鱼皮和鱼鳞中胶原蛋白及多肽的特点和应用

1、鱼皮和鱼鳞胶原蛋白及多肽的特点和应用鱼鳞是鱼真皮层的变形物,占鱼体重量的1%5%,由结缔组织构成,起到保护鱼体免遭损害的作用。通常鱼鳞分三种:一种是板鳃鱼(如鲨鱼等)所特有的鳞;另一种是斜方型、边缘相联的硬鳞;第三种是骨鳞,这在硬骨鱼类中最多,每个鳞片可分为上下两层,上层由骨质组成,坚固脆薄,下层由纤维结缔组织相互交错而成,显得柔软以便鱼体活动,然而鱼鳞的真正构造还不太清楚,但通过x射线研究,推测与动物的骨相似,而且研究发现,鱼鳞成分和骨骼也相似,但是鱼鳞中的无机盐类含量较动物骨骼中无机盐类的含量要少得多(王彩理等,2005)。显微镜下,鱼鳞表面能看到规则的隆起线形成的鳞相,鱼鳞的纹样可以作为

2、鱼的种类、年龄等的标记,并且鱼鳞也可被作为重金属的污染监视指标而利用。我国每年鱼的废弃物总量就达到200万t以上,其中鱼鳞约占15%,即30万t(罗红宇,2 2003)。近年来,营养学家发现,鱼鳞含有丰富的蛋白质和多种矿物质,其中有机物占41%55%,磷酸钙38%46%,还含少量碳酸钙、磷酸镁、磷酸钠等无机盐(刘庆慧等,2000),鱼鳞的有机物组成中除生胶质外,大部分为鱼类特有的鱼鳞硬蛋白(ichthylepidin)、脂肪、色素、粘液质等(王彩理和朱伯清,2004)。如果能充分利用这些成分,不仅可以提高鱼类加工的附加值,同时可减少环境污染,创造良好的经济与社会效益。1鱼鳞的食品开发 从鱼鳞中

3、提取鱼鳞胶在食品开发中具有广泛的应用。鱼鳞胶含有除色氨酸以外的全部必需氨基酸,若补充色氨酸,其营养价值更高,鱼鳞胶是强有力的保护胶体,乳化力强,既有利于食物消化,又可抑制牛奶、豆浆等蛋白质因胃酸而引起的凝集作用。鱼鳞胶在食品工业中可以作为增稠剂、乳化剂、稳定剂、澄清剂等,广泛应用于罐头、饮料、乳品加工、肉制品加工、果酒酿造等方面(王彩理,2002;王彩理和朱伯清,2004)。鱼鳞胶还是不可多得的滋补品,我国许多地方有食用鱼鳞胨的习惯,现代研究也表明其具有生血、养颜、美容、降低血清总胆固醇和甘油三酸酯等众多功效。日本已经有了专门以鱼鳞胶原蛋白为原料的片剂。保健品开发 营养学家研究发现,鱼鳞是特殊

4、的保健品,它含有较多的卵磷脂。能把脂肪球分解成乳状液与水交融,有增强人脑记忆力、延缓脑细胞衰老的作用。鱼鳞中含有多种不饱和脂肪酸,可减少胆固醇在血管壁内沉积,促进血液循环,起着预防高血压及心脏病的作用。鱼鳞中还含有丰富的多种微量元素矿物质,尤以钙、磷含量为高。研究表明,鱼鳞含丰富的胶原蛋白(王南平和郭朋达,2004),胶原蛋白具有良好的生物学特性,是一种重要的功能性蛋白质,它与细胞增生、分化、运动、免疫、关节润滑、伤口愈合等有密切相关,可以作为组织的支持物,对细胞、组织乃至器官行使正常功能并对外伤修复具有重大影响。胶原蛋白有利于上皮细胞的增生修复,促进创面愈合,可应用于烧伤、创伤的治疗;而且胶

5、原蛋白能诱导血小板附着,激活血液凝固因子,用于创面和外科手术的止血等。鱼鳞胶也可以作为药剂直接利用,替代来源稀少的龟甲胶,有效率在95%以上。另外,鱼鳞胶和其他明胶混合使用,可以用于制造胶囊的壁材,包裹易被氧化变性的芯材如鱼油、鱼肝油、维生素等。鱼鳞也具有药用价值。美国免疫学家将鱼鳞中白细胞介素植入患有癌症的老鼠体内,结果老鼠身上的癌细胞逐渐消失了。从鱼鳞中提取的6-硫代鸟嘌呤,临床治疗急性白血病,有效率为70%75%,并对胃癌、淋巴肿瘤有奇效。鱼鳞集多种营养保健于一身,故国外掀起了“鱼鳞食疗热”。许多人认为食用含胶原蛋白丰富的食品能抗氧化和降低血压、降低血液总胆固醇、抗衰老等功效。鱼鳞含有丰

