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  • 魚皮和魚鱗膠原蛋白及多肽的特點和應用

    發表日期:2015-11-03

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    魚鱗是魚真皮層的變形物,占魚體重量的1%~5%,由結締組織構成,起到保護魚體免遭損害的作用。通常魚鱗分三種:一種是板鰓魚(如鯊魚等)所特有的鱗;另一種是斜方型、邊緣相聯的硬鱗;第三種是骨鱗,這在硬骨魚類中最多,每個鱗片可分為上下兩層,上層由骨質組成,堅固脆薄,下層由纖維結締組織相互交錯而成,顯得柔軟以便魚體活動,然而魚鱗的真正構造還不太清楚,但通過X射線研究,推測與動物的骨相似,而且研究發現,魚鱗成分和骨骼也相似,但是魚鱗中的無機鹽類含量較動物骨骼中無機鹽類的含量要少得多。顯微鏡下,魚鱗表面能看到規則的隆起線形成的鱗相,魚鱗的紋樣可以作為魚的種類、年齡等的標記,并且魚鱗也可被作為重金屬的污染監視指標而利用。我國每年魚的廢棄物總量就達到200萬t以上,其中魚鱗約占15%,即30萬t。近年來,營養學家發現,魚鱗含有豐富的蛋白質和多種礦物質,其中有機物占41%~55%,磷酸鈣38%~46%,還含少量碳酸鈣、磷酸鎂、磷酸鈉等無機鹽,魚鱗的有機物組成中除生膠質外,大部分為魚類特有的魚鱗硬蛋白(Ichthylepidin)、脂肪、色素、粘液質等。如果能充分利用這些成分,不僅可以提高魚類加工的附加值,同時可減少環境污染,創造良好的經濟與社會效益。1

    魚鱗的食品開發

    從魚鱗中提取魚鱗膠在食品開發中具有廣泛的應用。魚鱗膠含有除色氨酸以外的全部必需氨基酸,若補充色氨酸,其營養價值更高,魚鱗膠是強有力的保護膠體,乳化力強,既有利于食物消化,又可抑制牛奶、豆漿等蛋白質因胃酸而引起的凝集作用。魚鱗膠在食品工業中可以作為增稠劑、乳化劑、穩定劑、澄清劑等,廣泛應用于罐頭、飲料、乳品加工、肉制品加工、果酒釀造等方面(王彩理,2002;王彩理和朱伯清,2004)。魚鱗膠還是不可多得的滋補品,我國許多地方有食用魚鱗胨的習慣,現代研究也表明其具有生血、養顏、美容、降低血清總膽固

    醇和甘油三酸酯等眾多功效。日本已經有了專門以魚鱗膠原蛋白為原料的片劑。

    保健品開發

    營養學家研究發現,魚鱗是特殊的保健品,它含有較多的卵磷脂。能把脂肪球分解成乳狀液與水交融,有增強人腦記憶力、延緩腦細胞衰老的作用。魚鱗中含有多種不飽和脂肪酸,可減少膽固醇在血管壁內沉積,促進血液循環,起著預防高血壓及心臟病的作用。魚鱗中還含有豐富的多種微量元素礦物質,尤以鈣、磷含量為高。研究表明,魚鱗含豐富的膠原蛋白(王南平和郭朋達,2004),膠原蛋白具有良好的生物學特性,是一種重要的功能性蛋白質,它與細胞增生、分化、運動、免疫、關節潤滑、傷口愈合等有密切相關,可以作為組織的支持物,對細胞、組織乃至器官行使正常功能并對外傷修復具有重大影響。膠原蛋白有利于上皮細胞的增生修復,促進創面愈合,可應用于燒傷、創傷的治療;而且膠原蛋白能誘導血小板附著,激活血液凝固因子,用于創面和外科手術的止血等。魚鱗膠也可以作為藥劑直接利用,替代來源稀少的龜甲膠,有效率在95%以上。另外,魚鱗膠和其他明膠混合使用,可以用于制造膠囊的壁材,包裹易被氧化變性的芯材如魚油、魚肝油、維生素等。魚鱗也具有藥用價值。美國免疫學家將魚鱗中白細胞介素植入患有癌癥的老鼠體內,結果老鼠身上的癌細胞逐漸消失了。從魚鱗中提取的6-硫代鳥嘌呤,臨床治療急性白血病,有效率為70%~75%,并對胃癌、淋巴腫瘤有奇效。魚鱗集多種營養保健于一身,故國外掀起了“魚鱗食療熱”。許多人認為食用含膠原蛋白豐富的食品能抗氧化和降低血壓、降低血液總膽固醇、抗衰老等功效。魚鱗含有豐富的膠原蛋白,在水解過程中還會產生具有特定功能的功能肽,已經有實驗證明,魚鱗提取物能顯著降低大鼠血清、肝臟脂質過氧化物丙二醛(MDA)含量,而超氧化物歧化酶(SOD)活力增強(劉慶慧等,1999)。此外,已有研究表明,魚鱗粉具有降血脂的功能。日本學者岸田忠昭等(1995)曾以魚鱗及膳食纖維對大鼠進行試驗,發現魚鱗對實驗性大鼠降膽固醇作用比膳食纖維效果好。膳食纖維的降脂作用主要是其可干擾膽固醇在腸內吸收或膽汁在腸內的重吸收,而魚鱗中所含的多種微量元素,如銅等在降脂機制中也有一定的作用,但有關其降脂機制尚需進一步研究。劉慶慧等(2000)研究發現,魚鱗可有效防止大鼠實驗性高膽固醇血癥,并可降低進食高膽固醇飼料大鼠血清TC和TG含量。海魚魚鱗粉對高脂飼料引起的大鼠體重超常增加及血清膽固醇水平的升高有抑制作用(廖惠珍等,2003)。


