鱼皮胶原蛋白及胶原活性多肽的研究进展
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摘要：胶原蛋白是生物体内的重要蛋白质，是结缔组织的主要蛋白质成分。胶原蛋白具有多样性及组织分布的特异性，是与各种组织和器官功能相关的功能性蛋白质。鱼皮胶原蛋白及其酶解产物胶原活性多肽已引起人们的广泛关注。现对鱼皮胶原蛋白的种类、性质、提取方法以及胶原活性多肽生理活性等的研究进展作一综述。
关键词：鱼皮；胶原蛋白；活性多肽
中图分类号：Q516文献标识码：A文章编号：1672-979X(2007)08-0043-04
胶原蛋白是生物体内的重要蛋白质，主要存在于动物的骨、腱、肌鞘、韧带、肌膜、软骨和皮肤，是结缔组织中极其重要的结构蛋白质，具有支撑器官和保护肌体的功能，也是组成细胞间质最重要的功能蛋白质[1]。在鱼的皮、骨、肌肉、鳞和鳍中也有胶原蛋白[2]。目前胶原蛋白广泛用于食品、制药、化妆品、生物医学原料、皮革和影像业[3]。迄今胶原蛋白的主要来源仍是陆生哺乳动物，如猪、牛的皮和骨。然而，由于疯牛病（BSE）、口蹄疫（FMD）等疾病的发生，使人们对陆生哺乳动物胶原蛋白及其制品的安全性产生了质疑[4]。此外，由于宗教和习俗等原因，有些地区不能使用陆生哺乳动物胶原蛋白制品[5]。因此，寻找提取胶原蛋白原料的新来源就显得非常迫切了。水产品加工后产生大量的废弃物，如皮、骨、鳞和鳍等含有丰富的胶原蛋白，具有开发和利用的价值。
1鱼皮胶原蛋白的研究现状
1.1鱼皮胶原蛋白的种类
胶原蛋白呈三股螺旋结构，即3条多肽链的每条都左旋形成左手螺旋结构，再以氢键相互咬合形成牢固的右手超螺旋结构。胶原特有的左旋α链相互缠绕构成胶原的右手复合螺旋结构，此区段称为螺旋区段，其最大特征是氨基酸呈现（Gly-X-Y）n周期性排列，其中X、Y位置为脯氨酸（Pro）和羟脯氨酸（Hyp），是胶原蛋白的特有氨基酸，约占25%，而一般动物蛋白质中羟脯氨酸的含量极微少[6]。
脊椎动物胶原蛋白的类型目前已增至27种[7]。从鱼类肌肉和皮肤中分离鉴定出至少2种含量较多和较少的胶原蛋白，分别是Ⅰ型胶原蛋白和Ⅴ型胶原蛋白[8]。Ⅰ型胶原蛋白是一种纤维性胶原，而且是水产品加工废弃物，即皮、骨、鳞和鳍中含量最多的一种蛋白质[1]。
1.2鱼皮胶原蛋白的特性
鱼皮胶原蛋白不仅具有良好的理化性质，如低抗原性、优良的生物相容性、可降解性和止血功能，而且有其他一些独特的性质。
1.2.1鱼皮胶原蛋白即使在低温下也易溶于中性盐溶液、稀酸和酸性缓冲液[8]。
1.2.2相对陆生哺乳动物如猪、牛的皮肤胶原蛋白，鱼皮胶原蛋白的热变性温度较低，这和鱼皮胶原蛋白中羟脯氨酸含量较陆生哺乳动物低有关，因为胶原蛋白的热稳定性和羟脯氨酸含量呈正相关[9]，见表1。
1.2.3鱼皮胶原蛋白热稳定性呈现鱼种特异性，暖水性鱼类鱼皮胶原蛋白的热稳定性较冷水性鱼类鱼皮胶原蛋白高，这与胶原蛋白的三股螺旋结构组成有关[14]。此外，鱼皮胶原蛋白的热变性温度要比鱼肉胶原蛋白低1℃左右[15]。
1.2.4绝大多数真骨鱼类的鱼皮胶原蛋白都含有其他脊椎动物所没有的第3条α链，由3条异种α链形成的单一型杂分子α1(Ⅰ)α2(Ⅰ)α3(Ⅰ)组成，而非[α1（Ⅰ）]2α2（Ⅰ）。因此，在某些鱼类中，与其他组织，如肌肉和膀胱相比较，鱼皮胶原蛋白中的α3(Ⅰ) 链更适宜传递[15]。
1.3鱼皮胶原蛋白的提取
依据提取介质的不同，迄今提取鱼皮胶原蛋白的方法可分为5类，即热水浸提法、酸法、碱法、盐法及酶法。其基本原理都是根据胶原蛋白的特性改变蛋白质所在的外界环境，将胶原蛋白与其他蛋白质分离。在实际提取过程中，不同提取方法往往相互结合。
1.3.1热水提取原料经前处理后，在一定条件下用热水浸提从而得到水溶性胶原蛋白。目前从鳕鱼皮[16]、鲨鱼皮、肺鱼皮和鲤鱼皮[17]中均提取出了水溶性胶原蛋白。Jamilah等[17]用酸、碱预处理黑、红罗非鱼皮，制备热水溶性胶原蛋白，得率分别为5. 39%，7. 81%（以湿基计）。Gez-Guill等[18]从四班鳞鲆、鳕鱼和欧洲无须鳕鱼皮中得到热水溶性的胶原蛋白，得率分别为7.4%，7.2%和6.5％（以湿基计）。
