動物血提取物活性的研究與開發(fā)現狀

鄧 莉，劉章武,*，杜金平

動物血提取物活性的研究與開發(fā)現狀

鄧 莉1，劉章武1,*，杜金平2

(1.武漢工業(yè)學院食品科學與工程學院，湖北 武漢 430023；2.湖北省農業(yè)科學院，湖北 武漢 430064)

動物血是豐富的蛋白質資源，有著“液體肉”的美譽，具有廣泛的應用開發(fā)價值。本文介紹動物血的有效成分，比較免疫球蛋白、超氧化物歧化酶和血紅素的各種提取方法的優(yōu)劣，概述提取物開發(fā)應用現狀，并提出動物血提取物研究的主要方向。

動物血；活性成分；提取方法；開發(fā)利用

動物血是一種寶貴的營養(yǎng)資源，富含200多種功能不同的蛋白質成分(16.4%～18.9%)，包括人體必需的8種氨基酸(其中賴氨酸和亮氨酸的含量尤其高)，還含有鈣、鐵、鎂、磷、鉀等微量元素、維生素、無機鹽、糖類和脂質。

我國的動物血資源極其豐富，估計每年在2.3×106t以上[1]，其提取物除少部分得到開發(fā)外，大部分均被廢棄，這不僅浪費了資源，而且污染了環(huán)境。因此，大力開發(fā)動物血資源，變廢為寶，具有很重要的現實意義。

1 動物血的有效成分

動物血中含有多種有效活性成分，具有很多種生理功能。動物血中常見的有效成分如下[2]：

1.1 免疫球蛋白

免疫球蛋白(immunoglobulin，Ig)[3]是一類能與相應抗原發(fā)生特異性結合反應的生物活性蛋白，一般存在于哺乳動物的血液、組織液和外分泌液等液體中。其主要作用是與抗原發(fā)生免疫反應，生成抗原和抗體的復合體，阻斷病原體對機體的危害[4]。在機體內，免疫球蛋白的活性受到pH值、溫度和壓力等因素的影響。根據其結構和性質，一般可分為IgG、IgM、IgE、IgA和IgD五種，其中IgG的含量最高，約占血清中Ig的75%[5]，是體液免疫中的主力抗體；IgM約占10%，其溶血、溶菌、殺菌、促吞噬和凝聚作用均比IgG高，是高效的抗微生物抗體。目前免疫球蛋白在臨床上的作用日益突出，無論是應用領域、品種，還是適應條件都在拓展[6]。

1.2 超氧化物歧化酶

超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)[7]是一類唯一能夠特異性清除自由基的抗氧化酶，對生物體預防氧毒性起著重要作用[8]。根據金屬輔基的不同，SOD通常分為Mn-SOD、Fe-SOD、Cu/Zn-SOD三種類型[9]。這3種SOD都有催化O－2·歧化為O2和H2O2的能力，但相對Mn-SOD和Fe-SOD，Cu/Zn-SOD在胞外活性氧的歧化反應中起著更關鍵的作用[10]。SOD的分布很廣泛，幾乎存在于所有的動物、植物和微生物中，其主要的

物理性質見表1。

表1 不同類型SOD的物理性質Table 1 Physical properties of different types of SOD

1.3 凝血酶

凝血酶(thrombin)是一種絲氨酸蛋白水解酶，具有較高的專一性，在機體中以凝血酶原形式存在，是凝血系統內的天然成分，一定條件下被激活后，轉化為有活性的蛋白質水解酶。國內外研究的凝血酶主要來自牛或者人，而對羊、馬、雞、鼠等的凝血酶研究較少[11]。目前，凝血酶廣泛應用于臨床，從傳統單純的局部外敷已發(fā)展到手術止血，并且止血效果要比止血環(huán)酸、氨基苯甲酸等藥物好[12]。

