中国大鲵作为一种两栖动物,广泛分布在黄河、长江及珠江流域中上游地区及其支流,多喜栖息于山间小溪及石缝间阴暗潮湿处[1-2]。但由于栖息地被破坏及人类的大肆捕杀食用,野生大鲵一度濒危灭绝[3-5]。近20年来,随着人工授精与人工育种技术的突破及工厂化立体养殖和仿生态养殖技术的日益完善,养殖大鲵产量迅速增加,促进了产业的发展[6-7]。大鲵作为张家界的特色动物资源,养殖规模已达200万尾,每年可实现产值30亿元[8]。大鲵养殖规模的扩大,使大鲵价格已由2011年3 000元/kg下降到现在80元/kg[2],这为大鲵产品的多样化开发提供了可能。但养殖大鲵现多以鲜活个体出售,提高了消费门槛,并且大鲵产品单一,多为保健品,仅能满足大众尝鲜心理,阻碍了大鲵产业的发展[9]。
大鲵作为名贵的经济价值较高的两栖动物,营养美味,富含蛋白质,必需氨基酸种类齐全,脂肪中富含多不饱和脂肪酸、二十二碳六烯酸等,皮肤中含有胶原蛋白及明胶,享有“水中人参”的美誉[9-10]。大鲵作为一种药食同源的食材,具有较大的开发价值。本文主要对养殖大鲵的基本营养成分及功能性成分进行分析比较,并分析了其在食品、药品等加工领域的现状及存在的问题。
大鲵作为冷水性两栖动物,含有丰富的营养成分,主要有蛋白质、脂类、氨基酸、矿物质、脂肪酸等。
蛋白质作为大鲵肌肉和皮肤中主要的营养成分,含量占其干重的90%以上,高于波兰市场大部分受欢迎的鱼类,并且鲵肉蛋白质中氨基酸组成全面,必需氨基酸和非必需氨基酸比例符合FAO/WHO理想模式[10-11],为优质蛋白质。王金华等[12]对子二代大鲵不同可食部位的一般营养成分进行研究,测得粗蛋白含量可达16.33%,而脂肪最低含量为1.39%,是典型的高蛋白低脂鱼[13]。如表1所示,对贵州、重庆、张家界等地养殖大鲵的基本营养成分含量进行了统计。由表1可看出养殖大鲵由于养殖周期、养殖地域不同,基本营养成分也存在差异[12,14-16]。3年龄的养殖大鲵肌肉蛋白质和灰分显著高于1年龄的养殖大鲵,背部肌肉的粗蛋白、粗脂肪和水分含量均高于尾部肌肉,由于尾部肌肉存在脂肪块,所以尾部肌肉的脂肪显著高于背部肌肉。不同地区的养殖大鲵由于养殖环境的不同,营养成分略有差异,张家界大鲵的肌肉中粗蛋白质含量最高为17.21%,贵州大鲵肌肉中的脂肪含量最高为2.53%,张家界大鲵脂肪含量最低,只有1.30%,个地区养殖大鲵肌肉灰分含量为0.90%~1.36%,水分含量为79.34%~80.63%。张家界养殖大鲵粗蛋白质含量最高,而脂肪含量最低,最符合低脂高蛋白健康食品。
表1 大鲵基本营养成分含量
Table 1 Basic nutrient content of giant salamander
地区部位年龄/y粗蛋白/%脂肪/%灰分/%水分/%参考文献贵州锦江背部肌肉-15.42±0.04a2.42±0.06a1.36±0.06a80.63±0.77a[12]尾部肌肉-15.15±0.17a12.10±0.09b1.73±0.03b79.45±0.59a背部肌肉110.29±0.42bA2.516±0.092aB0.77±0.03bA79.43±2.75aA[14]重庆万州315.90±0.67aA1.990±0.101bB1.08±0.05aA79.34±0.27aA尾部肌肉17.08±0.50bB25.207±0.184aA0.60±0.04bB63.02±3.46bB311.29±0.46aB7.718±0.121bA0.86±0.04aB73.18±1.03aB贵州贵定背部肌肉-16.22.530.978.94[15]张家界 背部肌肉-17.21±0.19 1.30±0.20 1.01±0.02 80.40±0.66 [16]
