魷魚墨功能活性研究進展

陳文烜 胡俊 趙丹丹

(浙江省農業科學院食品科學研究所，浙江 杭州 310021)

魷魚是頭足類海洋動物中槍烏賊和柔魚的俗稱，是重要的海洋物產，因味道鮮美、營養豐富，深受消費者喜愛。我國魷魚資源豐富，加工量巨大。魷魚墨是魷魚分泌的一種深黑色液體，主要化學成分是黑色素、蛋白多糖和脂質復合體。魷魚墨是魷魚加工過程中的廢棄物，難處理、容易污染環境，成為困擾魷魚加工企業的難題。已有研究表明魷魚墨具有抗腫瘤、調節機體免疫功能、誘導多種細胞因子等生理活性。探明魷魚墨活性成分及其功效，是實現魷魚墨綜合利用的重要解決途徑。本文綜述了國內外魷魚墨的相關研究進展，為魷魚墨的綜合加工利用提供參考。

1 魷魚墨制備技術

黑色素的分離純化方法主要有水洗法、酶解法、酸水解法、堿水解法4種。李興旺等[1]將魷魚墨原料經水洗、酸洗、濃酸水解去除雜質后，添加二甲亞砜使黑色素溶解，通過加入丙酮改變溶液極性，使黑色素再次析出結晶，精制所得黑色素呈黑褐色，不溶于水及通常的有機溶劑，但可溶于堿、濃硫酸、二甲亞砜等。劉顯威等[2]研究了堿溶酸沉法從魷魚墨囊中提取魷魚墨黑色素，采用NaOH濃度為1.18mol·L-1、堿提液料比為17:1、酸沉pH值為1.85，魷魚墨黑色素提取率為16.69%。Guo等[3]采用超聲輔助降解法在堿性條件下制備水溶性魷魚黑色素，將魷魚墨黑色素溶于NaOH后用超聲細胞破碎儀處理1h，研究表明，超聲處理后，黑色素的單體單元被破壞，巨大的聚合物降解為較小的可溶性顆粒，但黑色素基本結構仍然保留。袁麗等[4]通過電鏡圖片顯示黑色素微球顆粒在超聲過程中發生了爆炸，產生更為細小的碎片和碎末，超聲波處理后，黑色素在環己烷中的溶解性顯著增加，黑色素中蛋白質沒有發生顯著變化，而脂質含量顯著減少，金屬元素含量顯著降低；而袁麗等[7]另一項研究也表明，超聲波處理導致黑色素發生脫氨反應并且破壞亞氨基與金屬離子螯合作用，但對于黑色素的特征結構，5,6-二羥基吲哚(DHI)并沒有造成顯著影響，說明超聲波處理可作為黑色素可溶性活性物質萃取的有效方法。宋茹等[5]研究了蛋白酶對魷魚墨水解效果，優化得到水解能力最強的胃蛋白酶水解魷魚墨的最佳酶解條件為pH1.5、溫度37℃、反應時間5h、加酶量1.5%，胃蛋白酶水解魷魚墨的水解度大于13.50%；同時通過酶解法魷魚墨黑色素光譜特征的研究表明，魷魚墨黑色素在紫外區220nm有特征吸收,有典型的黑色素紅外吸收特點[6]。

2 治療缺鐵性貧血

缺鐵性貧血(IDA)是最常見的營養問題之一。魷魚墨黑色素是以吲哚結構為主體的異聚物，能螯合多種金屬離子。黑色素鐵是利用其絡合特性制備的異聚物螯合鐵。

通過魷魚墨黑色素鐵(SM-Fe)的大鼠試驗表明，補鐵組的肝脾中血紅蛋白(Hb)、血清鐵(SI)、血清鐵蛋白(SF)、促紅細胞生成素(EPO)含量，以及鐵含量顯著增加，且SM-Fe組的鐵生物利用度更高，副作用更少[8]。柳東等[9]研究表明，魷魚墨黑色素鐵可能誘導IDA模型大鼠機體產生骨髓細胞粒/單核細胞集落刺激因子(GM-CSF)、血清促紅細胞生成素(EPO)等造血細胞因子,促進粒單系、紅系造血細胞的增殖分化，改善缺鐵性貧血癥狀。雷敏等[10]研究也表明，魷魚墨黑色素鐵能夠顯著提高IDA大鼠Hb、紅細胞(RBC)、紅細胞壓積(HCT)、紅細胞平均體積(MCV)和血清鐵(SI)數量,有效降低紅細胞內游離原卟啉(FEP)濃度，顯著促進IDA大鼠貧血癥狀的恢復。可見SM-Fe可能被用作安全有效的新鐵補品。

陳士國等[11]研究了魷魚墨黑色素與Fe(Ⅲ)的相互作用行為，靜態吸附結果表明，黑色素在pH4.0的條件下絡合Fe(Ⅲ)最大吸附量為1.33mmol·g-1。吸附率受溫度影響較大，隨溫度上升而升高；絡合過程中羧基、羥基和亞胺基3個官能團都參與了與金屬離子的絡合。絡合后可能因發生了氧化還原反應，致使魷魚墨黑色素結構遭到一定的破壞。

