牡蠣酶解產物的種類、 生物活性及應用研究進展

羅 艷， 黃權新， 蔡 捷

(廣西醫科大學生命科學研究院， 南寧 530021)

牡蠣是我國主要養殖貝類之一, 是一種營養價值極高的海洋生物, 為我國衛健委批準的第一批藥食同源食物[1-2]。 牡蠣經蛋白酶解后, 酶解液中含小分子活性肽、低分子量多糖、 牛磺酸以及多種活性微量元素等。 本研究對牡蠣酶解產物的種類、 生物活性、 應用方面的研究進展進行綜述, 以期為牡蠣的深入研究及開發利用提供科學依據。

1 牡蠣酶解產物

1.1 牡蠣氨基酸的酶解

牡蠣肉中含有多種氨基酸, 其中的牛磺酸是含硫氨基酸, 起到保護肝功能、 提高免疫等作用。 劉亞南等[3]利用中性蛋白酶酶解牡蠣鮮肉, 提取的牛磺酸含量達2.623 mg/g。 陳艷輝等[4]采用動物蛋白酶水解牡蠣肉,經乙酸乙酯萃取, 柱層析分離, 最后得到色氨酸、 苯丙氨酸2 種氨基酸單體化合物。

1.2 牡蠣多糖的酶解

楊大俏等[5]取牡蠣全臟器經6 種酶酶解后, 用200 kDa 膜及8 kDa 膜實施分離, 取8 kDa 以上截留液, 獲得牡蠣粗多糖。 此外, 可用超濾膜對牡蠣酶解液按不同分子量截留進行分級分離, 將酶解液分為3 個組分, 經測定CRRS-B 組分含有多糖, 主要含有己糖醛酸、 甲基戊糖、 硫酸基、 氨基己糖等糖基, 相對分子質量為8 300～150 000 Da, 是吡喃型多糖化合物[6]。

1.3 牡蠣多肽的酶解

目前, 酶水解法為實驗室和生產中獲取多肽的主要方法[7]。

1.3.1 分子量小于1 kDa 的牡蠣多肽 馮曉梅等[8]采用胰蛋白酶酶解牡蠣蛋白, 獲得3 個多肽組分相對分子質量分別為409、 810、 885 Da。 Wang 等[9]采用枯草桿菌蛋白酶對牡蠣蛋白質進行酶解, 得到2 種牡蠣活性肽, 分子量分別為440、 518 Da。 王長偉等[10]采用胰酶酶解牡蠣肉, 得到均分子量為750 Da 的活性肽。 余杰等[11]采用復合酶對牡蠣蛋白進行酶解, 獲得相對分子質量為751 Da 活性肽。 姚鳳麗等[12]使用胰酶和木瓜蛋白酶同步復合酶解牡蠣制備牡蠣肽, 獲得分子質量<1 000 Da 的寡肽, 且占比65.61%。 劉文穎等[13]通過二步酶解法制備牡蠣低聚肽, 獲得牡蠣低聚肽中蛋白質和肽含量分別為67.57%、 55.34%, 分子質量1 000 Da 以下的組分占91.16%。 方富永等[14]利用中性蛋白酶、 木瓜蛋白酶、 菠蘿蛋白酶3 種酶復合水解牡蠣肉, 獲得水解物相對分子質量在300～1 000 Da 的多肽。

1.3.2 分子量1k～3k Da 的牡蠣多肽 汪秋寬等[15]分別采用木瓜蛋白酶和中性蛋白酶水解牡蠣蛋白, 得到相對分子質量為1 191 Da 和1 074 Da 的牡蠣活性肽。 也有研究者使用動物蛋白水解復合酶酶解牡蠣蛋白, 獲得分子質量小于3 000 Da 的小分子肽類物質[16]。 董英等[17]發明牡蠣酶解物的制備方法, 采用組合酶解工藝, 上清液用超濾膜超濾截留得到分子量為1 kDa 的酶解物。 姚玉靜等[18]采用復合酶(胰蛋白酶和風味蛋白酶) 酶解牡蠣蛋白, 獲得的酶解產物中, 分子量小于3 kDa 的多肽占83.5%, 其中分子量為1 k ～ 3 kDa 的多肽占33.4%。 邱娟等[19]利用分步酶解法酶解牡蠣肉, 制備得到占比99.72%分子質量在3 000 Da 以下的活性肽。 楊大俏等[6]分級分離牡蠣酶解液, 獲得多肽組分相對分子質量在2 000 Da 以下的小分子肽, 含量達到87.26%,共有10 個組分。

