家畜肺綜合加工利用及其研究進展

康 峻，王 衛，郭 強，張佳敏，白 婷

（成都大學肉類加工四川省重點實驗室，四川成都 610106）

豬和牛等家畜的肺是其屠宰加工的主要副產物之一，以生豬和肉牛計，可占到其體重的0.74%～0.87%和1.01%～1.27%[1]。我國是肉畜生產和肉類消費大國，據統計，2017年全球豬肉總產量約為11 103.4×104t，牛肉產量約為6 155.7×104t，中國的豬肉和牛肉產量分別已經達到5 350×104t和732×104t，占全球產量的48%和12%，意味著每年都將會有40×104t以上的豬肺，7×104t以上的牛肺產生[2]。豬、牛等家畜的肺含有大量的人體必需的營養成分，包括了脂肪、蛋白質、鈣、磷、鐵，以及維B1，維B2等[3]。我國傳統食藥同源理論認為，豬肺等肺臟味道偏甘甜，品性偏寒，可治療支氣管炎、咽喉炎，有止咳補虛、補肺之功效[4]。因此，長期以來我國家畜的肺大多是作為烹制菜肴食材，或是作為治療某些疫病和保健的輔助食品[5]。豬肺與牛肺比較，在利用上豬肺主要被用于餐飲及飼料方面，而牛肺因其體積大、易處理等特點，除了用于餐飲外更多地被用于醫藥、生化制備等。

目前，發達國家家畜肺的利用，大多是用于制作寵物飼料或生化提取，可廣泛用于工業、醫學等領域的制劑，而且在生化制劑提取的技術、設備，以及提取效率等方面已經達到相當高的水平。我國將家畜肺作為食材預計僅有10%左右，不到40%是比較簡單粗放的生化材料提取或蛋白質飼料。隨著食品資源的極大豐富和生活水平的不斷提高，作為食用將越來越少，簡單加工甚至廢棄并必將帶來一定的環境污染[6]。家畜肺最具利用價值和開發前景的是通過精深加工為高附加值產品，如肝素鈉、血管緊張素、轉化酶、表面物質及懸濁液、硫酸軟骨素、抑肽酶、膠原蛋白、抗氧化肽、糖胺聚糖、組織凝血活酶、蛋白肽制、肉類香精等?，F將家畜肺的研究開發現狀進行簡要概述。

1 制取酶類產品

1.1 轉化酶

血管緊張素轉化酶（ACE）又稱激肽酶Ⅱ、肽基-羧基肽酶，是一種羧基糖蛋白酶，具有調節血壓、可治療心力衰竭、Ⅱ型糖尿病和糖尿病腎病等疾病[7]。Binevski P V等人[8]對哺乳動物體內各組織進行了提取分析，發現ACE在家畜的肺部毛細血管內皮細胞中含量最高。吳瓊英等人[9]研究了豬肺中的血管緊張素轉化酶的提取，將新鮮豬肺進行打漿并離心后，使用35%～55%飽和度的硫酸銨分級沉淀，并經過凝膠柱層析、陰離子交換等步驟后得到ACE純品，而涂振興等人[10]對豬肺勻漿的漿液比、酶解時間、初始蛋白鹽析濃度等條件進行優化得出了最佳的分離純化工藝。

1.2 抑肽酶

胰蛋白抑制劑（TI）是一種重要的生化試劑，具有治療肺氣腫、急性胰腺炎、出血性休克等疾病的作用[11]；TI中的一些種類，因其對昆蟲體內蛋白質消化作用具有抑制性，使昆蟲非正常發育或死亡[12]，因此其具有抗病蟲害的功能，可用于農業種植、病蟲害防治等多個方面。丁鴻等人[13]從新鮮豬肺中提取TI中的一種——抑肽酶，以新鮮豬肺為原料，Sepharose4B偶聯胰蛋白酶作為親和層析介質，從豬肺中分離純化高比活力TI。結果表明，豬肺的TI含量為1.86 mg/kg，酶的比活力達4 593 U/mg；豬肺抑肽酶耐熱性好、對pH值敏感性低，在波長280 nm處有最大光吸收，對胰蛋白酶有很強的抑制作用。周師浩等人[14]從牛肺中提取出了TI，并且發現了以黃牛肺為原料所提取的TI酶活力較水牛肺中提取出的TI酶活力更高。