    魚皮膠原蛋白

    魚皮的蛋白質含量較魚肌肉高,而魚皮中的膠原含量最高可占其蛋白質總量的80%多,較魚體的其它部位則高許多。因此從得率角度考慮,從魚皮提取膠原蛋白較其它部位更有經濟意義。而魚皮的蛋白質除了主要為纖維狀的膠原外,還有少量彈性蛋白、白蛋白、球蛋白、粘蛋白。
    從魚類中分離鑒定出的膠原類型為廣泛分布在真皮、骨、鱗、鰾、肌肉等處的I型、軟骨和脊索的Ⅱ型和Ⅺ型以及肌肉的V型?。由于魚類屬于變溫動物,因此魚皮膠原蛋白與哺乳類動物皮的膠原蛋白相比,在I型膠原性質上具有若干特異性:
    1.1 魚皮中的膠原纖維即使在低溫下也易溶于中性鹽溶液或稀酸,比較易于調制可溶性膠原溶液。
    1.2 相對哺乳類動物的皮膠原蛋白,其膠原纖維束更粗,對酶、熱等反應更容易,即魚皮膠原蛋白的熱穩定性比較低(用熱收縮溫度(Ts)或熱變性溫度(Td)表示),這和魚皮中羥脯氨酸含量較哺乳類動物皮低有關,因為膠原蛋白的熱穩定性和羥脯氨酸含量呈正相關性。
    1.3 魚皮膠原蛋白熱穩定性呈現魚種特異性,即暖水性魚類的魚皮膠原蛋白較冷水性魚類的魚皮膠原蛋白的熱穩定性高,這也與羥脯氨酸含量因魚種不同有關。而魚皮膠原蛋白與魚內膠原蛋白相比,其真皮的Td要比肌肉的低1℃左右,這與肌肉膠原中脯氨酸的羥基化率較真皮膠原高有關。
    1.4 絕多大數的真骨魚類真皮的膠原含有其他脊動物所沒有的第三條a鏈,即其由3條異種a鏈所形成的單一型雜分子al(I)a2(I)a3(I)組成,而非a (I) or2(I)。


    魚皮膠原蛋白的應用:
    目前,膠原蛋白已廣泛用于醫藥工業、食品工業、日用化學品工業、生物合成及膠原修飾等領域,如:比較普遍的是在工業上可用作成膠材料、可食明膠、照相明膠、香腸套衣等;可溶性膠原制品可用于生產化妝品;特殊類型膠原材料在醫學上可用于制作外科手術材料(人造代血漿、膠原蛋白海綿、手術縫合線等)、藥用膠囊、作為酶或生物活性物質的載體;而膠原水解物可作為不同用途的功能性食品添加劑和生物活性肽的來源等。而現在所利用的這些膠原蛋白制品大都是從一些陸生哺乳動物如豬、牛等的皮膚提取,而最近由于瘋牛病的危險性被廣泛認識,陸生動物膠原蛋白的來源受到限制。