1.3.3 分子量大于3 kDa 的牡蠣多肽 彭志蘭等[20]采用中性蛋白酶酶解牡蠣蛋白, 酶解產物逐級通過8k、5k、 3 kDa 分子篩超濾膜, 截留獲得<3 kDa、 3k ～5 kDa、 5k～8 kDa、 >8 kDa 等超濾組分。 姚玉靜等[18]選用復合酶(胰蛋白酶和風味蛋白酶) 酶解牡蠣蛋白, 得到含有分子量在3k ～5 kDa、 5k ～10 kDa、 10 kDa 以上的多肽, 分別占比為9.0%、 6.0%、 1.5%。

2 牡蠣酶解產物的生物活性

2.1 調節免疫

蔡亞偉等[21]分別以高、 中、 低劑量的牡蠣肉提取物給小鼠連續灌胃2 周和4 周, 結果表明, 牡蠣肉提取物能提高小鼠的抗疲勞能力和耐缺氧能力, 增強小鼠的免疫力。 楊大俏等[22]證明, 牡蠣多糖能夠提高小鼠巨噬細胞中性紅的吞噬能力, 促進細胞效應因子NO 和細胞因子分泌, 上調相關基因的表達, 具有免疫調節活性。 胡相卡等[23]發現, 不同劑量的牡蠣素對小鼠的非特異性免疫、 特異性免疫均具有相應的增強作用。 許丹等[24]給予不同劑量牡蠣肽干預以環磷酰胺建立免疫低下小鼠模型, 結果發現, 牡蠣肽可增強環磷酰胺所致免疫低下小鼠的細胞免疫及體液免疫, 改善免疫器官結構紊亂, 升高骨髓有核細胞數及骨髓DNA 含量, 因而增強機體免疫功能。 劉淑集等[25]研究也表明, 牡蠣寡肽對環磷酰胺引起的免疫低下模型小鼠的免疫系統具有一定的保護作用, 能夠增強免疫低下小鼠的細胞免疫、 體液免疫及非特異性免疫功能, 改善機體的免疫水平。

2.2 抗氧化

研究表明, 牡蠣活性肽對羥自由基、 DPPH 自由基等具有良好的清除作用[26-28]。 此外, 朱翰林等[29]研究牡蠣多肽分子量分布與抗氧化活性的量效關系顯示, 制備得到相對分子質量范圍為484 ～19 582 u 的牡蠣多肽,濃度為1～3 mg/mL 的牡蠣多肽對羥自由基的清除率處于上升趨勢, 隨著濃度的增大(3 ～5 mg/mL) 處于略微下降趨勢, 濃度為3 mg/mL 的牡蠣多肽清除率為73.89%, 達到最大值。 且牡蠣多肽對DPPH 自由基的清除率隨濃度升高而增大, 濃度為5 mg/mL 的牡蠣多肽清除DPPH 自由基達到最大值, 清除率為97.81%。 戴梓茹等[30]發現, 牡蠣糖胺聚糖具有較好的體外抗氧化活性, DPPH 的清除率達到79.5%, 羥基清除率達到100%, 是一種相對穩定的天然抗氧化劑。

2.3 降血壓

Shiozaki 等[31]從牡蠣肉中分離出一種短肽(Asp-Leu-Thr-Asp-Tyr), 其對血管緊張素轉化酶(ACE) 具有較強的抑制作用。 邱娟等[19]通過分步酶解牡蠣制備分子質量在3 000 Da 以下的牡蠣肽, 具有較高的ACE抑制活性, 其IC50為0.8 mg/mL。 此外, 張可佳等[32]制備相對分子質量3 000 Da 以下的牡蠣ACE 抑制肽, 發現其不僅在體外具有較好的ACE 抑制活性, 而且能夠在體內發揮明顯降血壓效果并能持續性穩定血壓。 石璇等[33]研究發現, 以牡蠣多糖對高血壓模型大鼠灌胃均具有較明顯的降低收縮壓和舒張壓效果。