3 抗氧化性

魷魚油墨可以提取和分離抗氧化劑。不含黑色素的墨汁(MFI)可用作電子供體，可穩定脂質氧化中的自由基。Tri等[12]研究表明魷魚墨中提取的MFI具有抑制自由基的能力，稀釋10倍的MFI對自由基抑制作用最高，IC50為0.34ppm。Naveen等[13]的研究表明，MFI具有較強的DPPH和ABTS自由基清除活性，500mg·L-1的MFI可以阻止β-胡蘿卜素-亞油酸系統的氧化，但其功效低于200mg·L-1的丁基羥基茴香醚(BHA)；當MFI在90℃下進行長達30min的熱處理后，其DPPH和ABTS自由基清除活性保持恒定；MW<3KDa的MFI餾分顯示出最高的抗氧化活性；可見MFI可以用作天然抗氧化劑，以延緩食品中的脂質氧化。甄天元[14]的研究顯示魷魚墨黑色素組小鼠血清及肝臟中谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-PX)和總超氧化物歧化酶(SOD)活力較正常組顯著下降，丙二醛(MDA)及腦脂褐質(LIP)含量顯著上升，魷魚墨黑色素各劑量組小鼠上述指標顯著改善。

郭欣等[15]開展的可溶性魷魚墨黑色素組分體外抗氧化實驗顯示，經過0.5mol·L-1和1mol·L-1的NaOH處理，分子量>10ku的組分具有很強的抗氧化性，這些組分清除超氧自由基能力遠優于商品抗氧化劑肌肽，清除羥基自由基活性與肌肽相當。陳士國等[16]的研究表明，魷魚墨黑色素是一種活性較高的天然自由基清除劑，而魷魚墨黑色素清除超氧陰離子自由基和羥自由基的IC50值分別為0.2mg·mL-1和0.015mg·mL-1，遠低于肌肽的0.53mg·mL-1和0.1mg·mL-1。而黑色素鐵分別為0.58mg·mL-1和0.83mg·mL-1，說明黑色素鐵的自由基清除活性較黑色素低。

Ping等[17]研究了魷魚墨多糖(SIPS)的抗氧化能力及其對脫氧核糖核酸(DNA)損傷的保護作用，表明SIPS不僅淬滅了羥基自由基和DPPH，而且還顯示出強大的還原能力，并且抑制了由H2O2引起的羥基自由基對質粒DNA鏈的氧化斷裂。

4 抗腫瘤

劉亮等[18]研究表明魷魚墨黑色素提取物(SIME)具有較強的抗腫瘤活性，SIME對人結腸癌HCT-116和前列腺癌PC-3細胞增殖的抑制作用較好，72h時IC50分別為0.144mg·mL-1和0.485mg·mL-1。江凱等[19]研究結果表明，SIME具有較強的抗A549腫瘤細胞的作用。Kumar等[20]發現魷魚墨蛋白以劑量依賴的方式對乳腺癌細胞系具有毒性，魷魚墨粗蛋白阻礙了乳腺癌細胞的生長，IC50值為65.3±0.46μg·mL-1。

李麗等[21]的研究表明，經酸法提取的魷魚墨多肽對前列腺癌DU-145和PC-3細胞有增殖抑制作用，能誘導DU-145和PC-3細胞凋亡。Tetsushi等[22]從魷魚墨中分離出抗腫瘤活性，其中肽聚糖和酪氨酸酶顯示出抗腫瘤活性。

5 抗菌及皮膚損傷治療

魷魚墨黑色素含有可用作抗菌劑的生物活性化合物，可以被開發為海產品的天然防腐劑。R C Sari1等[23]研究表明黑色素對單核細胞增生李斯特菌和大腸桿菌的抑制區分別在2.15～6.18mm和1.84～4.69mm，屬于弱至中等抗菌活性。Lisha等[24]分析評估了魷魚墨的防腐效果和可能的機理模型，發現魷魚墨提取物大幅延長了三棱魚的冷藏期，主要抑制了從三棱魚分離的腐爛細菌，并且證實了其抑菌范圍很廣。

Chen等[25]探索了魷魚墨多糖對H2O2引起的皮膚成纖維細胞損傷的保護作用機理，結果表明，魷魚墨多糖可有效減少NADPH氧化酶和連接蛋白43上調介導的成纖維細胞氧化損傷，并降低了ROS誘導的皮膚衰老。Na等[26]研發了一種魷魚墨多糖-殼聚糖海綿(SIP-CS)的新型傷口愈合劑，實驗表明，SIP-CS具有海綿狀特性，有助于粘在傷口上，與殼聚糖敷料和可吸收明膠相比，止血時間更短，出血量更小；SIP-CS促進傷口愈合的速度比脫乙酰殼多糖快，并且優于市售燒傷膏；可見SIP-CS是用于快速止血，促進燒傷/燙傷皮膚愈合并防止傷口感染的良好傷口愈合劑。陳士國等[27]對魷魚墨多糖(SIP)進行硫酸酯化，硫酸酯化后多糖具有較好的延長活化部分凝血活酶時間(APTT)和凝血酶原時間(PT)的效果，對凝血因子FⅡa和FⅩa均有顯著的抑制作用。