6、富的胶原蛋白,在水解过程中还会产生具有特定功能的功能肽,已经有实验证明,鱼鳞提取物能显著降低大鼠血清、肝脏脂质过氧化物丙二醛(mda)含量,而超氧化物歧化酶(sod)活力增强(刘庆慧等,1999)。此外,已有研究表明,鱼鳞粉具有降血脂的功能。日本学者岸田忠昭等(1995)曾以鱼鳞及膳食纤维对大鼠进行试验,发现鱼鳞对实验性大鼠降胆固醇作用比膳食纤维效果好。膳食纤维的降脂作用主要是其可干扰胆固醇在肠内吸收或胆汁在肠内的重吸收,而鱼鳞中所含的多种微量元素,如铜等在降脂机制中也有一定的作用,但有关其降脂机制尚需进一步研究。刘庆慧等(2000)研究发现,鱼鳞可有效防止大鼠实验性高胆固醇血症,并可降低进食

7、高胆固醇饲料大鼠血清tc和tg含量。海鱼鱼鳞粉对高脂饲料引起的大鼠体重超常增加及血清胆固醇水平的升高有抑制作用(廖惠珍等,2003)。鱼皮胶原蛋白 鱼皮的蛋白质含量较鱼肌肉高，而鱼皮中的胶原含量最高可占其蛋白质总量的80多，较鱼体的其它部位则高许多。因此从得率角度考虑，从鱼皮提取胶原蛋白较其它部位更有经济意义。而鱼皮的蛋白质除了主要为纤维状的胶原外，还有少量弹性蛋白、白蛋白、球蛋白、粘蛋白。从鱼类中分离鉴定出的胶原类型为广泛分布在真皮、骨、鳞、鳔、肌肉等处的i型、软骨和脊索的型和型以及肌肉的v型?。由于鱼类属于变温动物，因此鱼皮胶原蛋白与哺乳类动物皮的胶原蛋白相比，在i型胶原性质上具有若干特异

8、性：11 鱼皮中的胶原纤维即使在低温下也易溶于中性盐溶液或稀酸，比较易于调制可溶性胶原溶液。12 相对哺乳类动物的皮胶原蛋白，其胶原纤维束更粗，对酶、热等反应更容易，即鱼皮胶原蛋白的热稳定性比较低(用热收缩温度(ts)或热变性温度(td)表示)，这和鱼皮中羟脯氨酸含量较哺乳类动物皮低有关，因为胶原蛋白的热稳定性和羟脯氨酸含量呈正相关性。13 鱼皮胶原蛋白热稳定性呈现鱼种特异性，即暖水性鱼类的鱼皮胶原蛋白较冷水性鱼类的鱼皮胶原蛋白的热稳定性高，这也与羟脯氨酸含量因鱼种不同有关。而鱼皮胶原蛋白与鱼内胶原蛋白相比，其真皮的td要比肌肉的低1左右，这与肌肉胶原中脯氨酸的羟基化率较真皮胶原高有关。14

9、绝多大数的真骨鱼类真皮的胶原含有其他脊动物所没有的第三条a链，即其由3条异种a链所形成的单一型杂分子al(i)a2(i)a3(i)组成，而非a (i) or2(i)。鱼皮胶原蛋白的应用：目前，胶原蛋白已广泛用于医药工业、食品工业、日用化学品工业、生物合成及胶原修饰等领域，如：比较普遍的是在工业上可用作成胶材料、可食明胶、照相明胶、香肠套衣等；可溶性胶原制品可用于生产化妆品；特殊类型胶原材料在医学上可用于制作外科手术材料(人造代血浆、胶原蛋白海绵、手术缝合线等)、药用胶囊、作为酶或生物活性物质的载体；而胶原水解物可作为不同用途的功能性食品添加剂和生物活性肽的来源等。而现在所利用的这些胶原蛋白制品

