富血红素多肽研究进展

孟俊祥 张秀民 邹国庆 王小乔 陆银胜 安徽宝迪肉类食品有限公司 235000

引言

猪血是一种可以大量获得的工业副产品，同时是一种营养丰富的蛋白质资源。因此，猪血被人们誉为“液体肉”［1］。猪血中的血红蛋白占全血蛋白质总量的2/3 以上，是猪血中的重要营养成分。猪血红蛋白的消化、吸收利用率较低，所以其很少被直接添加到食品中。目前，随着酶法水解技术的兴起，利用生物酶水解蛋白制备蛋白肽的研究越来越多。酶法制备的优点在于，可以避免酸、碱水解血红蛋白时出现的生产周期长、腐蚀设备和污染环境等缺陷，而且扩大了水解产物的应用范围[2]。血红蛋白在被降解成多肽的同时，释放出血红素或血红素肽。而适当的酶解能够释放出血红素/多肽氮比率高、酸溶性好(血红素与多肽脂键连接可阻碍大的不溶性血红素聚集物的形成)和消化利用率高的富血红素多肽［3］。已有研究证明，猪血红蛋白多肽具有降血压、抗氧化、抗菌和增强免疫力等多种生物活性。血红素或血红素肽则是一种优良的补铁剂，与硫酸亚铁补铁剂相比，血红素铁的生物利用率高出23%［4］。因此，通过酶解猪血红蛋白生产富血红素多肽，能够变废为宝，具有巨大的经济价值和重大的环保意义。国内外正掀起利用酶法水解猪血红蛋白制备富血红素多肽的研究热潮。

1 血红蛋白简介

血红蛋白是使血液呈红色的蛋白质，由血红素(heme)与珠蛋白(globin)结合而成。珠蛋白分子量为68000 道尔顿，它是由4 分子肽链（两条α 链和两条β 链）结合而成的呈四面体、紧密的球状结构，每一条肽链以非极性基结合一个血红素分子。每一个多肽链的螺旋结构形成一个疏水性的空间，可保护血红素分子不会与水接触，Fe2+不被氧化。Fe2+与卟啉环的4 个吡咯基、O2及多肽链上的组氨酸形成六配位体，位于血红素卟啉环的中央。血红蛋白的结构如图1 所示。

图1 血红蛋白结构示意图

2 酶法制备富血红素多肽

血液中的血红素铁是一种有机铁，其吸收机制与非血红素铁不一样，不受食品中其他成分的影响，吸收率远远高于非血红素铁。作为血红素铁的主要来源，血红蛋白已成功应用于强化铁的食品中。但是，由于其存在铁吸收率低于肌肉铁、易发生热变和铁含量较低(0.35%)等缺点，限制了它在缺铁性贫血治疗中的应用。然而，从血红蛋白中提取、精制得到的纯血红素溶解性很差，仅在碱性条件下溶解，酸性和中性条件下基本不溶，生物利用率较低。目前，血红素的提取方法有有机溶剂法、酶水解法、CMC 法、表面活性剂法和碱基物有机溶剂法。以上几种方法各有不同程度的缺点，目前酶解法被认为是最环保的提取血红素的方法。

血红蛋白经适度酶解后能得到血红素/多肽氮比率高、酸溶性好(血红素与多肽脂键连接可阻碍大的不溶性血红素聚集物的形成)和消化利用率高的富血红素多肽，扩大了应用范围。杨万根使用四种不同的蛋白酶在最适水解pH 值及温度下水解猪血红蛋白，考察影响血红素含量和多肽含量的因素。结果得出，底物质量分数是影响粗多肽含量的重要因素，酶种类是影响血红素含量的重要因素。此试验结果为利用猪血制备富血红素多肽产品提供了依据［5］。杨万根利用木瓜蛋白酶和AS1398 中性蛋白酶组成的复合酶对猪血红蛋白进行水解，制备富血红素多肽。试验得出复合酶水解猪血红蛋白制备富血红素多肽的最佳工艺条件：底物质量分数6%、pH 8、水解温度55℃和加酶比例5∶5(木瓜蛋白酶∶中性蛋白酶)。在此工艺条件下，猪血红蛋白水解产物具有较高的蛋白质回收率和血红素含量［6］。杨锡洪采用酶法水解血红蛋白制备亚铁血红素肽，血红蛋白经过蛋白酶处理，去掉一些不需要的肽链，保留维持血红素铁稳定的肽链，分离得到血红素铁的复合体。它可直接添加到食品中作为补铁剂，是一种较好的利用途径［7］。瞿桂香在适当的温度和pH 条件下，先后用中性蛋白酶和风味酶水解猪血红蛋白，水解过程中加入抗氧化剂以防止Fe2+氧化。将酶解液先后经10kD 和3kD 的滤膜进行超滤，超滤的滞留液中亚铁血红素与肽的比值达到9.92%，即制备出富亚铁血红素肽溶液［8］。