    迄今為止,除有報道鱈魚皮用于制明膠或熬膠之外,其它有關魚皮膠原應用的文獻報道極少。但是,利用魚皮提取膠原蛋白至少有二大好處:一是充分利用魚類加工的副產品。現代的魚類加工產業主要圍繞生產去皮生魚片和魚糜進行,產生的廢棄物如皮、骨、鰭等盡管營養價值相當高,但僅有少量部分被用于生產飼料外,大部分被丟棄,造成環境污染。因此,從魚類加工的廢棄物魚皮中提取膠原蛋白,能變廢為寶,增加附加值。二是新型膠原資源的開發。無論是從瘋牛病的角度,還是從民族宗教的角度考慮,魚皮膠原蛋白可作為哺乳動物皮膚膠原蛋白的部分替代品。而魚皮膠原蛋白的利用,主要圍繞膠原蛋白的功能共性和魚皮膠原的特性來展開,具體可從以下幾方面加以大力研究:

    在食品應用方面,由于膠原蛋白能使人體內的血管和神經保持韌性和彈性、增加頭發的亮澤、對人體抗衰老及美容具有特殊的功效1,此外與鈣有協同作用,具有間接補鈣的作用等,因此可利用魚皮膠原蛋白生產新型的膠原多肽、氨基酸口服液、膠原蛋白飲料等保健食品;此外,膠原蛋白具有較高的粘度、乳化性等物理性質,可用魚皮膠原蛋白生產一些功能性食品添加劑,如粘合劑、增稠劑、絮凝劑、乳化劑等。
    在化妝品方面,可利用魚皮膠原的高度可溶性、親水性、乳化性等性質,用于生產美容護膚品,如保濕乳液、保濕霜、洗面奶等。眾所周知,作為化妝品的添加成分必須是可溶的,才有利于組織吸收,因此膠原用作化妝品原料的一個重要問題就是可溶化問題。哺乳動物豬、牛等的皮膚膠原的溶解性較低,其膠原經稀酸處理得到的酸溶性膠原蛋白的含量很低,還需經酶法或堿法處理才能得到酶溶性膠原蛋白和堿溶性膠原蛋白。而魚皮經稀酸處理后,得到的酸溶性膠原蛋白含量占總膠原的比例相當高。因此,較之哺乳動物,從魚皮中提取可溶性膠原蛋白用于生產化妝品可簡化工藝、節約成本。此外,在生物制品方面,膠原蛋白由于其抗原性較其他蛋白質弱、生物相容性好而被用于生產生物制品,包括可溶性膠原、以及由膠原和非膠原基質組成的復合物,廣泛用于創傷和燒傷的修復、整形美容、神經再生及血瓣膜手術等。魚皮膠原蛋白,特別是深海魚皮膠原蛋白,由于魚的體溫低,膠原蛋白的變性溫度相當低,不象牛皮膠原蛋白那樣限制細胞的增殖。而且有實驗表明它能促進細胞的粘著和增
    殖,不會誘發細胞的癌化。當然,由于魚皮膠原蛋白的變性溫度比較低,因此,無論是在其提取、純化、還是貯藏、應用過程中,都需保持低溫或合適的溫度,以保持其活性、達到
    特定的功效。
    3 展望
    總之,雖然魚皮膠原蛋白的應用有一定的限制范圍,但其研究還是具有良好的應用前景,因為利用魚皮膠原蛋白具有以下優點:
    3.1 制備成本低 從哺乳動物如牛皮等提取膠原蛋白的前處理比較麻煩,為得到干凈衛生的皮膚原材料,屠宰前、后清潔皮膚所需的工作量大,需要的成本也就相應提高。而魚經魚糜采肉機等處理,則比較容易得到魚皮,且清洗工作量相對小許多。因此從魚皮提取膠原蛋白具有實際可操作性。
    3.2 原料來源廣近年來,世界魚類的捕獲量日益增大,尤其是隨養殖技術的提高,養殖魚類的產量提高很快。而中國是一個漁業大國,根據2000年中國統計年鑒,僅其淡水養殖魚產量已從199o年的532萬t提高到1999年1 651萬t。因此隨著魚類產量的逐年增加及其加工食品的不斷開發,其產生的大量廢棄物如皮、鱗等將是膠原蛋白的大好來源。
     
    產品性能:
    魚皮膠原蛋白是一種天然蛋白質,它具有很強的生物活性及生物功能,能參與細胞的遷移,分化和繁殖,使骨腱、軟骨和皮膚具有一定的機械強度,膠原因其弱的抗原性和良好的生物相溶性,在燒傷、創傷、眼角膜疾病、美容、硬組織修復、創面止血等醫藥衛生領域廣泛應用。本公司生產的魚皮膠原蛋白是等選用羅非魚魚皮,經現代生物酶解技術精制而成。產品富含多種氨基酸,具有很高的消化吸收性,分子量在1000-5000D長度之間。本產品在水溶液中的熱穩定性極好。這種膠原蛋白與人體皮膚有極好的親和性,能夠很好的發揮其滲透、保濕、修復等功能。
     

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