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大鲵加工与开发利用研究进展

2021-04-17贺屹潮赵萍金晶金文刚吴艳程虎

食品工业 2021年6期
关键词:大鲵胶原蛋白黏液

贺屹潮,赵萍,金晶,金文刚, ,吴艳,程虎

1.陕西理工大学生物科学与工程学院,陕西省资源生物重点实验室(汉中 723001);2.陕西理工大学大鲵研究所(汉中 723001);3.汉中市水产试验站(汉中 723001)

大鲵(Andrias davidiauns)俗称娃娃鱼,是世界上现存最大的两栖动物,素有“活化石”之称。大鲵是一种食用价值和药用价值均极高的动物,质地柔软,味道鲜美,被称为“水中活人参”[1]。大鲵全身是宝,其皮肤、皮肤分泌物、肌肉、骨骼都可食用及入药。大鲵具有益智、滋补、养血、补气等功效,食用大鲵可促进智力发展、延缓衰老、增强造血功能及调节免疫等,能有效地预防心脑血管疾病、恶性贫血和癌症疾病[2]。

近年来,中国陕西汉中、贵州遵义、湖南张家界、湖北房县和四川宜宾等地实现大鲵产业化养殖,甚至发展成为当地一项特色扶贫产业。目前,全国现有大鲵养殖储量在2 000万尾左右,年繁殖量在500万尾左右。随着子代大鲵数量不断增加,大鲵价格不断下滑,特别是在全球新冠肺炎疫情背景下,商品大鲵出现严重滞销,给大鲵养殖企业造成极大经济损失。因此,养殖大鲵资源深加工与开发利用日益成为产业转型发展的重大需求[1,3]。

为此,通过检索国内外大鲵开发利用领域的文献报道,分别对大鲵皮、皮肤分泌物、肉、油、骨骼和血液的开发利用情况进行综述,旨在为促进中国大鲵深加工与综合利用水平和大鲵养殖企业产业链延伸提供依据。

1 大鲵皮肤

大鲵皮肤构成复杂,从表面到深层依次为表皮、真皮和皮下层。皮肤表面以褐色、棕色或暗黑色为主色。王立新等[4]对大鲵皮肤营养成分进行分析,结果发现其氨基酸组成较合理,其中7种人体必需氨基酸总量为5.91%,必需氨基酸指数(EAAI)为81.65,共检测出17种氨基酸,氨基酸总量为21.86%。杨慧等[5-6]研究了大鲵皮黑色素,结果发现其主要由真黑色素和脱黑色素组成,具有较强自由基清除活性。

大鲵皮富含胶原蛋白和明胶。Geng等[7]对大鲵皮肤蛋白质组学进行分析,在皮肤中发现包括胶原蛋白α-1(Ⅱ,Ⅳ,Ⅸ,ⅩⅩⅦ),胶原蛋白α-2(Ⅸ)和Ⅳ型胶原蛋白α-3结合蛋白在内的6种胶原蛋白。顾赛麒等[8]用乙酸和胃蛋白酶提取酸溶性及酶溶性胶原蛋白并研究其理化性质,结果发现均为Ⅰ型胶原蛋白且甘氨酸含量最高。杨碧仙等[9]获得大鲵皮提取胶原蛋白的优化条件,胶原蛋白提取率可达到40.2%。李林格等[10]制得一种可保护乙醇诱导小鼠肝损伤的鲵皮胶原蛋白肽。金文刚等[3,11]对大鲵皮明胶及其副产物明胶肽进行研究,优化明胶提取工艺并发现,鲵皮明胶其中Gly、Pro、Glu和Ala含量相对较高同时在234 nm处有最大吸收峰,且该肽对DPPH自由基具有一定清除能力,其清除率达50%,所对应的样品质量浓度(IC50)为6.99 mg/mL。

徐达宇等[12]将大鲵皮肤去肉浸水脱脂包灰软化浸酸后鞣制出具有鲵皮细致、豪放的特性和原始风格的高档箱包皮革。郭洁等[13]发现大鲵皮粉对小鼠烫伤皮肤的愈合具有良好促进作用,且具有抗炎、镇痛作用。刘旭东等[14]发现大鲵皮肤泡制能降低活性氧簇(ROS)、丙二醛(MDA)的含量,提高谷胱甘肽(GSH)含量及超氧化物歧化酶(SOD)活性的抗氧化作用,提高机体的抗氧化能力。

