海参肽的应用研究进展

霍韵滢，叶加兰，吴若彤，张鑫清，郭雅欣，颜大昌， 罗玮鹏，林小妍，张可琪，陈 忻，许 锋

(佛山科学技术学院环境与化学工程学院，广东 佛山 528000)

海参也称为海参，海茄子，是一种海洋无脊椎动物，属于棘皮动物门、海参纲。海参不仅富含蛋白质，各种微量元素，必需氨基酸，维生素等，而且还包含许多生物活性物质，例如海参多糖，胶原蛋白，海参皂苷，海参肽和脑苷脂[1]。它对肿瘤，抗真菌，抗凝血，降低血压，降低血脂和增强人体的免疫功能具有良好的作用[2]。其中，生物活性肽对人体健康的影响备受关注，其在生物体中的提取及其在人体中的应用已成为研究人员关注的焦点。海参经过蛋白水解可以得到海参肽，具有良好的溶解性，稳定性和低粘度，具有很大的应用潜力。但目前国内外关于海参肽的报道较少且应用领域较少。本文将简要介绍海参肽的特性和提取工艺，为海参肽在功能性食品，药品，化妆品等领域的应用提供参考。

1 海参肽的分离提取及纯化工艺研究进展

1.1 海参肽的分离提取工艺

海参肽是以新鲜海参作为原料，在经过蛋白酶酶解等过程，分离纯化后得到由2～12个氨基酸组成的小分子肽或是分子量更大的多肽，其中分子质量低于2000 U的组分占90%以上，提取出来的海参肽是具有溶解性良好、稳定性、容易吸收消化等优点的活性肽[3]。研究表明海参肽具有抗氧化性作用、ACE抑制活性及降血压作用、延缓衰老、对糖尿病的预防和缓解作用、免疫调节作用、抗疲劳作用、抗肿瘤作用等作用。现如今，海参肽在功能性食品、护肤品、药品等行业的应用极为广泛。

目前海参肽的提取以蛋白酶提取法为主。杨东达等[4]考察不同蛋白酶的酶解效果时，以蛋白水解度和酶解液中海参肽相对分子质量的分布作为指标，以筛选出水解提取海参内脏多肽最适合的蛋白酶，并通过单因素实验的基础上采用正交实验优化酶解工艺。优化后的提取方法表明，可用于水解海参内脏制备海参肽。在底物质量分数为1.0%，加酶量为0.3751 mkat·g-1，pH值为8.0，酶解温度为37 ℃，水解时间为5 h的最优酶解条件下，胰蛋白酶的水解效果最佳，其水解度可达到48.90%，寡肽(含氨基酸)(2000 U)质量分数为47.2，所得海参多肽质量分数为52.68%，酶解液中的多肽(2000～5000 U)。

史亚萍等[5]以水解度为指标,试验研究了多种蛋白酶对海参蛋白的水解能力的影响,确定以复合蛋白酶酶解效果最佳。通过响应面法对提取工艺进行优化后:(加酶量0.79%、料液比1:5.35(g/mL)、酶解时间3.93 h)在此条件下, 所得该酶最佳酶解条件最佳，海参蛋白水解度达到21.38%。分别用截留分子量3 kDa和1 kDa超滤膜对海参肽进行分级分离,得到三种海参肽(分子量大于3 kDa, 1～3 kDa和小于1 kDa)。

1.2 海参肽的纯化

海参肽分离纯化技术目前主要方法为化学试剂法、超滤技术、凝胶过滤柱层析法、电泳法等方面。目前对海参肽进行脱盐、脱色、脱腥的主要纯化方法有离子交换柱层析法、超滤法、透析法等。实验中会根据需分离提纯的活性物性质，将多种分离方法进行结合，从而达到更好的分离提纯效果。