10、大都是从一些陆生哺乳动物如猪、牛等的皮肤提取，而最近由于疯牛病的危险性被广泛认识，陆生动物胶原蛋白的来源受到限制。 迄今为止，除有报道鳕鱼皮用于制明胶或熬胶之外，其它有关鱼皮胶原应用的文献报道极少。但是，利用鱼皮提取胶原蛋白至少有二大好处：一是充分利用鱼类加工的副产品。现代的鱼类加工产业主要围绕生产去皮生鱼片和鱼糜进行，产生的废弃物如皮、骨、鳍等尽管营养价值相当高，但仅有少量部分被用于生产饲料外，大部分被丢弃，造成环境污染。因此，从鱼类加工的废弃物鱼皮中提取胶原蛋白，能变废为宝，增加附加值。二是新型胶原资源的开发。无论是从疯牛病的角度，还是从民族宗教的角度考虑，鱼皮胶原蛋白可作为哺乳动物皮肤胶

11、原蛋白的部分替代品。而鱼皮胶原蛋白的利用，主要围绕胶原蛋白的功能共性和鱼皮胶原的特性来展开，具体可从以下几方面加以大力研究： 在食品应用方面，由于胶原蛋白能使人体内的血管和神经保持韧性和弹性、增加头发的亮泽、对人体抗衰老及美容具有特殊的功效1，此外与钙有协同作用，具有间接补钙的作用等，因此可利用鱼皮胶原蛋白生产新型的胶原多肽、氨基酸口服液、胶原蛋白饮料等保健食品；此外，胶原蛋白具有较高的粘度、乳化性等物理性质，可用鱼皮胶原蛋白生产一些功能性食品添加剂，如粘合剂、增稠剂、絮凝剂、乳化剂等。 在化妆品方面，可利用鱼皮胶原的高度可溶性、亲水性、乳化性等性质，用于生产美容护肤品，如保湿乳液、保湿霜、洗

12、面奶等。众所周知，作为化妆品的添加成分必须是可溶的，才有利于组织吸收，因此胶原用作化妆品原料的一个重要问题就是可溶化问题。哺乳动物猪、牛等的皮肤胶原的溶解性较低，其胶原经稀酸处理得到的酸溶性胶原蛋白的含量很低，还需经酶法或碱法处理才能得到酶溶性胶原蛋白和碱溶性胶原蛋白。而鱼皮经稀酸处理后，得到的酸溶性胶原蛋白含量占总胶原的比例相当高。因此，较之哺乳动物，从鱼皮中提取可溶性胶原蛋白用于生产化妆品可简化工艺、节约成本。此外，在生物制品方面，胶原蛋白由于其抗原性较其他蛋白质弱、生物相容性好而被用于生产生物制品，包括可溶性胶原、以及由胶原和非胶原基质组成的复合物，广泛用于创伤和烧伤的修复、整形美容、神

13、经再生及血瓣膜手术等。鱼皮胶原蛋白，特别是深海鱼皮胶原蛋白，由于鱼的体温低，胶原蛋白的变性温度相当低，不象牛皮胶原蛋白那样限制细胞的增殖。而且有实验表明它能促进细胞的粘着和增殖，不会诱发细胞的癌化。当然，由于鱼皮胶原蛋白的变性温度比较低，因此，无论是在其提取、纯化、还是贮藏、应用过程中，都需保持低温或合适的温度，以保持其活性、达到特定的功效。3 展望 总之，虽然鱼皮胶原蛋白的应用有一定的限制范围，但其研究还是具有良好的应用前景，因为利用鱼皮胶原蛋白具有以下优点：31 制备成本低 从哺乳动物如牛皮等提取胶原蛋白的前处理比较麻烦，为得到干净卫生的皮肤原材料，屠宰前、后清洁皮肤所需的工作量大，需要的成本也就相应提高。而鱼经鱼糜采肉机等处理，则比较容易得到鱼皮，且清洗工作量相对小许多。因此从鱼皮提取胶原蛋白具有实际可操作性。32 原料来源广近年来，世界鱼类的捕获量日益增大，尤其是随养殖技术的提高，养殖鱼类的产量提高很快。而中国是一个渔业大国，根据2000年中国统计年鉴，仅其淡水养殖鱼产量已从199o年的532万t提高到1999年1 651万t。因此随着鱼类产量的逐年增加及其加工食品的不断开发，其产生的大量废弃物如皮、鳞等将是胶原蛋白的大好来源。产品性能： 鱼皮胶原蛋白是一种天然蛋白质，它具有很强的生物活性及生物功能，能参与细