注:大写字母A、B,字母不同代表有显著差异(P<0.05);小写字母a、b,字母不同代表有显著差异(P<0.05)
氨基酸是蛋白质的基本组成单位,蛋白质的营养价值取决于氨基酸的含量、种类和组成比例[17]。杨雪海等[18]测定原生态类野生中国大鲵肌肉中8种必需氨基酸占总氨基酸的44.40%,必需氨基酸指数为1.21,明显优于甲鱼、牛肉等。人工养殖大鲵不仅肌肉中氨基酸含量较高,皮肤和黏液中氨基酸含量均达到70%以上,其中必需氨基酸含量为34.49%和35.92%,高于一般肉中的氨基酸含量;必需氨基酸组成比例符合人体需要量模式的程度高,肌肉中的必需氨基酸比值系数分为79,是优质食物蛋白,而且鱼类第一限制性氨基酸色氨酸在大鲵肌肉中含量较高,因此食用大鲵肌肉可弥补人类日常饮食中色氨酸的摄入不足及满足人体必需氨基酸的需求[14,17,19]。大鲵肉质鲜美,其中呈味氨基酸起着重要作用。大鲵肌肉中呈味氨基酸占氨基酸总量39.82%,其中甜味氨基酸和鲜味氨基酸达59.87%,为研发味道鲜美的大鲵食品提供了依据[16]。
矿物元素广泛存在于人体骨骼和肌肉中,与机体各项生理机能有着密切的联系,不仅是人体细胞的重要组成元素,还参与着人体物质转运、调节细胞内外液量平衡等[20-22]。研究表明,大鲵肌肉及皮肤中P、Na、Ca、Mg、Zn、Fe、Cu、Mn、Se等矿物质元素含量丰富,其中微量元素Zn的含量达109.63 mg/kg, Se 含量达到富Se标准,K、P、Mn等元素显著高于其他名贵动物[23];软骨中富含Se、Ca、Fe、Zn等矿物元素,其中Ca含量高达493 mg/100g,远高于金鲨鱼翅(干)的 252 mg/100g,Zn含量也较高,达53.15 mg/kg[24]。李莉等[10]实验表明,成人每天只需摄入100 g(干重)大鲵肌肉,就可以满足中国营养协会建议的成人矿物质元素每日所需的88%的Zn、59%的K、24%的Mg,大鲵肌肉可以作为K、Mg、Zn等矿物质元素的很好来源。
大鲵富含单不饱和脂肪酸及多不饱和脂肪酸,不饱和脂肪酸有助于降低胆固醇、降血脂、抗动脉硬化等。研究表明,大鲵脂肪主要集中于尾部,其中不饱和脂肪酸达71.3%,进一步研究发现,抗氧化剂丁羟基茴香醚、二丁基对甲苯酚、没食子酸丙酯、特丁基对苯二酚对大鲵肌内脂肪酸有明显的抗氧化作用,可显著延缓其过氧化值的升高以及碘价的降低[25]。刘绍等[26]对养殖大鲵肝脏与肌肉中的几种重要脂肪酸进行测定分析,结果表明亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸及二十二碳六烯酸等4种必需脂肪酸在肝脏中含量分别为233、72、172和392 mg/kg,在肌肉中含量分别为799、286、1 446和1 463 mg/kg,远高于甲鱼中的含量,尤其是 二十二碳六烯酸含量,是甲鱼的 30倍。富含单不饱和脂肪酸饮食有助于改善血糖与血脂水平,降低冠心病的发生率;多不饱和脂肪酸具有降血脂、抗肿瘤、益智健脑、增进神经系统功能等多种生理功能[27]。大鲵肌肉脂肪酸中单不饱和脂肪酸达35.63%,多不饱和脂肪酸占35.80%[16]。作为必需脂肪酸的来源,大鲵具有很好的营养和保健功能。
大鲵肌肉、皮肤与黏液中不仅含有优质蛋白质和丰富的氨基酸、不饱和脂肪酸、微量元素等,还含有丰富胶原蛋白、活性肽、多聚糖肽和透明质酸等活性物质,可调节免疫、降低血压血脂、改善眼角内膜、缓解疲劳等,具有很高的药用价值和保健功能。