化学试剂法是利用不同活性物在不同浓度的化学试剂中溶解度不同，达到逐步分离提纯效果，过程较为繁琐复杂。

(1)超滤法是在一定压力下，利用分子大小不同，通过加压使海参肽酶解液通过超滤膜的过滤方法，通过超滤膜的则为滤过液，被截留的高分子物质则为截留液，从而实现对海参肽中不同活性成分进行分离提取，具有常温操作、不破坏热敏活性物活性、防止活性物无相态变化等优点，对不同分子量的活性物进行分离的膜分离技术。

(2)凝胶过滤柱层析法又称凝胶过滤色谱法、分子筛层析法。利用不同固定相对不同物质的滞留效果不同，从而实现分离提纯的方法。大分子量的海参肽活性物质会从凝胶空隙中流出，流出速度相对较快，小分子量的进入凝胶孔径内部，受阻滞作用大，流出速度相对较慢最后被洗脱下来。凝胶过滤柱层析法操作简单，分离效果好，不会对海参肽活性物质造成损害，所以在多肽多糖分离提取实验中应用范围较广。

(3)电泳分离法利用在电场中不同物质的迁移速度不同，从而实现分离，这种方法具有快速高灵敏等优点。离子交换柱层析法等。实验中会根据需分离提纯的活性物性质，将多种分离方法进行结合，从而达到更好的分离提纯效果。

2 海参肽的理化特性及功能特性

2.1 抗氧化性作用

每个人在正常的生理代谢过程中，都会产生含氧自由基，而含氧自由基主要包括羟基自由基(最活跃的自由基)、过氧化羟基自由基(产生破坏性极大的自由基)、超氧阴离子(发现最早也是人体含量最多的自由基)等，人体在正常的生理代谢过程中产生的自由基总处于动态平衡，在体内自由基不断产生与清除。当人体遭到损伤时，组织处于缺氧的状态，能量代谢发生障碍，导致体内抗氧化体系出现故障，从而自由基产生过多，会破坏细胞膜的结构和功能，同时可能会破坏体内的核酸、蛋白质、脂质等大分子物质；人体内氧自由基积累越多，衰老的进程就越快。据研究发现海参多肽可以提高体内的抗氧化酶的酶活性。王静等[6]研究海参多肽的抗氧化性能发现，海参多肽的抗氧化性均优于天然抗氧化剂维生素C，并且研究发现海参肽的抗氧化性与分子量大小有密切关联，不同分子量范围的海参肽清除氧自由基的能力不同。侯付景等[7]研究发现海地瓜水解液使小鼠血清和肝脏组织中的SOD,GSH-Px活力明显提高,丙二醇含量显著降低，得出结论海地瓜酶水解液具有良好的抗氧化作用，能有效清除体内堆积的自由基。

2.2 ACE抑制活性及降血压作用

随着人们生活水平的改善提高，人们对高蛋白、高脂肪物质的摄入也越来越多，三高人群日益增长，从而导致高血压成为最常见的慢性病，也是心脑血管病最主要的危险因素。而血管紧张素酶(Angiotensin-converting enzyme inhibition，ACE)是调节血压的关键酶，它将血管紧张素Ⅰ转化为具有强烈收缩血管功能的血管紧张素Ⅱ，从而钝化舒缓激酶，使血压升高[8]。海参肽能抑制ACE活性，通过抑制血浆和血管内皮细胞ACE的活性从而达到降低血压。赵元晖等[9]以低值的食用海参——海地瓜为原料，采用复合酶水解工艺和超滤技术，把水解产物分级为大于2 kDa和小于2 kDa的两种组分。其中小于2 kDa的组分具有很强的血管紧张素转换酶(ACE)抑制活性。有研究发现，当给肾血管性高压大鼠灌喂该组分一个月后，测得大鼠舒张压和收缩压明显下降，且呈剂量依赖性。说明小于2 kDa的水解液不但在体外能抑制ACE的活性，在体内也具有抗高血压的效果，证实了海参具有降血压活性物质。

