三角帆蚌副产物中活性成分研究进展

董 烨

余 婷1

王建辉2

王允祥1

范 丽1

王 贺1

(1. 浙江农林大学暨阳学院，浙江 绍兴 311800；2. 长沙理工大学化学与生物工程学院湖南省水生资源食品加工工程技术研究中心，湖南 长沙 410114)

三角帆蚌副产物中活性成分研究进展

董 烨1

余 婷1

王建辉2

王允祥1

范 丽1

王 贺1

(1. 浙江农林大学暨阳学院，浙江 绍兴 311800；2. 长沙理工大学化学与生物工程学院湖南省水生资源食品加工工程技术研究中心，湖南 长沙 410114)

三角帆蚌是中国特有的优质淡水珍珠养殖品种，在采珠过程中会产生大量的蚌肉、外套膜、蚌泪等富含营养物质的副产物。文章概述三角帆蚌采珠后的副产物中营养成分及特点，着重阐述三角帆蚌副产物中多糖、蛋白质、多肽等活性成分的研究现状，并对三角帆蚌副产物中活性成分的研究方向进行展望。

三角帆蚌；生物活性；多糖；抗氧化肽

三角帆蚌(Hyriopsiscumingii)，俗称河蚌、珍珠蚌等，为中国现有最主要的淡水育珠蚌。据统计[1]，2010年中国淡水珍珠产量超过1.0×103t，约占全世界的95%。随着珍珠养殖产业的不断发展，采珠过程中不可避免地产生大量蚌肉、外套膜和蚌泪等副产物。根据联合国粮农组织(FAO)报告[2]，2014年全世界蚌肉产量高达9.0×104t。而蚌肉因肉质粗韧且土腥味重，并受制于采珠后续处理技术，多用于饲料加工或作为废弃物被丢弃[3]，造成了资源的严重浪费和环境的污染。研究[4]显示，蚌肉和外套膜蛋白含量高且种类丰富，蚌泪含糖量较高。从化学组成及应用潜力来看，取珠后的副产物是一种质优价廉的资源，若能通过嫩化处理工艺提高其食用品质开发风味独特、肉质脆嫩的蚌肉制品，或利用现代提取技术制备高纯度蛋白质、高活性多糖等经济价值更高的功能性配料，将对促进三角帆蚌副产物增值化利用，提升珍珠产业可持续发展水平具有重要意义。本文从三角帆蚌副产物的主要组成及特点、有效成分研究等角度进行概述，并就下一步研究方向提出建议，旨在为三角帆蚌副产物的深入研究及综合利用提供借鉴。

1 三角帆蚌副产物主要成分

三角帆蚌副产物主要指在采珠过程中产生的蚌肉、外套膜、蚌泪等。张缓等[5]对河蚌副产物的基本营养成分进行分析，发现其所含粗蛋白和总糖含量均较高，见表1。

氨基酸分析结果表明，蚌肉、外套膜和蚌泪中人体必需氨基酸占总氨基酸的比例为42%～45%，均高于WHO/FAO提出的推荐值和常见淡水鱼肌肉必需氨基酸含量[6-7]，其中一些呈味氨基酸(谷氨酸、天冬氨酸)含量也较高[8]。河蚌副产物中还含有较为丰富的不饱和脂肪酸(如二十碳五烯酸、二十二碳六烯酸)，脂溶性维生素A和D以及人体必需微量元素如钙、磷、铁等有益于人体健康的营养成分[5, 9]。从化学组成和营养价值角度讲，河蚌副产物是一种丰富、廉价的优良资源。

表1采珠后河蚌副产物的基本营养成分

Table 1 Nutrimental components in the by-products of freshwater mussels originated from pearl-fishing %

2 三角帆蚌副产物中有效成分研究

2.1 三角帆蚌多糖提取、分离纯化与结构

蚌肉多糖为三角帆蚌主要生理活性物质，于2012年被中国卫生部批准为新资源食品，为蚌肉多糖在食品中的进一步推广应用提供了重要依据。目前，对河蚌多糖的研究主要集中于提取纯化、结构解析与生物活性方面(见表2)。

现有研究显示，河蚌多糖分子质量分布范围为1.56×105～1.741×106Da[11-12]；其单糖组成主要为葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、甘露糖、阿拉伯糖和岩藻糖[10]，受原料种类、提纯方法、分析手段等影响，还含有少量木糖[11]。关于糖链结构的研究报道较少。Dai等[11]发现河蚌水溶性多糖为(1→4)键连接的β-D-吡喃葡萄糖构成主链；Hu等[13]研究得出纯化河蚌多糖骨架由α-1, 4键连接的D-葡萄糖组成，平均每5个葡萄糖残基带有1个6-O-α-D-葡萄糖取代基。