1.3.2酸法提取使用的酸有甲酸、乙酸、乳酸、苹果酸、酒石酸和柠檬酸等。多数研究集中于乙酸提取[1-3]。Nagai等[2]从欧洲海鲈鱼、鲐鱼（日本鲂鱼）和虎鲨的皮中提取酸溶性胶原蛋白（ASC），得率分别为51.4％，49.8％和40.1％（以干基计）。Jongjareonrak等[1,3]从画眉笛鲷和大眼鲈鱼鱼皮中提取的ASC分别为9％和10.94％（以湿基计）。
1.3.3碱法提取迄今用碱法提取胶原蛋白的报道相对较少，可能是与其他提取方法相比碱法提取的胶原蛋白含量较少。Kolodziejska等[8]用氢氧化钠从鱿鱼皮中提取碱溶性胶原蛋白，其得率只有3%（以湿基计）。
1.3.4盐法提取使用的盐主要有氯化钠、氯化钾等。Montero等[19]用不同浓度的氯化钠从欧洲无须鳕、鲑鱼的肌肉及鱼皮中提取盐溶性胶原蛋白，鱼皮中胶原蛋白含量分别为34.2％和48.8％。Kimura等 [20]用氯化钾从鲍鱼中成功的提取了胶原蛋白。
1.3.5酶法提取使用的酶有胃蛋白酶、胰蛋白酶、木瓜蛋白酶、中性蛋白酶等。经不同的前处理后，加入不同的酶提取得到酶促溶性胶原蛋白。目前的研究多集中于胃蛋白酶提取[1,2,6,11,12]。Nagai等[11,12]从单眼河豚和墨鱼鱼皮中提取的胃蛋白酶促溶性胶原蛋白（PSC）分别为44.7％和35％（以干基计）。Ogawa等[6]从多须石首鱼和羊鲷鱼皮中提取的PSC分别为15.8％和29.3％（以湿基计）。
2水产胶原蛋白活性多肽
胶原多肽是胶原或明胶经蛋白酶等降解后制得的相对分子质量为2 000～30 000的产物。研究表明，胶原多肽具有多方面的生理功能，蛋白质消化吸收率几乎达100%，能保护胃黏膜以及抗溃疡，促进皮肤胶原代谢，抑制血压上升，促进Ca2+吸收和降低血清中胆固醇含量等[21]。国外对于水产胶原多肽的研究较多，主要有ACEI抑制肽、抗氧化活性肽、抗肿瘤活性肽以及免疫调节肽等。
2.1ACEI抑制肽
血管紧张素Ⅰ转化酶（ACE I）抑制剂（angiotensin I-converting enzyme inhibitors）是降血压药物中发展最快的一种，但是，合成的ACEI抑制剂停药后会引发“停药综合征”，严重威胁患者的生命安全。近年从天然食物中不断发现抑制ACE I的活性物质，成为非药物治疗高血压的希望。
Hee-Guk等[22]水解阿拉斯加青鳕的鱼皮，从水解物中分离出相对分子质量介于(900～1 900)×103的肽片段，具有显著的ACE I抑制因子活性，并纯化出氨基酸组成分别为Gly-Pro-Leu、Gly-Pro-Met的肽片段，其IC50值分别为2.6μmol/L和17.13μmol/L。Fahmi等[23]用一种碱性蛋白酶水解海鲷鱼鳞胶原蛋白，所得的肽混合物具有ACE I抑制活性，其IC50值为0.57 mg/mL。原发性高血压大鼠每日口服300 mg/kg这种混合肽后，血压显著降低（P
2.2抗氧化活性肽
目前认为，动脉硬化、糖尿病、老年痴呆症、白内障以及衰老等疾病被公认为与氧化应激损伤及自由基代谢失调相关。一些天然抗氧化肽具有重金属清道夫和过氧化氢分解促进剂作用，可降低自氧化速率，减少脂肪过氧化氢含量与自由基的生成，不仅具有较强的抗氧化活性，而且有很高的安全性，开发前景可观。
Jeonn等[24]用超滤技术分离纯化鳕鱼蛋白质水解物，获得4个肽片段，分别以30-K，10-K，5-K 和 3-K表示。其中相对分子质量 (10～30) ×103的肽片段具有优良的乳化特性和搅打性能；介于(3～10)×103肽片段抗氧化性能很高；而相对分子质量小于3×103的肽片段则具有很好的ACE I抑制因子功效。Morimura等[25]研究了来自渔业废弃物的胶原蛋白发现，黄尾鱼的骨胶原酶解物中的肽具有显著的抗氧化活性（IPOX50，0.18，0.45 mg/mL）和潜在的降血压活性（IC50值为0.16 mg/mL和0.41 mg/mL）
2.3抗肿瘤活性肽