1.3 組織凝血活酶

血栓性疾病與出血性疾病的檢查日益受到臨床醫學重視，血漿凝血酶原時間測定（PT）作為檢查外源性凝血因子缺陷和監控抗凝治療的重要項目，廣泛應用于臨床醫學[15]。從肺臟提取作為PT試驗的重要試劑——組織凝血活酶，將擴大原料來源并顯著降低成本。鄧福貴等人[16]通過利用豬肺組織抽提組織凝血活酶，同時對其進行質量評價并用于臨床。經對比，豬肺中提取的組織抗凝血劑，其敏感性、重復性等指標令人滿意，穩定性良好，來源豐富。而Chargaff E等人[17]早在1944年就已經發現可以通過除去氣管支氣管的牛肺，加生理鹽水搗碎后于低溫下攪拌和離心后即可得到組織凝血活素，并將其加入0.5%苯酚，置于-20℃條件下防腐處理。

2 制取蛋白及肽類產品

2.1 膠原蛋白

膠原蛋白是一種白色或乳白色的多糖蛋白，含有少量的半乳糖、葡萄糖和大量的甘氨酸，它是細胞外基質的主要成分[18]，約占膠原纖維固體物的85%，占體內蛋白質總量的25%～30%，相當于體重的6%。膠原蛋白作為天然的生物資源，具有良好的生物相容性和生物可降解性[19]，目前膠原蛋白已經廣泛應用于食品、飲料、保健品、醫療產品、化妝品及整形等行業中。李小勇[20]發現豬肺是提取膠原蛋白良好的原材料，豬肺中膠原蛋白含量達到了3%以上，并確定最佳提取方法為木瓜蛋白酶結合檸檬酸法。王春煥[21]利用牛肺管，運用不同的酶提取膠原蛋白，并確定最優方案為堿性蛋白酶pH值8.7，底物質量分數7%，酶量（E/S） 2%，酶解溫度34℃，酶解時間24 h。并采用了DEAE-52離子交換色譜法對提取出的膠原蛋白進行氨基酸分析。

2.2 抗氧化肽

人體內一切活性物質均以肽的形式存在，決定著人體的激素、免疫、神經和內分泌。隨著生長老化，體內不能合成足夠的內源性多肽供機體使用，因此需要從動植物中提取外源性多肽。目前，大量的生物活性肽已經應用于食品、化妝品和醫藥行業，抗氧化肽就是其中一種[22]。張曉娟[3]研究了豬肺中的抗氧化肽的提取、分離與純化，以DPPH自由基清除率為指標，在單因素試驗基礎上，通過響應面優化分析，得到抗氧化肽的最佳工藝條件為料液比1∶3，酶解時間6 h，酶濃度為6 500 U/g，提取率為1.29%。在此條件下DPPH自由基清除率為66.89%，粗品抗氧化肽提取率為9.78%。

2.3 蛋白肽

家畜肺中蛋白質組分占其干質量的70%以上，并且含有各種人體必需的氨基酸和微量元素，因此畜肺是種較好的飼料原材料[23]?？刹捎弥行缘鞍酌笇ζ溥M行酶解，將其制備為蛋白肽，可有效緩解我國蛋白質資源緊張的問題。經酶解后可獲得小肽含量55%以上的畜肺蛋白肽產品。而畜肺生產小肽類蛋白飼料比起其他僅僅經過簡單碾碎的飼料具有更容易被吸收的優點[24]。成國祥等人[25]以豬肺提取肝素鈉后的廢液為原料，通過脫鹽、酶解、超濾膜分離、干燥等步驟可生產出易吸收的蛋白肽。

2.4 肉類香精

豬肺等家畜肺的利用除了提取生化制劑以外，還可制成具有濃郁的肉香，富含可溶性蛋白質、氨基酸、多肽和呈味核苷酸，廣泛用于食品、飼料中的肉類香精[26]。目前，國內天然肉類香精的生產原料主要是動物肌肉等，但原料價格高、工藝復雜，使得市場上天然肉類香精價格昂貴。我國是生豬飼養大國，屠宰加工的副產物畜肺資源極其豐富，并且價格低廉，由于畜肺中含有人體必需的多種氨基酸、微量元素、維生素等，是生產肉類香精的理想原料。因此，利用豬肺為主的家畜肺為原料生產天然肉類香精，具有廣闊的市場前景[27]。