综上,大鲵皮肤开发利用主要是在胶原蛋白、明胶及其生物活性肽等方面应用基础研究,对这些活性蛋白、多肽的纯化、分离、鉴定与功效机制研究还需要持续深入,才能为今后相关功能食品、化妆品等产品开发奠定基础。

2 大鲵皮肤分泌物

大鲵皮肤受外界刺激时会产生有特殊性气味的白色黏液[15]。研究表明,两栖动物皮肤分泌物中含有丰富的生物活性物质。王利锋等[16]使用5%醋酸浸提和Sephadex G-50、G-25凝胶过滤色谱等方法分离纯化抗菌肽,Pei等[17]从首次从大鲵黏液中分离鉴定到抗菌肽Andricin 01,结果发现其对革兰氏阴性细菌和革兰氏阳性细菌均有抑制作用,且具有潜在安全性和有效性。佟长青等[18]和曲敏等[19]制备出了低分子质量大鲵黏液低聚糖肽,结果发现其具有改善小鼠免疫功能、体外抗氧化、抗疲劳、抗紫外线能力以及对CCl4导致小鼠肝损伤的生物活性。

张金豫等[15]采用水提醇沉法提取大鲵黏液糖蛋白,并且纯化获得抗氧化较强的糖蛋白组分。徐伟良等[20]研究证实了大鲵黏液糖蛋白对人肺癌细胞A549的抑制作用。陈曦等[21]发现大鲵黏液药膏具有促进大鼠烫伤创面愈合作用。Qu等[22]分离了大鲵黏液凝集素(ADL),并对其抗菌活性和酿酒酵母抑制活性进行研究。

综上,大鲵皮肤分泌物(包括皮肤黏液)利用主要集中在抗菌肽、低聚糖肽和糖蛋白方面。大鲵皮肤分泌物抗菌肽相关研究较多,主要是粗提物抗菌活性研究较多,缺少明确氨基酸序列和分子质量的特定抗菌肽;大鲵黏液低聚糖肽还需要对其功效机理持续研究,并且对制备工艺、分子质量范围进行规范标准化;大鲵黏液糖蛋白主要是利用新鲜活体黏液(或冻干粉)进行分离纯化,存在不易采集的特点,寻找高效采集方法和采集频率还需要研究。此外,随着大鲵餐饮市场和分割加工的产业化,大鲵经放血、烫杀后的黏液存在严重浪费,缺乏利用的途径,今后可尝试对其化学组成及活性成分进行研究。

3 大鲵肉

大鲵肉滋味鲜美,营养丰富。大鲵肌肉必需氨基酸指数(EAAI)为 91.53,肌肉中共检测出14 种脂肪酸,其中多不饱和脂肪酸(PUFA)含量为 35.80%[23]。倪冬冬等[24]以大鲵肉熬制成汤,找到最优工艺参数,其中粗脂肪1.05%,可溶性蛋白质、肌苷酸、总脂肪酸不饱和脂肪酸依次为20.46,0.293,403.25和293.59 mg/100 g,占总量的72.80%,SFA/PUFA为1.37,由C15∶1、C16∶0、C16∶1等16种脂肪酸组成。大鲵肉滋味鲜美,用SPME共检测到70种有效成分,同时SDE总共检测到119种有效风味成分,其中有醛、醇、酯、酸、芳香、烃、醚、酮、酚类[25]。李林强等[26-27]发现大鲵肉内富含15.5%ω-3和13.0%ω-6型多不饱和脂肪酸,不饱和脂肪酸不仅能调节心脏功能、预防心脑血管疾病,还可改善血液循环,提高脑细胞活性,增强记忆力和机体防御功能。

杨志伟等[28]发现大鲵肉能显著提高果蝇的寿命、生殖能力、飞翔能力、耐寒能力等作用。曹洁[29]发现一定剂量大鲵肉粉对小鼠非特异性免疫和特异性免疫功能均有明显增强作用,并通过观察小鼠负重持续游泳时间和全血乳酸,血清尿素氮和肝糖元3项生化指标,结果发现大鲵粉在一定剂量下有明显抗疲劳效果。

有研究还对大鲵肉气调包装、天然防腐剂结合真空包装处理后的品质和货架期进行了初步研究[30-32],对于大鲵分割及其低温肉制品的生产和流通起到了一定促进作用。杨慧等[33]研究了不同冻结方式对大鲵肉贮藏期间品质的影响。 辛茜等[34]对大鲵肉不同部位挥发性成分进行了分析,鉴定出包括醛类、酮类、醇类、酸类、烃类、酯类、胺类等挥发性成分,其中壬醛、庚醛呈大鲵的鱼腥味,1-辛烯-3-醇、1-辛醇呈大鲵的土腥味。