肿瘤发生是多种原因作用的结果，但最终都要涉及癌基因的表达调控。发生不同的肿瘤所需的酶等调控因子不同，选择特异性小肽作用于肿瘤发生时所需的调控因子，封闭其活性位点，可防止肿瘤发生。
Gao等[26]用胰蛋白酶水解酸洗明胶所得到的组分，用纤维粘连蛋白-Sepharose亲和色谱分离活性肽，再用凝胶过滤高效液相色谱和反相高效液相色谱纯化得到2个与纤维粘连蛋白有很高亲和性的肽，具有良好的抗肿瘤活性。这2个肽的序列分别为：Thr-Leu-Gln-Pro-Val-Tyr-Glu-Tyr-Met-(Val)-Gly-Val和Thr-Gly-Leu-Pro-Val-Gly-Val-Gly-Tyr-Val-Val-Thr-Val-Leu-Thr。
2.4免疫调节肽
具有增强免疫功能的活性肽称为免疫活性肽（immunopeptide）。内源性免疫活性肽包括干扰素（interferon）和白介素（interleukin），两者都是激活和调节免疫应答的中心。
Rozenn等[27]从鳕鱼胃蛋白酶水解产物中得到酸性肽，相对分子质量为(500～3 000)×103，具有刺激免疫的活性。Asbjorm等[28]研究发现，4种来源于鲑鱼的酸性肽有类似于刺激产生白细胞超氧阴离子的作用，它们通过增加活性氧代谢产物，如产生超氧阴离子，或通过增加巨噬细胞的吞噬活性和胞饮作用来提高非特异性免疫系统的防御功能。
3结束语
近年水产胶原蛋白的研究引起了人们的广泛关注。水产加工业每年产生大量的海洋鱼类下脚料，如鱼骨、皮、鳍和鳞，尽管这些废弃物具有很高的营养价值，但只有部分工厂从中提取出鱼油用作保健食品和药物，以及制成鱼粉用作水产饲料，近年也有多个工厂从鱼皮提取胶原蛋白，但大多数工厂采用掩埋丢弃的方法，不仅造成了资源的浪费，且直接导致环境污染。因此，对水产加工业产生的废弃物进行高附加值利用，可充分利用生物资源“变废为宝”，而且对保护环境有重大意义。
参考文献
[1]Jongjareonrak A, Benjakul S, Visessanguan W, et al. Isolation and characterization of acid and pepsin-solubilised collagens from the skin of brownstripe red snapper (Lutjanus vitta) [J]. Food Chem, 2005, 93: 475-484.
[2]Nagai T, Suzuki N. Isolation of collagen from fish waste material―skin, bone and fin [J]. Food Chem, 2000, 68: 277-281.
[3]Kittiphattanabawon P, Benjakul S, Visessanguan W, et al. Characterisation of acid-soluble collagen from skin and bone of bigeye snapper (Priacanthus tayenus) [J]. Food Chem, 2005, 89: 363-372.
[4]Helcke T G . The food technologist’s friend or foe? [M]. Int Food Ingred, 2000, (1): 6-8.
[5]Sadowska M, Kolodziejska I, Niecikowska C. Isolation of collagen from the skin of baltic cod (Gadus morhua) [J]. Food Chem, 2003, 81: 257-262.
[6]Ogawa M, Moody M W, Portier R J, et al. Biochemical properties of black drum and sheepshead seabream skin collagen [J]. J Agric Food Chem, 2003, 51: 8088-8092.