3 制取硫酸軟骨素肝素鈉及其他產品

3.1 硫酸軟骨素

硫酸軟骨素在醫學上具有治療眼科疾病、消除炎癥的作用，可改善關節功能、減少關節積液的產生、緩解移動的摩擦和沖擊[28]。熊雙麗等人[29]研究了豬肺生化提取中丟棄肺管的利用，肺管實際上是提取硫酸軟骨素的優質材料。通過研究比較了不同工藝對提取硫酸軟骨素的成品最大得率的影響，發現采用全酶酶解工藝可得到最大得率，其得率為22.1%，然后使用乙醇沉淀、DEAE-Sepharose Fast Flow離子交換柱層析和Sephadex G-75等步驟分離純化得到純度為97%的硫酸軟骨素，并且使用紅外光譜法、紫外光譜法、核磁共振技術對得到的產物進行了結構鑒定。

3.2 肝素鈉

肝素鈉是肝素的一種鈉鹽，其功能有抗凝血、抗血栓活性、抗血脂活性、抗炎、抗活體、抗腫瘤轉移素等。在臨床醫療上可以用于治療腎滲血、清除尿毒等，也可以用于防治腦血栓、急性心肌梗塞癥、暴發性流腦敗血癥、腎炎等疾病。張昌敬等人[30]的研究表明，在豬肺的肥大細胞中含有較豐富的肝素，通過堿鹽水解法制得粗肝素，其比活為12～20 μsp/mg，然后再通過分子排阻色譜法（Sephadex G-50）分離純化可得到比活為102μsp/mg的精制肝素，此精制肝素通過紫外分析可得到與國家標準品基本一致的圖譜。而張耕[31]利用胰酶酶解結合鹽解工藝從牛肺中提取獲得了純度較高的肝素。

3.3 表面物質及懸濁液

閆亞敏等人[32]通過研究發現了豬肺的表面物質及懸濁液具有可降低肺泡表面張力、改善肺部換氣功能的作用，可用于生產抗非典藥物，并且基于此原理的新藥已經進入臨床研究。該新藥使用方便，通過人體自然呼吸就可將藥物吸入肺部，安全無痛苦。而劉明耀等人[33]利用牛肺，使用生理鹽水反復沖洗牛肺管，經過離心、去蛋白、干燥、溶解、乳化等步驟后提取到肺表面活性物質且測定了其理化性質，并用于臨床治療新生兒呼吸窘迫癥，效果良好。

3.4 糖胺聚糖

由于糖胺聚糖的親水性強，具有保持疏松結締組織中的水分的功能，因其是多價陰離子，對K+，Na+，Ca2+，Mg2+等有較大的親和力[34]，因此能調節這些離子在組織中的分布。糖胺聚糖中的透明質酸有很大的黏滯性，附在關節面上具有潤滑和保護作用，有促進創傷愈合的作用[35]。Erlinger R[36]率先從豬肺中提取出了糖胺聚糖，并且對其組織分布進行了分析，張曉等人[37]利用去掉氣管的豬肺，通過采用胰蛋白酶和木瓜蛋白酶聯用將糖胺聚糖提取出來，利用Q-Sepharose Fast Flow強陰離子交換柱層析進行分離純化。

4 結語

畜禽是人類優質蛋白質最為重要的來源，畜禽屠宰中大宗副產物，如豬和牛等家畜的肺，具有很高的利用價值，作為傳統烹飪食材可調制出風味各異的美味菜肴，通過現代生物酶解、發酵等高新技術，將其精深加工為各類高附加值產品，是實現其高效、環保、清潔利用的必然發展方向。目前，家畜肺的加工利用除傳統的肝素鈉、硫酸軟骨素、飼料蛋白、食用香精等產品外，各類酶制劑、組織凝血活酶、血管緊張素等的提取加工的研究已受到特別關注。