目前大鲵肌肉的消费以菜肴为主,但深加工产品较少。曹娟娟[35]发现大鲵肌肉酶解物的抗氧化活性、抗氧化稳定性、溶解度、吸油能力和吸水能力、乳化能力(EAI)和乳化稳定性(ESI)均比牛、猪、鸡和鱼肌肉酶解物要好。Abuubakar等[36]以胰蛋白酶酶解大鲵肌肉获得的肽通过尺寸排阻色谱和RF-HPLC分离纯化表征测序后,发现CSSV、YSFR、SAAP、PGGP、LGGGN和所有肽显示出抗糖尿病活性,其中LGGGN对α-淀粉酶和α-葡糖苷酶具有显著抑制活性,而肽PGGP对α-葡萄糖苷酶有明显抑制作用。徐阳等[37]采用单因素试验与响应面分析法优化酶解大鲵肌肉蛋白的复合酶组合及酶解工艺条件。王文莉等[38]以大鲵肉为原料,利用Asperhillussp酸性蛋白酶进行酶解,研究其最佳的酶解条件及酶解产物的抗氧化作用。贺屹潮等[39]制备了大鲵肉酶解肽,结果发现其具有较好的自由基清除活性和免疫细胞增殖活性。王泽奇等[40]以大鲵肉酶解制备获得了血管紧张素酶抑制肽。鲍九枝等[41]以大鲵肉为原料,研究大鲵肉活性肽的响应面提取工艺及其运动饮料的研制。

综上,大鲵肉一方面主要是对其营养成分、保健功能及功效因子进行研究。特别是今后应该加强对大鲵肉的保健功能,如提高免疫力、抗衰老、抗癌等功效进行深入研究。另一方面是对大鲵肉加工产品开发研究,如冷鲜肉和速冻肉,但是亟需加强以大鲵宰后生理生化为基础的肉品学及食用品质的相关性研究。

4 大鲵油

大鲵油脂多来源于肝脏和尾部脂肪。大鲵油含有多种不饱和脂防酸,治疗烫、烧伤效果很佳,有较强的抗氧化能力,还可预防心血管疾病[42-44]。罗庆华等[45]采用酶法提取了大鲵尾部脂肪,对不饱和脂肪酸富集前后组成分析,并测定了碘值和回收率。白鑫华等[46]优化大鲵鱼油水酶法提取工艺,并确定木瓜蛋白酶,用中心组合实验(CCD)对酶解工艺进行优化,确定了酶解最适工艺条件。李招等[47]也通过水酶法提取大鲵油,得到了水酶法提取大鲵油的最佳条件,制备的粗大鲵油达到SC/T 3502—2016粗鱼油二级标准。辛茜等[48-49]通过水酶法与热熔法对提取大鲵油的精制工艺进行比较,并对大鲵油挥发性成分和脱腥进行了研究。任国艳等[50]通过单因素试验和响应面试验确定超声辅助超临界CO2萃取鲵油的最佳工艺条件。王寒等[51]制备大鲵油微胶囊,对微胶囊的材料组成和工艺参数进行研究。

其肝脏油脂方面,杨红生等[52]测得肝脏中8种常见脂肪酸(C14∶0,C16∶0,C16∶1,C18∶0,C18∶1,C18∶2,C18∶3和C20∶4)含量。刘绍等[53]测得肝脏中3种必需脂肪酸(C20∶4,C18∶2和C18∶3)和DHA(C22∶6)含量。胡代花等[54]采用微碱条件生物酶法提取大鲵肝脏油脂,确定了大鲵肝脏油脂提取的最佳工艺参数:酶解时间3 h、碱性蛋白酶加酶量1 500 U/g、料液比1∶2、pH 7、酶解温度30 ℃,在该工艺条件下大鲵肝脏油脂的提取率为81.67%,并用气相色谱对其脂肪酸组成进行分析,大鲵肝脏油主要含12种脂肪酸(C18∶1,C16∶0,C16∶1,C18∶3(o-6),C18∶2,C18∶3(o-3),C22∶6,C22∶0,C14∶0,C20∶4, C24∶0和C18∶0),分别为24.51%,21.74%,13.02%,12.61%,6.18%,4.04%,3.51%,3.45%,2.97%,2.83%,2.65%和2.48%。

综上,大鲵油相关研究以油脂提取及脂肪酸分析为主,证实了大鲵油富含多不饱和脂肪酸。已有大鲵油微胶囊相关的报道,但是需要加强大鲵油精制及脱腥方法,以及大鲵油保健功能的深入研究。此外,还应关注功能性油脂领域研究动态,开发大鲵油为基础的新产品。

