌贼墨可以作为天然来源的止血材料开发利用。此外,有研究表明,乌贼墨硫酸化多糖能够增加部分促凝血酶原激酶时间和凝血酶原时间,表明其可通过抑制内源性和外源性血液凝固过程发挥抗凝作用。乌贼墨硫酸化多糖主要通过抗凝血酶Ⅲ或肝素辅助因子Ⅱ介导来有效抑制凝血因子FIIa和FXa的活性表达[28]

1.2 乌贼墨多肽

生物活性多肽是指能够优化机体代谢环境、有益于机体健康的一类多肽。一般由蛋白酶酶解制得,通常含有3 ~ 20个氨基酸残基,它在原蛋白质序列上没有生物活性,但是通过酸、碱或酶水解释放后具有生物活性,其活性取决于它们的氨基酸组成及其排列顺序[29]。由于乌贼墨中蛋白含量相对较低,以乌贼墨为原料来源的多肽活性研究报道相对较少。DING等[30]通过胰蛋白酶水解乌贼墨得到一种氨基酸序列为Gln-Pro-Lys的多肽,分子质量为343.4 Da。该寡肽能够显著抑制人前列腺癌细胞DU-145的增殖并以剂量依赖性方式诱导其死亡,具有一定的抗肿瘤活性。该研究团队继续研究发现,该活性寡肽通过加强细胞周期的S和G2/M期来抑制前列腺癌细胞DU-145和LNCaP的增殖,通过加强细胞周期SubG1和G0/G1阶段来调节PC-3细胞的生长,并呈现剂量依赖性,进一步实验表明,该活性寡肽抑制前列腺癌细胞增殖机制可能是通过下调基因Bcl-2的表达,上调基因BaxCapase-3的表达,同时增加Bax/Bcl-2的比例来实现的[7]。此外,他们还在乌贼墨中分离出另一种新型抗肿瘤肽(SHP),其氨基酸序列为Leu-Lys-Glu-Glu-Asn-Arg-Arg-Arg-Arg-Asp,分子质量1 371.53 Da。SHP能够以时间和剂量依赖性方式显著抑制PC-3细胞的增殖[31]。这些研究表明来源于乌贼墨的多肽可以作为一种新型的癌症肿瘤的治疗药物进行开发利用。

1.3 乌贼墨肽聚糖

肽聚糖是一种包含多糖和氨基酸的聚合物,是原核生物细胞壁的重要组成成分。一些研究表明,肽聚糖具有良好的生物活性,如抗肿瘤、抗凝血和抗病毒等生物活性[32-33]。郑玉寅等[34]从乌贼墨中提取得到肽聚糖,通过大量体外实验表明,乌贼墨肽聚糖通过上调Caspase-3 mRNA表达,下调COX-2和VEGF蛋白、Bcl-2 mRNA表达,诱导DU-145和PC-3细胞的凋亡从而达到抑制其生长的作用,其抑制效果具有明显的量效依赖性。

1.4 乌贼墨黑色素

黑色素是乌贼墨中的重要组成部分,天然的黑色素是吲哚-5,6-醌(Ⅰ)与2-羧基吲哚-5,6-醌(Ⅱ)的共聚物,具有一定的生物活性。李和生等[35]研究表明,乌贼墨黑色素是由黑色素单体堆积而成,其单体颗粒呈圆形,平均直径约为118 nm。乌贼墨黑色素可有效抑制猪油的氧化反应,对大鼠自发性脂质过氧化也有明显的抑制作用,其抑制率达到53.3%。同时,黑色素对Fe2+-Cys诱导大鼠肝脂质过氧化也有较明显的抑制作用,其抑制率达到22.5%。GUO等[36]通过超声辅助降解法从乌贼墨中提取水溶性黑色素,利用薄膜分离不同分子质量分大小的黑色素分子,其中超过10 kDa的分子显示最强的抗氧化能力。DONG等[37]研究表明,乌贼墨黑色素对小鼠肠道菌群结构无明显影响,但能影响优势细菌群落的比例且与剂量正相关。从健康的角度来看,使用黑色素不会引起肠道菌群失调,证明了乌贼墨黑色素作为功能性成分在调节肠道微生物群落方面的潜力。