1.4 血紅素

血紅素是血紅蛋白和肌紅蛋白的輔基，是一類重要的卟啉鐵化合物，主要存在于動物的血液和肌肉中，是動物血液中的主要色素，在血液中與珠蛋白通過四鍵結合構成血紅蛋白，其中兩個鍵是血紅素的兩個丙酸基與珠蛋白結合，另外兩個鍵是鐵與珠蛋白中組氨酸咪唑環(huán)的氮形成的兩個配位鍵[13]。血紅素廣泛地應用于保健食品和藥品中，除了治療營養(yǎng)性貧血外，還可作為治療惡性腫瘤的卟啉類藥物和慢性活動性肝炎的原卟啉二鈉鹽的前體[14]。美國早在1983年就正式批準雅培公司的氯化血紅素作為藥物，我國于1998年正式批準以血紅素為基本原料的血卟啉的抗腫瘤藥物[15]。

2 動物血活性物提取的方法

隨著科學技術的發(fā)展，目前已能利用物理和化學的方法，將其中的許多有效成分進行分離提純，但對動物血有效成分的提取主要集中在免疫球蛋白、超氧化物歧化酶、血紅素等方面。

2.1 免疫球蛋白的提取

分離免疫球蛋白可采用飽和硫酸銨鹽析法、有機溶劑沉淀法、柱色譜分離法、超濾法等。由于鹽析法和有機溶劑法成本低，操作簡單、快速，應用較為廣泛。

2.1.1 飽和硫酸銨鹽析法

鹽析法是一種粗分離蛋白質的方法，要想獲得純度較高的蛋白質，通常需結合其他的方法才能獲得想要的產品。在鹽析法中，最常用的無機鹽是硫酸銨。胡曉苗等[16]以犬血清為原料，采用硫酸銨鹽析法和Sephadex-200凝膠層析柱相結合的方法，獲得了純度高、活性好的犬免疫球蛋白。

2.1.2 有機溶劑沉淀法

有機溶劑沉淀法是利用有機溶劑破壞溶質分子周圍的水化層，使溶質的分子聚集析出，通常溶質分子質量越大越易被沉淀[17]。此種方法快速、簡單，抗體特異性好，但是產品的回收率和純化效果差。舒文祥等[18]采用乙醇沉淀法、飽和硫酸銨鹽析法分別提取雞血清中的免疫球蛋白，然后用Sephadex-200凝膠進一步純化雞血清Ig，根據SDS-PAGE電泳圖[19]，得出兩種方法獲得的免疫球蛋白純度都不高，但是相比之下，飽和硫酸銨沉淀法比乙醇沉淀法獲得的免疫球蛋白的濃度要高。然而，有報道將有機溶劑辛酸與硫酸法結合，即辛酸-硫酸銨法，可得到純度和回收率均較好的產品[20]。

2.2 超氧化物歧化酶的提取

目前，國內外已建立了從動物血中提取SOD的多種方法，基本工藝流程是：血液預處理→洗滌紅細胞及溶血→去除雜蛋白得SOD粗酶液→柱層析分離得到高純度的SOD。根據研究者對產品純度的要求，通常采用鹽析法、熱變性法、超濾法、柱層析法等。

2.2.1 鹽析法

鹽析法是以McCord等[21]的方法為基礎建立起來的一種提純SOD的方法，基本原理是在有機大分子或一些有機高分子溶液中加入一定量的無機鹽，利用相似相溶原理，使有機物析出。鹽析法獲得的產品純度不高。

2.2.2 熱變性法

由于SOD的熱穩(wěn)定性好，因此在提取的過程中可以采用加熱的方法除去雜蛋白。此方法操作簡單，對設備要求低，除雜效果較好。劉曉紅等[22]采用熱變性法提取豬血中的SOD，并比較了Zn2+和Cu2+對SOD的保護作用和沉淀雜蛋白的作用，結果表明這兩種離子的硫酸鹽對SOD的保護效應較好，且Zn2+和Cu2+濃度分別為3mmol/L和2mmol/L，熱變性溫度是65℃時，SOD的比活力最高。