2.3 延缓衰老

随着年龄的增长，机体衰老是不可避免的，机体衰老会导致皮肤细胞增殖减少、表皮更新速度减慢、表皮重建功能减弱、真皮胶原合成减慢，周婷等[10]研究发现海参肽对D-半乳糖诱导的衰老模型小鼠具有提高免疫和增强抗氧化能力的作用，能够延缓衰老。柴玉超等[11]研究了海参肽对成纤维细胞的作用并与市面上常见化妆品抗皱成分如燕麦多肽、蜗牛原液、中草药复合液(含有白芨、白术、当归、人参)等进行比较。结果发现，海参肽比其他三种成分更明显的促进成纤维细胞NIH/3T3的生长，增殖率达到33.9%，分别比燕麦多肽、蜗牛原液和中草药复合液高14.2%、26.7%和26.2%，由此可见，海参多肽可以作为主要的功能材料，能明显提高化妆品的抗皱修复效果，延缓皮肤的衰老，其在化妆品中的应用前景广阔。王欢[12]研究表明海参酶解物能促进成纤维细胞增殖及细胞胶原蛋白分泌的作用。

2.4 对糖尿病的预防和缓解作用

董丽莎等[13]以Ⅰ、Ⅱ型糖尿病大鼠为模型，适应性饲养一段时间后，将大鼠分为预防组与治疗组，空腹注射链脲佐菌素(Streptozotocin STZ)建立糖尿病大鼠模型，以此测定各组大鼠的空腹血糖、糖化血清蛋白、组织等生化指标。结果表明，仿刺参和海地瓜两种海参肽均可显著改善Ⅰ、Ⅱ型糖尿病大鼠的糖、脂代谢等指标，达到对糖尿病预防和缓解的作用。高血糖是糖尿病肾病的引发因素，其可以通过多种途径和方式来损伤肾脏。因此为了预防糖尿病的发生，控制血糖水平是关键。而海参多肽中有显著的降血糖功效，能较好地控制血糖水平。

2.5 免疫调节作用

通过多个动物实验表明，海参肽能够显著提高机体免疫功能。卢连华等[14]使用0.085、0.170、0.500 g/kg的海参肽，通过连续30天灌胃小鼠，结果表明海参肽可以促进小鼠迟发型变态反应和脾淋巴细胞增殖能力，明显增强小鼠的溶血空斑数和血清溶血素水平，及巨噬细胞对鸡红细胞吞噬率、吞噬指数和碳廓清指数，说明适量海参肽有促进细胞免疫和体液免疫的功能，和增强单核巨噬细胞的活性。赵芹等[15]的研究结果表明美国肉参、墨西哥刺参和冰岛刺参均能明显提高小鼠胸腺/体质量比值，促进小鼠脾淋巴细胞的增殖和转化，提高小鼠血清溶血素含量及巨噬细胞对血液中碳粒的吞噬指数。练方亮[16]初步分析了海参多肽可能是通过活化 CD3ζ和ZAP-70介导的TCR信号通路来增强小鼠的免疫功能。罗文奇[17]进一步研究了海参肽对小鼠巨噬细胞的免疫作用机制，结果表明海参肽可增强小鼠单核巨噬细胞免疫活性,对细胞无毒性作用。主要作用机制是海参肽通过激活NF-κB信号通路与丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路,促进肿瘤坏死因子(TNF-α)、和白细胞介素6(IL-6)分泌,从而发挥促免疫活性，且剂量越高，分泌的细胞因子越多。