2.4 降血糖

鄧燕群[34]研究發現, 牡蠣肽及牡蠣肽和低聚殼聚糖混合組成的牡蠣復合物均具有較強的降血糖作用。 許昱等[35]證明, 低、 中、 高劑量水解牡蠣粉分別降低糖尿病小鼠空腹血糖水平21.09%、 32.12%、 37.05%, 該水解牡蠣粉對糖尿病小鼠表現出良好的降血糖作用。 另有研究顯示, 牡蠣糖胺聚糖對α-葡萄糖苷酶活性具有一定抑制作用[36]。

2.5 抗腫瘤

李超柱等[16]通過酶解獲得范圍在5 ～80 mg/L 的牡蠣活性肽可抑制SKOV3的增殖, 24 h 的IC50為38.56 mg/L。 Umayaparvathi S 等[37]測定人結腸癌(HT-29) 細胞生長抑制率(MTT 法) 和凋亡形態學變化(AO/EtBr染色), 結果表明, 牡蠣肽對HT-29 細胞株具有抗癌活性。 武美彤等[38]研究發現, 牡蠣酶解物能通過增加荷瘤小鼠T 淋巴細胞和NK 細胞功能, 使肺癌細胞的凋亡率和死亡率提高, 肺癌細胞生長受到顯著抑制, 中、 高劑量牡蠣酶解物效果較好。

2.6 抗衰老

王慶輝等[39]研究發現, 牡蠣多糖通過提高機體清除自由基的能力來發揮抗衰老作用。 張雪妍等[40]研究顯示, 酶解得到的牡蠣多肽小于5 ku 和5 k～10 ku 超濾組分可增強細胞增殖活性及促進睪酮分泌。 李大煒等[41]研究表明, 牡蠣肽能修復D-半乳糖致衰老大鼠睪丸組織的衰老形態, 增加精子數量、 提高精子質量和干細胞因子濃度。 呂佳桐等[42]研究發現, 牡蠣肉粉及其酶解產物能使紫外線誘導的小鼠減輕光老化皮膚的皺紋、 增加皮膚彈性、 保護皮膚中的膠原蛋白網狀排列、避免彈性纖維在表皮的異常增生, 并能夠減少皮下毛細血管萎縮和防止血管通透性增加。 彭志蘭等[20]在中波紫外線(UVB) 誘導的人永生化角層細胞系(HaCaT)光老化細胞模型上, 分子量<3 kDa 的牡蠣肽能顯著地提高UVB 損傷后的HaCaT 細胞的活力, 防止HaCaT 細胞形態的改變, 具有抗光老化活性。

2.7 促進傷口愈合

研究發現, 牡蠣酶解產物對創傷傷口具有很好的促進愈合作用。 楊發明等[43]研究表明, 牡蠣酶解產物能促進傷口愈合, 同時對皮膚無其他毒性作用。 楊發明等[44]比較牡蠣酶解產物(EPO) 不同劑量組與對照組在皮膚創傷愈合過程中的照片、 創傷愈合率、 瘢痕縮小率、 ILH10、 TGF-p 等指標, 結果表明, EPO 具有一定抑制炎癥的效果, 并能促進生長因子分泌以及膠原蛋白的沉積與交聯, 從而加快小鼠軟組織開放性創傷愈合,一定程度上抑制淺表瘢痕增生。

2.8 其他作用

牡蠣酶解產物還具有改善記憶損傷[45]、 促進生長發育[11]、 改善雄性大鼠垂體性腺軸等功能[46]。 牡蠣多糖能顯著降低小鼠的谷丙轉氨酶、 谷草轉氨酶及丙二醛含量, 而升高小鼠的超氧化物歧化酶含量, 減輕CCl4對肝細胞的病理損傷[27]。