[7]Pace J M, Corrado M, Missero C. Identification, characterization and expression analysis of a new fibrillar collagen gene, COL27A1 [J]. Matrix Biol, 2003, 22(1): 3-14.
[8]Kolodziejska I, Sikorski, Z E, Niecikowska C. Parameters affecting the isolation of collagen from squid (Illes argentinus) skins [J]. Food Chem, 1999, 66: 153-157.
[9]Sato K, Yoshinaka R, Sato M, et al. Isolation of type I and V collagen from carp muscle [J]. Comp Biochem Physiol, 1988, 90B: 155-158.
[10] Montero P, Gomez G M. Extracting conditions for megrim (Lepidorhombus boscii) skin collagen affect functional properties of the resulting gelatin [J]. J Food Sci, 2000, 65(3): 434-438.
[11] Nagai T, Araki Y, Suzuki N. Collagen of the skin of ocellate puffer fish (Takifugu rubripes) [J]. Food Chem, 2002, 78: 173-177.
[12] Nagai T, Yamashita E, Taniguchi K, et al. Isolation and characterization of collagen from the outer skin waste material of cuttlefish (sepia lycidas) [J]. Food Chem, 2001, 72: 425-429.
[13] Noitup P, Garnjanagoonchorn W, Morrissey M T. Fish skin type I collagen: characteristic comparison of albacore tuna (Thunnus alalunga) and silver-Line grunt (Pomadasys kaakan) [J]. J Aquatic Food Prod Technol, 2005, 14(1): 17-28.
[14] Muyonga J H, Cole C G B, Duodu K G. Characterisation of acid soluble collagen from skins of young andNile perch (Lates niloticus) [J]. Food Chem, 2004, 85: 81-89.
[15] Kimumura S, Zhu X P, Matsui R, et al. Characterzation of fish muscle type I collagen [J]. J Food Sci, 1988, 53: 1315-1318.
[16] Gudmundsson M, Hafsteinsson H. Gelatin from cod skin as affected by chemical treatments [J]. J Food Sci, 1997, 62(1): 37-47.
[17] Jamilah B, Harvinder K G. Properties of gelatins from skins of fish―black tilapia (Oreochromis mossambicus) and red tilapia (Oreochromis nilotica) [J]. Food Chem, 2002, 77: 81-84.
[18] Gez-Guill M C, Tumay J. Structural and physical properties of gelatin extracted from different marine species: a comparative study[J]. Food Hydrocolloids, 2002, 16: 25-34.
[19] Montero P, Border?J. Characterization of hake (Merluccious merluccius L.) and trout (Salmo irideus Gibb) collagen [J]. Agric Food Chem, 1990, 38: 604-609.
[20] Kimura S, Kuot M. Some properties of collagen from the abalone [J]. Bull Jpn Soc Sci Fish, 1968, 34: 925-929.
[21] Piez K A, Eigner E A, Lewis M S. The chromatographic separation and amino acid composition of the subunits of several collagens [J]. Biochemistry, 1963, (2): 58-66.
[22] Byun H G, Kim S K. Purification and characterization of angiotensin I converting enzyme (ACE) inhibitory peptides from Alaska pollack (Theragra chalcogramma) skin [J]. Process Biochem, 2001, 36: 1155-1162.
[23] Fahmi A, Morimura S, Guo H C, et al. Production of angiotensin I converting enzyme inhibitory peptides from sea bream scales [J]. Process Biochem, 2004, 39: 1195-1200.
[24] Jeonn Y J, Byun H G., Kim S K. Improvement of finctional properties of cod frame protein hydrolysates using ultrafiltration membranes [J]. Process Biochem, 1999, 35: 471-478.
[25] Morimura S, Nagata H, Uemura Y, et al. Development of an effective process for utilization of collagen from livestock and fish waste [J]. Process Biochem, 2002, 37, 1403-1412.
[26] Xiaoyan G, Michael J G. Fibronectin-binding peptides?.Isolation and characterization of two unique fibronectin-binding peptides from gelatin [J]. Eur J Pharm Biopharm, 1998, 45: 175-284.
[27] Rozenn R P, Alain V W. Secretagogue activities in cod (Gadus morhua) and shrimp (Penaeus aztecus) extracts and alcalase hydrolysates determined in AR4-2J pancreatic tumour cell[J]. Comp Biochem Physiol Part B, 2003, 134: 669-679.
[28] Asbjorm G, Jarl B, Audny J, et al. Isolation of acid peptide fractions from a fish protein hydrolysate with strong stimulatory effect on Atlantic salmon (Salmo solar) head kidney leucocytes[J]. Comp Biochem Physiol, 1996, 114B: 97-101