2.6 抗疲劳作用

由运动引起的疲劳，机体会产生一系列生化反应从而导致肌肉承受能力降低[18-19]。疲劳评价方法主要有运动耐力试验和生化指标检测。生化指标主要有3种:①代谢调节物质(酶、激素)②代谢产物(血和肌肉中的乳酸、氢离子浓度、丙酮酸、血尿素氮)③能量物质(血糖、肝糖原、肌糖原、磷酸肌酸等)。运动耐力的提高是抗疲劳能力增强最直接、客观的指标[20]。卢连华等[14]以灌胃方式给小鼠0.085、0.170、0.500 g/kg的海参肽，结果表明：海参肽可显著延长小鼠的负重游泳时间；显著降低运动后小鼠的血清尿素氮含量和血乳酸水平；显著提高肝糖原的含量，表明适量海参肽具有较强的抗疲劳作用。郭光明[21]进一步分析了以海参小分子肽按2 mg/100 g体重剂量灌胃小白鼠，检测其骨骼肌中的丙酮酸激酶、苹果酸脱氢酶、琥珀酸脱氢酶的活性，结果显示海参肽可以显著提高了三种酶的活性水平，但是具体机制尚不明确。王祖哲等[22]研究表明：刺参低聚肽、大豆低聚肽和海参粉均有抗疲劳作用，其抗疲劳作用强弱顺序为:刺参低聚肽>大豆低聚肽>海参粉,。相对于已经在保健品领域广泛应用的大豆肽，提示抗疲劳效果更好的刺参肽可作为保健品和功能食品的原料，且研究发现刺参低聚肽的使用剂量与抗疲劳效应不存在正相关，服用适量的剂量(约为0.8 g/d)刺参低聚肽产品可起到明显的抗疲劳作用。何传波等[23]也证明海参内脏酶解物具有抗疲劳效果，适量的海参内脏酶解物可以使抗疲劳表现最大化。王敏等[24]研究发现海参肽复合物(与玛咖粉、枸杞子提取物、红景天提取物配伍)相对于植物提取物和海参肽，缓解体力疲劳的作用更好佳。上述海参肽的动物实验表明，适量的补充海参肽可以提高抗疲劳作用，为开发抗疲劳的保健品和功能食品提供了可能性。

2.7 抗肿瘤作用

海参肽能有效抑制肿瘤细胞细胞活力，对肿瘤的形成和转移有明显的抑制作用。王奕[25]使用日本刺参匀浆对移植性肿瘤模型小鼠进行灌胃处理，以探讨日本刺参多肽的免疫调节作用和抗肿瘤作用。结果显示,不同剂量组的日本刺参肽都能明显抑制小鼠S180肉瘤的生长,并能提高小鼠的脾指数和胸腺指数(P<0.05)。表明日本刺参具有调节机体特异性和非特异性免疫的功能，能够控制和杀灭肿瘤细胞。Zhou Xiaoqiu等[26]通过超滤膜分离得到两种低分子质量海参肽，LSCP-1和LSCP-2，对其抗肿瘤活性进行体外研究分析。研究显示，虽然这两个片段并未显示抗A549细胞株的活性，但是LSCP-1能明显抑制胃癌SGC-7901细胞活性，LSCP-2能明显抑制SGC-7901和人乳腺癌MCF-7细胞活性，提示小分子质量海参肽有可能作为治疗胃癌和乳腺癌的药物原料。孙姿姿等[27]研究叶瓜参多肽对S180荷瘤小鼠的抗肿瘤效果，结果表明叶瓜参多肽可以通过降低肿瘤细胞的活力和肿瘤细胞的生长和繁殖速度来抑制肿瘤细胞的生长。原程华[28]进一步确认了具有肿瘤抑制功能的基因片段，人工合成的基因片段表达出的rAj-Tspin肽在体外具有抑制黑色素瘤B16细胞的生物活性。