5 大鲵软骨

动物骨骼中含有胶原蛋白、矿物质等多种活性成分。大鲵软骨中含有丰富的钙质和微量元素。大鲵软骨每百克可提供34.3%推荐营养素摄入量(RNI),同时含80.6%的硒,含61.6%的RNI钙[1]。郝少阳等[55]用稀碱提取得到硫酸软骨素的粗品,用硫酸-咔唑法测定粗提物中的硫酸软骨素的含量,对大鲵软骨中硫酸软骨素的提取工艺开展研究,用NaOH提取时碱液浓度6%、料液比1∶20、浸提温度35 ℃、浸提时间5 h;用KOH提取时碱液浓度6%、料液比1∶20、浸提温度40 ℃、浸提时间4 h。Zhu等[56]将均质化软骨悬浮于含有碱性蛋白酶的乙酸钠缓冲液中,分离纯化,通过自由基解聚制备低相对分子质量的硫酸软骨素,进行体外抗氧化测定,结果发现其在总抗氧化能力中发挥最高的抗氧化活性,包括清除DPPH自由基、羟自由基和超氧阴离子自由基的能力。Luo等[57]从大鲵软骨中提取获得了酸溶性胶原蛋白和酶溶性胶原蛋白,结果发现其具有高热稳定性、无免疫原性,在生物医学材料方面有应用开发潜力。

综上,大鲵软骨相关研究主要以矿物质分析和硫酸软骨素开发为主,相关工作正处于起步阶段,还需要对硫酸软骨素的功效机理进行深入研究。此外,大鲵软骨其他活性成分,如骨胶原蛋白、活性钙等也可以尝试开展深入研究。

6 大鲵血液

动物血液为加工宰杀中主要副产物,富含蛋白质等营养素。大鲵在宰杀后血液大部分被废弃,不仅污染环境,而且是对生物质资源的浪费。Pei等[58-59]将磁性脂质体吸附与反相高效液相色谱相结合纯化和筛选了大鲵血液中的抗菌肽(Andricin B,Gly-Leu-Thr-Arg-Leu-Phe-Ser-Val-Ile-Lys),并对其抗菌机制进行了探讨。目前,关于畜禽血液开发利用的报道很多,未来对大鲵血液可分离血浆蛋白、超氧化物歧化酶(SOD)等成分进行高值化利用,进一步提高血液利用水平。

7 结语

大鲵已在中国多地实现产业化养殖,而且渔业部门对人工养殖大鲵进行标识化管理,大鲵资源加工与开发利用已经成为养殖业转型发展的突破口。目前,大鲵进入《人工繁育国家重点保护水生野生动物名录》(第一批),特别是在新冠肺炎全面禁食野生动物背景下,国家仍然许可养殖大鲵进行加工与开发利用。因此,在资源优势和政策利好的背景下,大鲵深加工与开发利用迎来重要发展机遇。

然而,大鲵消费还是以鲜活餐饮消费为主,消费群体有限,大鲵的营养价值和药用价值未被消费者广泛认知。近年来,一些大鲵养殖龙头企业联合科研院所已经或者正在积极进行大鲵深加工产品研发,市场上出现大鲵深加工产品,如大鲵冷鲜肉、大鲵肉酱、大鲵日化用品等,但基本上处于代加工状态,产品同质化严重。大鲵加工产业存在的问题主要是:一方面,企业缺少拥有自主知识产权和核心竞争力的拳头产品;另一方面,大鲵产品宣传和消费者认可度有限。

对大鲵资源加工与开发利用现状进行较全面梳理,相关研究报道不断出现,但很多研究仍停留在实验室水平。为此,对大鲵产业今后加工利用提出建议:(1)加强政府引导,争取人工养殖大鲵进入新资源食品目录,布局大鲵加工业;(2)企业为主导,联合科研院所,加强大鲵深加工产品基础研发;(3)大鲵养殖加工业与生态环境保护、扶贫攻坚和乡村振兴战略结合起来,大鲵加工业带动餐饮业、乡村旅游业、电商物流业和生物食品产业;(4)利用国内大鲵资源优势和价格优势,而东南亚地区对大鲵产品养生保健产品的供不应求,出台大鲵产品出口审批权限相关政策;(5)以国家推进《健康中国2030》规划纲要和《国民营养计划(2017—2030)》的实施为契机,向大众进行大鲵营养保健价值科普教育,提高认可度。

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