2 乌贼骨

乌贼骨(又名海螵蛸),为传统中药材。乌贼骨在中医药物中具有重要地位,其性咸、涩、温,有收敛止血、涩精止带、制酸、敛疮等作用。乌贼骨的化学成分主要为CaCO3含80%~85%,壳角质6%~7%,黏液质10%~15%,并含少量NaCl、Ca3(PO4)2、镁盐等[38]。DIAZ等[39]研究了来源于乌贼骨的甲醇提取物可抑制HepG2肝癌细胞的细胞活力和毒性,100 μg/mL的HepG2细胞死亡率达到68%,可作为抗癌药物开发利用。随着海洋资源开发的兴起,人们对海洋生物多糖关注增加,而乌贼多糖主要分布于乌贼墨和乌贼骨中[40],但由于乌贼骨被广泛用作中药材而利用,关于其多糖的生物活性研究相对较少。目前的研究主要集中在水溶性多糖和甲壳素。魏江洲等[41-42]首次从乌贼骨中提取分离纯化得到海螵鞘多糖CPS-1,其主链结构为[N-乙酰-α-L-(1→2)葡萄糖胺]n。该多糖可显著提高溃疡性结肠炎小鼠体内表皮生长因子(EGF)和血小板源生长因子(POGF)水平,帮助溃疡组织愈合,具有一定的抗溃疡作用;可提高小鼠血清中超氧化物歧化酶(SOD)的活性,具有明显的抗氧化作用;可干扰感染性支气管炎病毒(IBV)对鸡胚气管环的入侵,具有一定的抗病毒作用。SUBHAPRADHA等[43]从乌贼骨中提取多糖,浓度为10 mg/mL时清除DPPH·能力为36.27%,浓度为0.5 mg/mL时清除能力为59.57%,浓度为 3.2 mg/mL时清除·OH能力为45.86%。KRISHNAMOORTHI等[44]通过EDTA溶液从乌贼骨中提取多糖,测得其对金黄色葡萄球菌、伤寒沙门氏菌、霍乱弧菌、联合固氮菌、大肠杆菌、副伤寒沙门氏菌、奇异变形杆菌和化脓性链球菌的最低抑菌浓度(MIC)值分别为100、80、80、80、100、80、60和40 mg/mL,表明乌贼骨多糖具有良好的广谱抗菌活性。唐丽娟等[45]研究表明,乌贼骨多糖对脲酶具有活性抑制作用,水提和碱提多糖对脲酶活性的抑制率均达到70%以上,对消化性溃疡疾病的治疗具有一定的医学意义。

乌贼骨中含有大量甲壳素,又名几丁质。几丁质经过脱乙酰化后得到壳聚糖,其具有止血、生物相容性、生物降解性、促进伤口愈合及抗菌等特性,在外伤治疗方面具有良好的应用前景[46]。JANG等[47]研究表明,乌贼骨提取物(主要有效成分为甲壳素)具有促进烧伤大鼠伤口愈合的功效,其能显著增加烧伤创面的再上皮过程形成,同时还能够降低促炎性细胞因子(例如肿瘤坏死因子(TNF)-α和白细胞介素(IL)-6)的表达,表现出作为治疗皮肤创伤药物方面的潜力。SHANMUGAM等[48]以乌贼骨为原料制备壳聚糖,经过磷酸化修饰得到磷酸化壳聚糖,对比检测了壳聚糖和磷酸化壳聚糖的抗菌性,结果显示,壳聚糖对霍乱弧菌、铜绿假单胞菌、肺炎克雷伯菌、溶藻弧菌、金黄色葡萄球菌、副溶血性弧菌、链球菌属、肺炎链球菌、沙门氏菌属、大肠杆菌和普通变形杆菌的MIC值分别为60、60、100、80、80、100、60、100、80、80和50 mg/mL;而磷酸化壳聚糖对霍乱弧菌、肺炎克雷伯菌、溶藻弧菌、金黄色葡萄球菌、副溶血性弧菌、沙门氏菌属和普通变形杆菌的MIC值分别为80、100、100、50、80、100和100 mg/mL,表明壳聚糖相对于磷酸壳聚糖能够抑制所有测试致病性菌株的生长。RAMASAMY等[49]以乌贼骨为原料提取甲壳素,进一步通过脱乙酰化制备壳聚糖,脱乙酰度为85.55%,分子质量为322.04 kDa,获得的壳聚糖具有良好的清除活性和还原能力,可作为天然抗氧化剂进行应用。