3 富血红素多肽的作用

(1)抗氧化作用

猪血红蛋白经过酶解后可得到多肽、血红素和血红素多肽的混合物。Chang 对猪血血红蛋白先采用碱性蛋白酶酶解4 h，再用风味蛋白酶酶解6 h后发现水解物具有较高的亚铁离子螯合力；而采用碱性蛋白酶酶解4 h 后，水解物显示出较高的DPPH 自由基清除活性［9］。有许多报道证实，蛋白水解多肽具有抗氧化活性，可以推测水解混合物中的血红素多肽在抗氧化活性方面起到一定的作用，这方面的报道还需要进一步证实。

(2)优良补铁剂

富铁血红素肽可以防治铁缺乏症［10］。富血红素多肽中含有大量的血红素铁，铁吸收的主要部位是在十二指肠(pH 为6～7)，如补铁剂在十二指肠及空肠的碱性溶液中仍可保持溶解状态，有利于吸收。所以，补铁剂在小肠环境中的溶解性可作为其生物利用度高低的评定标准。富血红素多肽在模拟人体消化体系中的生物利用率可达91%，较对比样有显著提高。色谱图表明，经人体模拟消化后富血红素多肽的分子量分布较对比样更集中于小分子量范围，比血红蛋白更易于被生物吸收利用。李华在pH 为8.0、45℃、Protamex/Alcalase 为1∶1、E/S为2%和S%为10%的条件下，酶解12h 得到了血红素/多肽氮比为359 的富血红素多肽。酶解液经透析或超滤精制后，血红素/多肽氮比较精制前有所提高，其中二次超滤后血红素/多肽氮比为473.6［3］。

(3)螯合铁作用

富血红素多肽酶解液本身含有血红素铁，吸收利用率比一般的无机铁及有机铁要高。但是，铁的比率相对不高，作为缺铁性贫血的治疗药物尚有不足。螯合无机铁可极大地提高其铁比率，临床使用价值更高。在李华的试验中，富血红素多肽酶解液与铁螯合反应后形成了新的－C≡N 特征吸收峰，富血红素多肽酶解液能稳定溶液中的亚铁离子，使其不被OH－沉淀［3］。由此推断，富血红素多肽与亚铁离子有一定的相互作用。脂肪储藏实验表明，富血红素多肽螯合铁比富血红素多肽酶解液和透过液更利于促进脂肪过氧化。

4 展望

目前，血红素的提取和富血红素多肽的研究来源都是猪血红蛋白，只有少数研究报道是从藏羊血、牛血中提取血红素。随着畜牧业的发展，禽血也成为巨大的血液来源。因此，我们可以从禽业方面开展血红素提取的探索研究。通过研究禽血的酶解条件，制备生物利用率高的富血红素多肽。现今，富血红素多肽的研究都集中在提高其血红素/多肽的氮比上，对于其溶解性问题，仅有少数科学家如Frederic Lebrun［11］作了研究，而酸溶性的研究尚无人进行。血红素的常见问题就是容易氧化，合适的抗氧化剂或还原剂的寻找以及考虑利用微囊化改善溶解性等还有待进一步实验研究。

[1]吴保承,沈国强,杨春霞等.酶法提取猪血中血红素的工艺研究[J].化学与生物工程,2009,26(8):61～63.

[2]李华,刘通讯.富血红素多肽螯合铁合成的初探[J].现代食品科技,2007,23(10):1～6.

[3]李华,刘通讯.富血红素多肽吸收的模拟消化评价[J].食品工业科技,2007,28(4):207～209.

[4]于美娟,马美湖,单杨等.生物法酶解猪血红蛋白（HB）的研究[J].食品科技,2006,9:287～291.

[5]杨万根,王卫东,孙会刚等.富血红素多肽产物制备用酶的比较研究[J].食品科学,2010,31(22):156～159.

[6]杨万根,王卫东,孙会刚等.复合酶水解猪血红蛋白制备富血红素多肽[J].食品科学,2011,32(6):7～10.

[7]杨锡洪,夏文水.酶法水解血红蛋白制备亚铁血红素肽[J].食品与机械,2005,21(3):14～16,40.

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[10]Man Jin In,Hee Jeong Chae,Nanr Soon Oh.Process development for heme enriched pepti de by enzymatic hydrolysis of hemoglobin[J].Bio resource Technology,2002(84):63～68.

[11]Frederic Lebrunet al.Solubility of Heme in Heme-Iron Enriched Bovine Hemoglobin Hydro lysate[J].Agric Food Chem,1998,46:5017～5025.