大鲵皮肤中还含有大量活性胶原蛋白以及表皮活性变白因子具有嫩白容颜、祛皱的美容功效[28-29]。但大鲵皮皮质致密、粗厚且韧性较强,往往造成胶原蛋白提取率低。周艳华等[30]利用胃蛋白酶水解干制大鲵皮,当蛋白酶的添加量6 000 U/g、酶解pH 2.0、酶解时间6 h时胶原蛋白提取率可达86.7%,且提取的胶原蛋白3股螺旋结构完整,保留了胶原蛋白的生物活性。改变酶解条件,当酶添加量7 000 U/g、pH 8.5、温度55 ℃、酶解时间4 h时,得到的大鲵皮胶原蛋白抗氧化肽对羟自由基的清除率为83.15%[31]。从大鲵皮肤中提取的胶原蛋白不仅有良好的抗氧化活性,还有很强的保湿吸湿效果。研究表明,人工养殖的大鲵皮胶原蛋白在常温下接触空气时可保持30 h的吸湿效果,在43%和81%相对湿度时能长时间保留20%的水分[32]。
大鲵胶原蛋白作为从大鲵皮中提取的天然物质,具有保湿、吸湿、美白、保护关节等功效。深入研究大鲵胶原蛋白物理生物特性,将其开发成具生物活性的小分子运用到保健食品和化妆品中,可显著提高大鲵产业附加值。
生物活性肽是来源于蛋白质的多功能化合物, 是可以调节生物机体生命活动的一类肽的总称[33-34]。张佳婵等[35]利用碱性蛋白酶水解大鲵肌肉,当酶解温度50 ℃,酶解时间1.5 h、酶添加量70 U/g、pH 8.91、液料比2∶1(mL∶g)时,蛋白酶解液的水解度值为(19.61±0.12),所得大鲵活性肽的蛋白质含量为(52.40±1.28)%。由高效液相色谱法分析可知,大鲵活性肽的分子质量多分布在1 000.00 u以内,且大鲵活性肽具有较强的抗氧化活性,在30 mg/mL时对羟自由基和超氧阴离子自由基的清除率分别为81.83%、56.27%。RAMADHAN等[36]用蛋白酶水解大鲵肌肉,过滤分离制得CSSV,YSFR,SAAP,PGGP,LGGGN 5种功能肽,实验证明所有肽均能抑制α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶的活性,对α-淀粉酶活性的半抑制质量浓度(the half maximal inhibitory concentration,IC50)分别为13.76×103、10.82×103、4.46×103、4.23×103和2.86×103 μg/mL;对于α-葡萄糖苷酶,IC50分别为206.00、162.00、66.90、63.50和42.93 μg/mL。其中LGGGN对α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶均具有较高的显着抑制活性,而肽PGGP具有最高的α-葡萄糖苷酶抑制作用,可作为潜在的抗糖尿病抑制剂。大鲵皮肤分泌黏液,可以起到保湿润滑等作用,同时黏液中也含有大量抑菌物质。采用电击诱导大鲵皮肤分泌黏液,分离纯化得碱性肽,采用抑菌圈法研究其抑菌性,结果表明,所得碱性肽不仅对革兰阴性菌和革兰阳性菌具有抗菌活性,且对真菌也具有较强的抗菌活性,抗菌活性随着浓度增加而增强,抗菌肽溶液对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、铜绿假单胞菌、溶血性链球菌和白色念珠菌最小有效抑菌浓度分别为12、16、16、22、16、18 μg/mL[37]。进一步研究发现,抗菌肽可诱导细胞膜化学性质发生变化,在细胞膜上形成孔,进而导致细胞质内容物释放,使细菌逐渐死亡[38]。
大鲵肌肉、皮肤与黏液中含有丰富的蛋白质,通过酶解等方法可得蛋白质水解液,进一步分离纯化制取大鲵多肽。大鲵多肽具有较好的生物活性,具有清除自由基、抗糖尿病、抗菌等功效,在医药方面中具有广阔的应用前景。