3 乌贼内脏

乌贼经加工取得可食部分,剩余的内脏、皮、墨汁等加工废弃物占乌贼总比例35%以上,如何高值化利用这些加工副产物对乌贼产业的发展具有重要意义[50]。CUDENNEC等[51]用酶解法得到乌贼内脏水解液,其能刺激胆囊收缩素(CCK)和胰高血糖素样肽-1(GLP-1)的分泌而没有毒性,同时能够抑制DPP-4(T细胞表面抗原CD26)和结肠腺癌细胞DPP-IV的活性。戴宏杰等[3,52]以拟目乌贼生殖腺为原料得到水提和碱提多糖,两种多糖均具有一定的自由基清除活性并呈现剂量依赖性,碱提多糖还具有良好的吸湿和保湿性能。沙龙等[53]研究了曼氏无针乌贼内脏脂溶性提取物的抗炎功效,结果表明当剂量为100 mg/kg时能明显抑制二甲苯诱导小鼠耳廓肿胀(抑制率为39.6%)、角叉菜胶诱导大鼠足肿胀模型(抑制率为28.73%)、棉球肉芽肿增生(抑制率为36.21%)这3种炎症模型,具有较强的抗炎功效,可作为天然的抗炎营养增补剂开发利用。叶丛林等[54]以乌贼内脏为原料,采用胰蛋白酶酶解得到不同分子质量的多肽,其具有不同程度的抗氧化活性。对比同属为头足类的鱿鱼内脏的研究,关于乌贼内脏生物活性物质的研究还远远不够。例如鱿鱼精巢中的鱿鱼精白具有增强肝功能、促进细胞增长、抑制肿瘤增长等功效,已在医药领域广泛应用[55]。同时鱿鱼内脏中含有大量的二十二碳六烯酸(DHA)和二十碳五烯酸(EPA)[56],而内脏中的大量存在的核酸对动物体生命活动也具有重要意义,这些生物活性物质都值得深入研究。而在乌贼内脏中缺乏相关的研究数据,这对于发展乌贼内脏的高值化综合利用具有重要意义。

4 乌贼皮

乌贼皮中的蛋白质含量约占乌贼皮干重的80%[57]。近年来关于乌贼皮的研究主要集中在明胶提取和生物膜制备,关于其生物活性的研究相对较少[58-63]。JRIDI等[63]采用不同的微生物酶制剂处理得到乌贼皮明胶水解物,其蛋白含量达到74.3%~78.3%,溶解度超过90%。具有较好的清除自由基活性和抑制脂质过氧化作用,可用作具有抗氧化活性和功能性质的食品添加剂进行利用。JRIDI等[62]从乌贼皮中提取胶原蛋白并制备凝胶生物材料,其具有促进伤口愈合的能力,局部施用胶原基凝胶能够显著增加伤口闭合率。JRIDI等[59]从乌贼皮和肌肉中得到新型硫酸化多糖,其对几种革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均显示良好的抗菌活性,同时具有一定的体外抗氧化活性,可作为天然抗氧化剂和抗菌剂利用。乌贼皮中含有大量的胶原蛋白,但现阶段的信息相对较少,后续研究应集中在乌贼皮胶原蛋白的优势提取工艺、生物活性和功能应用方向。