3 海参肽的应用研究进展

3.1 应用于功能性食品领域

海参自古就被认为是质佳的营养保健食品，有增强肌肉力量，调节免疫力，预防关节炎，贫血和阳痿的功效[29]，除此之外，还有调节血压和抗疲劳的功能，故海参肽也广泛应用于功能性食品中。于雁飞[30]等利用运动性疲劳大鼠模型探究海参肽对骨骼肌线粒体功能的影响，结果表明，与空白组对比，海参肽高中低组SOD、GPx活性升高，MDA含量降低，骨骼肌PTP开放程度减弱；线粒体线粒体复合物Ⅰ，Ⅲ活性提高(P<0.05或<0.01);骨骼肌线粒体PGC-1α，ERR表达增加(P<0.05或<0.01)。结论海参肽可以改善运动性疲劳大鼠骨骼肌氧化应激状态，降低骨骼肌线粒体肿胀膨胀度和线粒体膜通透性，增强骨骼肌线粒体的呼吸功能，上调线粒体生成转录因子PGC-1α和ERR的表达。因此认为海参肽具有抗疲劳和增强肌肉的作用。徐先锋等[31]通过喂食小叔冰岛刺身多肽实验也表明，海参多肽对小鼠DTH(DTH反应是由效应性T细胞与相应抗原作用后，引起的反应为单核细胞浸润和组织细胞损伤为特征的炎症反应)有极显著影响，对免疫球蛋白含量也有显著影响，从而为海参肽应用于免疫食品提供坚实理论基础。

3.2 应用于护肤品领域

柴玉超等[11]对海参肽成纤维细胞的作用进行了研究，并与市面上常见化妆品抗皱成分如燕麦多肽、蜗牛原液、中草药复合液(含有白芨、白术、当归、人参)等进行比较。结果发现，海参肽可以显著促进成纤维细胞NIH/3T3的生长，增殖率在实验中高达33.9%，位于第一位，以此确定海参胶原具有延缓皮肤衰老的功效。Zhou Xiaoqiu等[32]的实验证实低分子质量的海参肽在清除自由基方面有着重要作用。曹学彬等[33]分别用木瓜蛋白酶、胰蛋白酶、中性蛋白酶、胃蛋白酶和酸性蛋白酶酶解海参蛋白，发现这几种酶中酶解得到的海参肽清除超氧阴离子的活性最高的是胰蛋白酶，而木瓜蛋白酶酶解得到的海参肽清除羟自由基的活性最高，酸性蛋白酶酶解得到的海参肽还原能力最强，经过对比确认胰蛋白酶酶解得到的海参肽具有最好的综合抗氧化能力。

3.3 应用于药物领域

海参多肽具有多种生理学功能，包括抗氧化、抗炎和抗菌等。陈娅等[34]研究发现使用一线抗结核药品利福平(RFP)和异烟肼(INH)会对小鼠肝组织造成损伤，而使用海参胶原低聚肽可以明显改善使用一线抗结核药品产生的副作用。周婷[9]等利用D-半乳糖衰老模型小鼠进行海参肽对此模型小鼠的抗氧化和免疫功能的影响研究发现，相比较空白组，海参肽高剂量组小鼠的生理学数据表明海参肽对D-半乳糖衰老模型的小鼠具有提高抗氧和免疫功能能力。李林[35]观察海参胶原低聚肽对Ⅱ型糖尿病小鼠伤口的愈合作用，通过观测不同时期伤口的愈合情况，生理指标，发现与模型组小鼠对比，实验组的小鼠伤口愈合较好，因此，海参胶原低聚肽能够改善小鼠伤口营养状况，能够促进伤口愈合。

4 结 语

近年来，生物活性肽对人体健康的保健作用越来越受到重视，但相关研究仍处于基础研究和初步的临床研究阶段。海参中蛋白水解后制备的海参多肽，受到越来越多研究人员的关注。本文介绍了海参的生物活性、开发及应用进展。海参的生物活性主要有抗氧化、降血压、免疫调节作用、抗疲劳、抗肿瘤、延缓衰老和对糖尿病的预防和缓解作用，对人体健康保健具有可视作用。我们应深入研究海参肽的结构与活性间的关系、海参肽活性作用机制等，使海参肽能够在功能食品、化妆品及医药行业开发等方面有更广阔的前景。