大鲵低聚糖肽是从大鲵体表粘液中通过酶解分离出来的高活性物质,近年来被广泛应用于食品和药品中。QU等[39]率先利用海洋微生物酸性蛋白酶水解大鲵体表黏液,并运用酶膜反应技术,分离得到分子质量低于3.5 kDa的大鲵低聚糖肽。用大鲵低聚糖肽连续喂食大鼠30 d,发现大鼠的生长发育、生化指标、器官比及组织病理学等均无明显变化;根据急性毒性剂量分级标准,雌、雄性小鼠急性经口在11 764.7 mg/kg BW剂量时,未见毒性不良反应[40]。证明了大鲵糖肽无毒副作用。陈丽萍等[41]酶解大鲵黏液制备低聚糖肽,并采用全血电阻法血小板聚集实验研究其生物活性,结果表明,胰蛋白酶、中性蛋白酶、木瓜蛋白酶3种酶酶解产物均对 ADP 诱导的血小板聚集有抑制作用,其聚集度分别为(4.73±2.20)、(6.80±0.98)、(6.13±0.76),抑制率分别为48.98%、26.65%和3.87%。以大鲵低聚糖肽饲喂小鼠,不仅可以增长小鼠游泳时间(游泳竭力最多可增加到80.5 min),延缓小鼠运动性疲劳出现,也可以显著提高小鼠血清中IgG含量、吞噬鸡红细胞的巨噬细胞数以及T淋巴细胞活性,明显延缓四氯化碳对小鼠肝脏的损伤[42-43]。大鲵低聚糖肽作为一种新的生物活性物质,具有清除自由基、抗高血压、缓解疲劳、提高小鼠免疫力及延缓四氯化碳对小鼠肝脏细胞的损伤保等多种功效。
透明质酸是一种天然的糖胺聚糖,在人体内广泛分布, 为人体的正常生理活动发挥着重要作用,能够影响细胞的增殖和分化、改善骨关节患者的膝关节疼痛、调节血管壁的通透性、保护眼角膜内皮等[44]。于海慧等[45]在酶解时间 4 h,酶解温度 37 ℃,酶添加量1.5%条件下用胰蛋白酶酶解子二代大鲵黏液匀浆,进一步分离纯化制得透明质酸纯品,体外抗氧化实验表明,制备的透明质酸对1,1-苯基-2-三硝基苯肼自由基与羟自由基有较强的清除能力,其清除自由基 IC50 分别为 8.13和 12.10 mg/mL,且具有浓度依赖性,浓度越高,清除能力越强。大鲵皮肤厚实,胶质含量丰富,是胶原蛋白及明胶的理想来源。金文刚等[46]采用超声波辅助从大鲵皮中提取明胶,在温度 60 ℃、超声功率 400 W、提取时间 7 h,料液比 1∶9(g∶mL)条件下得到黏度[(3.3±0.52) mPa·s]和凝冻强度[Bloom 值(216±4.5) g]介于中等范围的明胶。进一步实验发现,大鲵皮明胶断裂距离为(10.17±0.20) mm,胶凝温度为4.98 ℃,熔融温度为18.04 ℃;乳化活性指数随着质量浓度从10增加到40 mg/mL而降低(P<0.05),而乳化稳定性指数显著提高(P<0.05),且较高的质量浓度(30和40 mg/mL)可以显著增强明胶的泡沫膨胀和泡沫稳定性(P<0.05),表明大鲵皮明胶具有良好的热可逆性及界面性质,可以潜在地用作食品乳剂体系中的新型成分[47]。大鲵明胶为食品工业天然明胶提供了一个新来源。
大鲵亦可用于鱼油开发、食品加工、药品和护肤品开发等领域,满足消费者多元化需求。
大鲵尾部 2/3 处至尾尖处含有大量脂肪,但大鲵脂肪腥味重,无法食用,因此将大鲵脂肪转化成鱼油,增加其附加值已成为开发趋势。大鲵鱼油富含ω-3系多不饱和脂肪酸,具有良好的抗炎、调节血脂等功效[25]。张佳婵等[48]使用碱性蛋白酶水解大鲵鱼尾脂肪制得符合国家二级粗鱼油标准的粗大鲵油,检测其中不饱和脂肪酸达62.5%,其中二十二碳六烯酸为4.7%,二十五碳五烯酸为4.2%。研究发现[49],大鲵鱼油具有很强的抗氧化能力,相同质量浓度条件下,其抗氧化能力强于鲐鱼油,对1,1-苯基-2-三硝基苯肼自由基、羟自由基清除能力和还原能力与VC相当,IC50分别为3.523 mg/mL和0.493 mg/mL;并且添加复合抗氧化剂后可以显著增强其抗氧化能力,相应 IC50 分别为 0.572 mg/mL和0.099 mg/mL。将大鲵肉类加工废弃尾部进一步加工精制成大鲵鱼油,不仅提高大鲵的附加产值,并且大鲵鱼油富含不饱和脂肪酸,具有良好的抗氧化、降低血压、抗菌等功能活性,为大鲵脂肪高值化应用提供了途径。