5 乌贼肉

乌贼肉的药用始载于《名医别录》:性平味酸,入肝、肾两经,能滋阴血,益肺气,养肝肾,补血脉,利胎产,调经带,常煮食内服[64]。乌贼肉营养价值高,是重要的蛋白质来源之一,也是目前乌贼加工的主要产品形式。据报道,拟目乌贼肌肉粗蛋白质含量为14.80%、曼氏无针乌贼为14.28%[65]、金乌贼为13.37%[66]、虎斑乌贼为20.24%[67]。BALTI等[68]研究了不同细菌蛋白酶水解乌贼肉蛋白获得的产物对血管紧张素I转化酶(ACE)的抑制活性。其中提取自莫哈韦芽孢杆菌(Bacillus mojavensis A21)的粗蛋白酶水解后的产物具有最高的ACE抑制活性。进一步通过Sephadex G-25和反相高效液相色谱(RP-HPLC)分离出11种ACE抑制肽,抑制活性较好的多肽序列为Ala-His-Ser-Tyr、Gly-Asp-Ala-Pro、Ala-Gly-Ser-Pro和Asp-Phe-Gly,其中Ala-His-Ser-Tyr显示出最高的ACE抑制活性,IC50值为11.6 μmol/L。BALTI等[69]继续从乌贼肉中酶解分离纯化得到更多具有ACE抑制活性的肽,其结构序列为Val-Glu-Leu-Tyr-Pro、Ala-Phe-Val-Gly-Tyr-Val-Leu-Pro和Glu-Lys-Ser-Tyr-Glu-Leu-Pro。其中Val-Glu-Leu-Tyr-Pro的ACE抑制活性最高,其IC50值为5.22 μmol/L。这些结果表明,乌贼蛋白水解物可作为ACE抑制肽的良好来源。此外,动物实验结果表明,多肽Val-Glu-Leu-Tyr-Pro还具有降血压的功效,可作为营养保健品进行开发利用。HMIDET等[70]也用上述蛋白酶水解乌贼肌肉蛋白,不同水解度的产物均表现出显著的螯合金属离子活性和DPPH·清除活性,并能够抑制亚油酸过氧化,其抗氧化性能随水解度的增加而增加。DAI等[9]从虎斑乌贼肌肉中提取得到粗糖蛋白SPMG,纯化后得到两种糖蛋白SPMG-Ⅰ和SPMG-Ⅱ,均表现出一定的清除自由基活性和还原能力。基于乌贼肉的高蛋白含量和高营养价值,可作为乌贼生物活性肽的重要提取原料开发利用。但是目前关于乌贼肉生物活性肽的研究主要集中在ACE抑制肽,对于其他生物活性多肽尚需继续挖掘,例如抗肿瘤、抗疲劳、抗衰老和抗凝血等多功能活性肽。而对于活性肽的氨基酸组成、结构与生物活性的关系、作用机理、分子水平的调控机制也尚不完全清楚,需要进一步深入研究。

6 乌贼眼

由于乌贼眼相对于乌贼其他加工下脚料占比更少,关于其研究也相对较少。从乌贼眼中分离透明质酸是目前的主要研究方向,透明质酸是由β-D-葡萄糖醛酸和N-乙酰基-D-氨基葡糖交替聚合而成的高分子线性黏多糖[71],在机体生命活动中发挥重要作用,如影响细胞的增殖与分化、调节蛋白质、润滑关节、调节血管壁的通透性、抗肿瘤、抗氧化、促进创口愈合和吸水保水性,广泛用于食品、医药和化妆品领域[72]。张丽媛等[73]对中性蛋白酶提取金乌贼眼中透明质酸的工艺进行优化。结果表明,影响提取率的工艺因素顺序为加酶量>酶解时间>酶解温度,最佳酶解条件为加酶量8 200 U/g、酶解时间3 h、酶解温度60 ℃,此时透明质酸提取率为10.70%。李密等[72]研究表明,乌贼眼中提取的透明质酸不仅具有较好的抗氧化活性,还能够有效促进小鼠创口的无痕愈合,愈合效果优于对照组(云南白药组),同时没有表现出皮肤致敏性。乌贼眼含有较多的玻璃体,可作为透明质酸的良好来源,这也是目前发展乌贼眼高值化利用的主要途径,但相关更深入的研究较为缺乏。

7 乌贼喉软骨

王亚儿等[74]以金乌贼的喉软骨为原料,通过酶法提取得到硫酸软骨素,分离纯化后得到CS-1和CS-2两个样品,均为E型硫酸软骨素,分子质量分别为39 800 u和19 500 u。与哺乳动物中常见的A型硫酸软骨素和大多数海产品提取的C型硫酸软骨素相比,E型硫酸软骨素具有2个硫酸盐基团,具有更高的生理活性[75]。郑丽等[76]进一步以上述CS-1和CS-2为原料,比较其抗氧化和抑制黑色素瘤生长活性。结果表明,CS-1和CS-2清除DPPH·的IC50值分别为13.64和12.42 mg/mL,对清除·OH的IC50值分别为7.52和3.98 mg/mL。CS-1和CS-2均对黑色素瘤细胞B16-F10的生长有抑制作用,浓度在240 μg/mL时,CS-1和CS-2的抑制率分别约为38%和54%,而同条件下抗肿瘤药物CDDP的抑制率为79%,表明CS-1和CS-2的具有良好的抗肿瘤活性。已有研究表明硫酸软骨素具有广泛的生物活性,如抗炎、免疫调节、降血脂、抗凝血、抗肿瘤等活性[77],但当前对于乌贼来源的硫酸软骨素的研究相对缺乏。