6 提高免疫力

環磷酰胺(CP)是一種常用的抗腫瘤和免疫抑制藥物，但會通過誘導睪丸中的氧化應激而對年輕男性患者造成長期或永久的生殖損害。Luo等[28]認為魷魚墨多糖(SIP)對CP誘導的精子損傷和生殖有預防作用，SIP降低了CP誘導的小鼠對精子的化學治療損傷。Le等[29]的研究也表明，SIP可以顯著抑制CP引起的鼠精子參數、器官指數、睪丸抗氧化能力、標記酶活性、性激素含量和組織病理學特征的負面變化。

Gu等[30]研究表明，CP誘導了ROS的產生和氧化應激從而導致睪丸損傷，而SIP可以削弱氧化應激，減弱CP誘導的睪丸毒性，SIP可能通過增強抗氧化能力在預防對男性生殖系統的化學療法損傷中起重要作用；在CP暴露的睪丸中，p38和Akt蛋白被顯著磷酸化，而在SIP處理的小鼠睪丸中，2種蛋白的磷酸化被抑制，SIP可能是通過這2個信號通路參與作用。Le等[31]的研究認為，SIP可以通過Nrf2/ARE信號通路有效減弱CP相關的睪丸損傷。Gu等[32]認為SIP作為抗氧化劑，可通過上調抗氧化劑能力和抑制CP引起的自噬來防止細胞骨架損傷。

左濤[33]的研究表明，CP對小鼠腸道生物屏障有一定的損傷作用，造成細菌總量的上升；而魷魚墨多糖的攝入可以緩解和改善腸道細菌，降低細菌的總量；魷魚墨多糖可以通過提高雙岐桿菌等有益菌和抑制擬桿菌等有害菌來調節腸道微生態平衡。分泌型免疫球蛋白A(SIgA)是一種非炎癥性抗體，Zuo等[34]研究表明魷魚墨多糖可激活腸道SIgA分泌，觸發了迅速的免疫球蛋白分泌途徑,從而防止化學療法的損傷。

曹露等[35]研究結果表明，魷魚墨多糖組小腸絨毛高度明顯高于CP模型組，而小腸隱窩深度明顯低于CP模型組；魷魚墨多糖可以提高SOD活性,降低MDA含量；可見魷魚墨多糖保護作用與能夠提高小鼠腸道黏膜的抗氧化能力有關。Jie-Ping等[36]研究認為魷魚墨汁提取物可以保護造血系統免受化學療法的傷害，魷魚墨汁提取物沒有改變骨髓的造血作用，但改善了動物脾臟的抗氧化能力。

雷敏等[37]研究認為，魷魚墨黑色素對機體特異性及非特異性免疫機能具有顯著調節作用。魷魚墨黑色素可顯著提高免疫低下模型小鼠的血清溶血素水平(HC50)、脾及胸腺指數、小鼠遲發性變態反應及脾淋巴細胞增殖能力，顯著促進小鼠NK細胞活性及巨噬細胞吞噬能力。劉治東等[38]研究也表明,魷魚墨多糖能顯著提高免疫低下小鼠的脾臟/體重比值、提高血清溶血素含量、增強遲發型變態反應能力、提高腹腔巨噬細胞吞噬雞紅細胞能力和碳廓清能力；認為魷魚墨黏多糖能提高免疫低下小鼠的體液免疫、細胞免疫和非特異性免疫功能。

7 結語與展望

魷魚墨作為魷魚加工的副產物，長期以來直接被廢棄，未能得到綜合利用。研究表明，魷魚墨具有提高人體健康的多種功能活性，魷魚墨鐵可以有效改善缺鐵性貧血，魷魚墨黑色素具抗腫瘤和抗菌的功效，魷魚墨多糖對皮膚損傷有保護作用，魷魚墨是活性較高的天然自由基清除劑、具抗氧化活性；而且魷魚墨具有很高的提高免疫力活性，特別是可以顯著降低環磷酰胺造成的生殖損害。魷魚墨的功能活性正逐漸被人們所認識和接受，對魷魚墨的綜合利用具有廣闊的市場前景。

未來研究應圍繞魷魚墨活性成分的純化和功能進一步明確等內容開展，實現產品商業化，并通過現代食品技術手段和加工工藝的創新，實現魷魚墨食品營養價值的提升和口感上更好的認可度，從而為社會提供品質優異的魷魚墨功能性產品。