将大鲵作为原料或者提取其活性成分运用食品加工中,不仅可以增加食品营养,还可以改善食品风味。余睿智[50]在葡萄酒发酵过程中加入大鲵低聚糖肽,结果发现可以显著提高酿酒酵母对葡萄汁中糖的利用率,并且与未添加大鲵低聚糖肽的葡萄酒相比,添加大鲵低聚糖肽的葡萄酒中乙醇、异丁醇、异戊醇、苯乙醇、2-甲基丁醇以及3,4-二甲基苯甲醇等醇类香气物质显著增加,其中大鲵低聚糖肽葡萄酒中苯乙醇的含量是不加大鲵低聚糖肽获得的葡萄酒中含量的2.68倍,表明大鲵低聚糖肽可以影响酿酒酵母香气化合物的合成。张耀武等[51]以大鲵肉粉和小麦粉混合,正交实验发现当食盐添加量2%、海藻酸钠添加量0.25%、大鲵肉粉添加量3%、玉米淀粉添加量6%时,生产出的面条营养美味、富有弹性。但如今大鲵深加工产品单一,技术和设备缺乏,因此结合产业现状,进一步开发便捷、营养、美味的大鲵调理制品,使其走上百姓餐桌,是提高大鲵销量的有效途径之一。
大鲵胶原蛋白、活性肽、多聚糖肽等具有保湿、抗衰老等功效,具有开发药品与护肤品的潜能。通过冷冻干燥大鲵皮胶原蛋白并添加微纤化纤维素等制备的复合胶原蛋白海绵,具有多孔结构,力学性能优良,抗张强度为284.80 kPa,抗压强度为3.95 kPa,断裂伸长率为8.91%;且止血性能优良,促凝率可达53.28%[52]。基于大鲵皮肤分泌物制备的生物胶黏剂不仅可减少皮肤伤口愈合时间,还可促进伤口再生和血管生成,DENG等[53]研究发现用大鲵皮肤分泌物制备的生物胶粘剂处理小鼠术后伤口,第21天时伤口愈合率可达(98.1±2.6)%,而对照组仅有(71.9±6.4)%。王睿等[54]以从大鲵黏液中制取糖肽为原料,开发出了稳定安全的润肤霜,不仅具有保湿、吸湿性能,还具有一定的抗紫外线吸收能力,开拓了大鲵应用领域。但生产工艺不完善、评价系统不健全等问题,制约着大鲵在药品和护肤品领域的发展。
大鲵作为一种传统的名贵药用动物,其内脏、骨骼及其分泌物均可入药。王建文[55]将大鲵骨煮后粉碎与1~3倍的三七、何首乌、枸杞等中草药混合,加入一定比例白酒常温密封浸泡1年,制成具有清肝明目、安神清脑等功效的大鲵保健酒。大鲵皮坚韧紧实,具有很好的粒面, 足够的厚度和强度。徐达宇等[56]通过脱脂、包灰、软化、浸酸、铬鞣等工序,制造出既软度一致、手感舒适,又保持大鲵皮珍贵的天然风格与特性的整张皮革,为大鲵产品的系列开发提供思路。大鲵肝脏中多不饱和脂肪酸种类齐全,必需脂肪酸含量丰富[26]。然而由于研究缺乏及加工工艺限制,大鲵内脏多作为废弃物直接丢弃,造成了资源浪费。将大鲵内脏资源化利用,提高大鲵附加值,具有研究开发前景。
通过对大鲵基本营养成分、脂肪酸、氨基酸、矿物质和主要功能性成分(多聚糖肽、活性肽、透明质酸)等综合分析,表明其具有较好营养价值及延缓疲劳、降血压、增强免疫等多种功效。目前,大鲵养殖过程的品质评价、安全控制、加工利用和冷链物流等全链条仍缺乏系统研究,如功效成分主要侧重制备工艺和生物活性研究,但其结构和作用机理不清,制约着大鲵在保健和药用领域的应用。
目前,大鲵多以活体销售,存在流通成本高,消费者食用不便,其深加工技术、匹配设备和物流不健全等问题。随着大鲵养殖技术的日趋成熟,产量扩大,价格下降,大鲵走向大众、精深加工和高值利用成为可能。生活节奏加快和电商销售的迅速发展,亟需开发调理、发酵、熟制、保健等多元化加工品,进入普通百姓餐桌,促进大鲵产业健康发展。
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