3 牡蠣酶解產物的應用

3.1 高級營養食品及保健品方面

牡蠣肽具有較高的營養價值和生物活性。 王穎等[47]研發出一種營養美味的牡蠣即食食品。 王丹[48]提取牡蠣肉中的活性物質, 經活性炭脫腥、 乳酸菌發酵,研制成一種營養豐富、 形態均一、 口感清爽的發酵型牡蠣飲料。 尤久勇等[49]采用牡蠣蛋白酶解液研制出具有豐富營養的牡蠣蛋白飲料, 還有以牡蠣酶解液為原料研制具有抗疲勞效果的牡蠣運動飲料[50]、 抗疲勞功效的牡蠣咀嚼片[51], 以及對DPPH·自由基具有一定清除作用的牡蠣多肽咀嚼片[52]。 李婉[53]研制出含高蛋白、 低脂肪具有免疫作用的牡蠣沖劑顆粒和牡蠣口服液。 還有研究者開發出營養價值高、 風味宜人的果香型營養保健飲料, 清香型和椰香型牡蠣肽飲料[54]。 車帥等[55]研制出一種具有緩解體力疲勞和增強免疫力作用的牡蠣肽保健酒。 此外, 牡蠣肽還可以應用到特殊醫學用途配方食品中。

3.2 日用化妝品方面

牡蠣多糖為牡蠣主要有效成分之一, 王文莉等[56]將牡蠣多糖應用到牙膏中, 制得的多糖牙膏能清除自由基, 具有潛在的保護口腔粘膜作用, 為生物牙膏的開發奠定了基礎。 李偉等[57]應用牡蠣多糖制備化妝品, 使化妝品具有顯著的保濕作用。 牡蠣肽抗衰老的皮膚修復組合物能夠促進膠原蛋白生成, 具有保濕、 修復、 抗衰老等效果。

3.3 生物醫藥方面

牡蠣酶解產物除了應用在食品、 保健食品及日用化妝品等方面外, 近年來, 也應用在生物醫藥技術領域。牟海津等[58]制備一種具有抗血栓降血壓復合功效的牡蠣肽發酵物, 其中含納豆激酶和對血管緊張素轉化酶具有強抑制率的牡蠣肽, 相比較于已有產品, 這種牡蠣肽發酵物在降血壓和抗血栓方面功效較為顯著。 秦小明等[59]將牡蠣活性肽應用在皮膚創傷藥物的新用途中,如修復皮膚燒傷、 創傷、 灼傷、 燙傷等方面, 其效果優于現有技術的藥物, 傷口修復迅速, 不留疤痕, 促進傷口修復的效果更加明顯。

4 結論

牡蠣是一種重要的海洋貝類, 其地理分布廣、 生長快、 產量高、 經濟價值高, 已成為中國乃至世界養殖產量最大的經濟貝類之一[60]。 目前, 牡蠣在國內主要是新鮮食用或者制成制品為主, 缺乏深加工, 造成牡蠣資源損失較大, 牡蠣原料的綜合利用較低。 近年來, 隨著生物技術的快速發展, 牡蠣的深加工和牡蠣新產品的開發引起國內外的廣泛關注。 牡蠣酶解產物中含有豐富的氨基酸, 采用不同的酶解工藝能夠得到不同的牡蠣多糖或牡蠣分子肽, 因此其生物活性范圍較廣, 具有增強免疫力、 抗氧化、 降血壓、 降血糖、 抗衰老、 抗病毒、 抗腫瘤、 促進皮膚損傷愈合等藥理作用。 牡蠣在不同的領域具有多用途、 多功效, 具有良好的開發應用前景, 可研發出更多高效、 高性能的牡蠣相關食品、 保健食品、 新資源食品或特醫食品、 美容護膚品、 新型飼料以及海洋生物醫藥產品等, 從而實現牡蠣貝類的高值化利用, 進一步推動海洋資源牡蠣的開發以及促進牡蠣養殖業的繁榮發展。