8 结论与展望

海洋是潜力巨大的天然生物活性物质资源宝库,海洋环境的独特性赋予了海洋天然活性物质独特的结构和更多、更强的生物活性。我国海域辽阔,海洋资源丰富,开发潜力巨大,近年来我国海域的乌贼年产量和占渔获量的比例均呈逐年上升趋势,同时随着乌贼养殖、营养和繁殖行为学等相关研究的开展,迫切需要提供更多、更经济、更高附加值的乌贼综合加工利用手段。因此,对乌贼各部位的生物活性物质开展系统利用研究具有重要意义,不仅能够提高乌贼产业的附加值,加快乌贼类功能性食品和保健品开发利用,更能为海洋药物的创新开发提供资源库和研究思路。

目前以乌贼为原料的生物活性物质研究主要集中在乌贼墨活性多糖,且已表现出良好的效果和发展潜力,但是研究仍然不够全面,相应的活性机制也尚未被完全揭示清楚,对相关的信号传导通路仍较为模糊。尽管乌贼骨已经作为中药材原料开发利用,多糖和甲壳素是乌贼骨中的主要研究生物活性物质对象,但是缺乏更多的相关研究数据去分析和解释其生物活性机理。其他占比重较多的部位如乌贼肉、乌贼内脏、乌贼皮的研究则相对更少。而乌贼肉中蛋白质含量较高,乌贼内脏中油脂含量较高(不饱和脂肪酸),乌贼皮中胶原多肽含量较多,这些生物活性物质亟待获得更多的关注。作为乌贼加工下脚料的乌贼墨、乌贼内脏、乌贼皮、乌贼骨、乌贼眼和乌贼喉软骨应最大限度的开发利用,减少加工废弃物的产生和提高乌贼加工产业附加值。此外,关于乌贼生物活性物质的分离纯化工艺、分子结构解析和生物活性机制应着重研究,并结合适当的改性修饰技术提高生物活性。而不同乌贼品种、海域环境和生长期之间造成的生物活性物质差异比较研究目前尚属空白。综合开展这些方向的研究有利于推进和完善乌贼来源的生物活性物质系统开发和利用。

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Research progress on bioactive substances of cuttlefish

DAI Hongjie1, CHEN Qibiao2, CAO Zixuan1, ZHANG Huan1, WANG Shanshan1,GAO Huanqiu1, ZHANG Yuhao1*

1(College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400715, China) 2(School of Life Science and Technology, Lingnan Normal University, Zhanjiang 524048, China)

Abstract Cuttlefish is an important fishery resource in China, with a wide range of species, wide distribution and large catch. Rich in nutrients, cuttlefish shows good edible and medicinal health values. In recent years, the researches on natural bioactive substances of cuttlefish have focused mainly on its ink, while the researches on other source materials of cuttlefish are relatively rare, especially the lack of in-depth study of cuttlefish processing wastes. This paper reviewed the recent research progress on natural bioactive substances in ink, bone, viscera, skin, muscle, eyes and throat cartilage of cuttlefish, mainly including polysaccharides, peptides, peptidoglycans and melanin in ink, polysaccharides and chitin in bone, polysaccharides and peptides in visceral, collagen in skin, proteins and peptides in muscle, hyaluronic acid in eyes and chondroitin sulfate in throat cartilage, etc. The main biological activities and their corresponding mechanisms were also discussed, and the follow-up research suggestions and directions were proposed in combination with the bioactive substance types and research depth of each part of cuttlefish, thus providing basic information for the comprehensive utilization of cuttlefish and other marine cephalopods.

Key words cuttlefish; cuttlefish ink; bioactive substances; research progress

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.021439

第一作者:博士,讲师(张宇昊教授为通讯作者,E-mail:zhy1203@163.com)。

基金项目:“十三五”国家重点研发计划重点专项(2016YFD04 00200);国家自然科学基金面上项目(31671881);重庆市基础科学与前沿技术研究项目(cstc2018jcyjA0939);中央高校基本科研业务费专项资金(swu118066)

收稿日期:2019-06-21,改回日期:2019-07-29