2.2.3 超濾法提取

超濾是指在外界推動力作用下截留水中膠體、顆粒或分子質量相對較高的物質，從而使水和小的溶質顆粒透過膜的分離過程。利用超濾技術濃縮和純化SOD，可以減少傳統方法中對有機溶劑的使用量，減輕對環(huán)境的污染。趙銘等[23]以醋酸纖維素為膜材料，制得了適用于過濾豬血Cu/Zn-SOD的超濾膜，并研究了操作壓力、溶液濃度等因素對通量的影響，結果表明，醋酸纖維素膜超濾純化SOD溶液性能優(yōu)于其他的膜，且比活力提高了25%，酶活力回收率為86%～89%，純化因子為1.35。超濾還可以與其他提取技術相結合，如邱玉華等[24]利用

超濾和等電點結合的技術，制得了高純度、高活力的SOD。

2.2.4 柱層析法

④礫砂：以淺黃色為主，局部灰白色，主要組成成分為礫砂，濕，飽和，中密，顆粒形狀多為亞圓形，含少量粉細砂和粘粉粒等，局部夾有中粗砂。

SOD純化常采用的柱層析法是離子交換層析法和親和層析法，常用的離子交換劑是：Sephadex G-75或G-100、G-150、DE-32、CM-32，DEAE-Sephadex A-50或A-100，柱層析獲得的產品純度一般較高，但是投資較大。張?zhí)m杰等[25]以新鮮鹿血為原料，采用氯仿-乙醇除雜蛋白、丙酮沉淀、熱變性、DEAE-32柱色譜等方法，對鹿血紅細胞Cu/Zn-SOD進行分離純化，結果為：Cu/Zn-SOD比活力是13707.27U/mg，酶活力回收率是64.81%，純化倍數為169.73。

2.3 血紅素的提取

血紅素的提取方法主要有冰醋酸法、有機溶劑法、酶水解法、羧甲基纖維素法。

2.3.1 冰醋酸法

冰醋酸法是俄國的Schalfeieff最早在實驗室提取分離血紅素的一種方法，主要缺點是在制備過程中，冰醋酸的耗量大，溶劑回收困難，且成本高。

2.3.2 有機溶劑法

有機溶劑法是提取血紅素常見的方法，但是此方法存在工藝復雜、成本高、毒性大、環(huán)保性差等缺點[26]。李盛華等[27]采用丙酮作為萃取劑，通過正交試驗確定了提純血紅素的最佳工藝條件，在此條件下，血紅素的提取率可達28.6%以上。

2.3.3 酶水解法

2.3.4 羧甲基纖維素法

血紅蛋白由血紅素和蛋白質組成，分離時借助羧甲基纖維素，可以使血紅素與羧甲基纖維素形成絡合物被沉淀出來，得到的絡合物是制備藥物鐵的原料，蛋白質可用作食品添加劑[29]。這種方法操作簡單、成本低廉，容易在工業(yè)生產中應用。印韻芝等[30]將新鮮豬血離心后，分離出血紅蛋白，在酸性條件下，使血紅蛋白分解為血紅素和珠蛋白，然后以羧甲基纖維素作為吸附劑提取出血紅素鐵。

3 動物血提取物的開發(fā)應用現狀

3.1 生產藥物

動物血中不僅含有大量的蛋白質，還含有很多在臨床上有重要作用的活性物質，如各種酶類、血紅素、有機酸。將它們從動物血液中提取后，有的直接作為保健藥物或治療一些疾病的藥物，有的作為進一步生產其他藥劑的原料等。幾種常見的用動物血提取物生產的藥物如下：

3.1.1 血紅素用于鐵強化劑及抗貧血藥物

鐵是人體必需的元素，由于缺鐵而引起的貧血是常見的疾病之一，尤其是兒童和孕婦最為普遍，導致缺鐵的主要原因是鐵的吸收問題[31]。食物中鐵存在于兩種形式：一種是離子鐵，這種鐵較難吸收；另一種是血紅素鐵，這種鐵可直接進入腸黏膜細胞被人體吸收。“紅桃K”生血劑就是以天然食物中提取的血紅素鐵為主要成分，配合部分健脾補腎中藥，采用科學的配方精制而成[32]。

3.1.2 血紅素制備血卟啉類藥物

血紅素除去鐵離子后，再在卟啉環(huán)上進一步修飾即可得到血卟啉類藥物，血卟啉可用作腫瘤治療中的光敏劑，利用血卟啉在腫瘤中停留較長時間和對光很敏感這兩個性質來治療腫瘤，現已廣泛應用于視網膜瘤、膀胱癌、肝癌等疾病[1]。

3.1.3 血紅素生產原卟啉類藥物

原卟啉二鈉對治療各種肝炎有非常顯著的療效，可直接由新鮮動物血制備。主要方法是先在質量分數為15%的鹽酸溶液中加入適量鋅粒，然后立即加入用草酸抗凝處理過的新鮮動物血，攪拌反應一段時間，即得粗原卟啉，再用1%的鹽酸-甲醇溶液進行酯化反應，氯仿提取，回收氯仿后用質量分數為25%的鹽酸溶液水解，即得到原卟啉純品，再經質量分數為30%的氫氧化鈉溶液中和，就可得到了原卟啉二鈉[33]。

3.1.4 凝血酶作為止血劑

凝血酶是很好的局部止血藥物，將干粉或者用生理鹽水溶解后涂抹在傷處和手術處，能夠快速達到止血目的。目前，凝血酶在臨床方面的應用非常廣泛，對于難治性產后出血可以采用紗布按壓或液體噴灑的方式用凝血酶治療；對于急性消化道出血者可以口服凝血酶；對于出血性膀胱炎可通過導尿管灌注凝血酶溶液和抗生素來治療，不僅可以止血，還能使受損的上皮組織修復。研究還表明，凝血酶不僅在腦缺血、腦出血中有重要作用，在中樞神經系統的正常發(fā)育中也有重要作用[34]。

3.2食品添加劑

食品色素是一類調節(jié)食品色澤的食品添加劑，按其來源可分為合成色素和天然色素。合成色素一般都有程度不等的毒性，故各國對化學合成色素的使用限制愈來愈多，天然色素是從動物、植物和微生物中提取得到的色素，一般安全性高，色調自然，越來越受到人們的重視。以動物血為原料，可以生產供食品著色的色素。主要方法是將提取出的血紅素加以修飾，制得亞硝基血紅素，以改善其穩(wěn)定性。

血紅素鐵也可作為鐵強化劑添加到飲料、奶制品、餅干等食品中，且在不影響食品原有色、香、味的同時起到補鐵的作用[15]。宋照軍等[35]以豬血為原料，通過酶解的方法使血紅蛋白水解，生成血紅素鐵，再經分離、調酸、加香精，從而制得色澤、風味較佳，且具有一定補鐵功能的鐵強化功能飲料。

4 展 望

目前，在動物血提取物的研究領域，國內外都取得了一定進展，但缺乏系統深入的研究；對動物血活性成分的提取、分離的研究報道很多，但很多方法在回收率、比活性方面并不是很理想；而且關于動物血液有效成分的作用機理鮮有報道。因此，利用現代提取分離技術對動物血液有效成分進行提取，極大提高產品的純度和回收率，并對其作用機理進行深入的研究是今后研究的主方向。

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Current Research and Development of Animal Blood Extract Activity

DENG Li1，LIU Zhang-wu1,*，DU Jin-ping2
(1. College of Food Science and Engineering, Wuhan Polytechnic University, Wuhan 430023, China；2. Hubei Academy of Agricultural Sciences,Wuhan 430064, China)

Animal blood with a reputation of "liquid meat" is rich in protein. Its extracts are newly developed animal resources with a wide range of application values. In this paper, bioactive components in animal blood are introduced. Furthermore, the advantages and disadvantages of different extraction methods for immunoglobulin, superoxide dismutase and heme are compared. The development and utilization status, and future research directions of animal blood extracts are also proposed.

animal blood；bioactive component；extract method；development and utilization

TS251.93

A

1002-6630(2010)21-0455-04

2010-03-09

國家現代農業(yè)(水禽)產業(yè)技術體系專項(nycytx-45-14)

鄧莉(1985—)，女，碩士研究生，研究方向為食品資源開發(fā)。E-mail：dengli198510@163.com

*通信作者：劉章武(1949—)，男，教授，博士，研究方向為農產品加工與貯藏。E-mail：liuzw2007@yahoo.com.cn