2.2 三角帆蚌多糖生物活性

2.2.1 抗肿瘤 早在2003年，胡健饶等[19]发现河蚌多糖具有抗小鼠HepA腹水瘤作用，推测其抗肿瘤活性可能与抑制瘤细胞DNA合成和细胞增殖，提高小鼠胸腺指数和脾脏指数有关。另有学者[20-21]发现河蚌多糖对Sl80瘤、H22瘤和黑色素瘤也有明显抑制作用。Qiu等[14]研究揭示自河蚌外套膜提取的水溶性多糖对人肝癌细胞的抑制机理，可能与其诱导癌细胞进入G0/G1停滞和凋亡期，导致mRNA及c-myc、bcl-2和cyclinD1等蛋白质表达水平下降，以及促使ROS量升高等有关。此外，Qiao等[22]还应用鸡胚绒毛尿囊膜血管生成模型研究了河蚌多糖对新生血管形成的影响。这些研究表明，河蚌多糖可通过调节或增强机体免疫功能发挥抗肿瘤作用。

表2 河蚌多糖的提取、分离纯化、单糖组成及分子质量

2.2.2 调节免疫 近年来，河蚌多糖的免疫调节活性受到学者的高度关注。陈文星等[23]证实河蚌多糖对氢化可的松致免疫低下小鼠B淋巴细胞转化有增殖作用。Dai等[11]研究发现河蚌水溶性多糖在体内外条件下均能明显促进由刀豆蛋白和脂多糖诱导的脾细胞增殖，并能有效提高2,4-二硝基氟苯诱导的迟发型超敏反应强度，表明该多糖可以提高机体特异性和非特异性细胞免疫应答。Qiao等[22, 24]报道了河蚌粗多糖和3个纯化组分(HCPS-1、HCPS-2和HCPS-3)均能显著地促进脾细胞增殖，提高腹腔巨嗜细胞酸性磷酸酶活性，增强腹腔巨嗜细胞的趋化、增殖和吞噬能力，且HCPS-3的体外免疫调节活性最强。在此基础上，Qiao等[25]利用RT-PCR分析手段首次从基因水平上揭示河蚌粗多糖能促进环磷酰胺致免疫低下小鼠脾脏中免疫受体[Toll样受体-4(TLR-4)、甘露糖受体(MR-1)]、细胞因子IL-6及其肿瘤坏死因子TNF-α的mRNA合成，提高脾脏和血清中TLR-4、MR-1、核转录因子κB(NF-κB)、IL-6和TNF-α的基因表达水平，且呈现剂量依赖关系；还指出粗多糖和3个纯化组分对腹腔巨噬细胞MR-1和NF-κB的表达水平也随多糖浓度增加而升高，其中以HCPS-3的上调表达最大。此外，陈晶晶[26]证明河蚌多糖可通过增加肠黏膜相关免疫细胞数量，提高肠道溶菌酶活性，促进肠道菌群平衡，进而增强罗非鱼肠道黏膜免疫功能。就目前的研究现状而言，河蚌多糖的免疫调节活性作用机理非常复杂，还需要进一步深入研究。

2.2.4 其他生物活性 关于河蚌多糖的其他生物活性研究比较分散，且缺乏系统性，因此目前难以对其作用机制有深入的认识。例如，陈蕾等[31]认为河蚌多糖可能通过其抗氧化活性对四氯化碳所致肝细胞损伤提供保护作用，而新近研究[32]显示河蚌多糖的保护机制或许与其发挥的抗炎作用有关。随着研究的深入，发现河蚌多糖还具有保护大鼠脑缺血再灌注损伤[13]、抑菌[15]、镇痛与抗炎[33]、抗病毒[34]等活性。

2.3 三角帆蚌蛋白及其多肽

三角帆蚌副产物蛋白质含量丰富，近年来很多学者就其如何开发利用进行了深入研究。Liu等[35]采用碱提酸沉法从蚌肉中回收蛋白质，回收率达94.7%，其中必需和半必需氨基酸占48.9%；与大豆分离蛋白和卵蛋白相比，蚌肉蛋白质的吸水/油性和起泡性更好，但乳化性一般。严如娟等[36]对蚌肉和外套膜中的可溶性蛋白进行提取，回收率分别为73.41%和66.21%，SDS-PAGE结果显示2个部位的水溶性蛋白图谱较一致，而外套膜的盐溶性蛋白条带较多，可溶性蛋白中必需氨基酸含量为46.28%～50.46%。郭福军[37]21-23在50 ℃、pH 6.5条件下利用木瓜蛋白酶和复合风味蛋白酶协同酶解蚌肉5 h，蛋白质回收率达79.32%。也有学者[38]将高压脉冲电场技术用于蚌肉蛋白质的制备，在20 kV/cm、脉冲数8的条件下提取2 h，提取率为77.08%。研究还显示，酶解能使蚌肉蛋白质溶解性提高[37]24-25；高压脉冲电场处理既能提高蚌肉蛋白质溶解性和乳化性，也会降低其起泡性[38]。由此可知，因制备方法不同，所得河蚌蛋白质功能特性也各不相同。此外，有学者[39]在低温条件下用0.3 mol/L NaCl从河蚌脏器中提取糖蛋白含量为3.763%，初步提纯的3个组分也表现出较强的抗氧化活力。

对河蚌多肽的研究主要集中在多肽制备、分离提纯、生物活性等方面，涉及多肽活性位点、一级结构与功能关系等研究较少。宋亮等[40]从6种不同类型蛋白酶中确定胃蛋白酶水解得到的蚌肉多肽对血管紧张素转化酶的抑制率最高。戴志远等[41-42]报道了在酶/底物比1.64%、pH 9.12和酶解温度57 ℃条件下蚌肉经碱性蛋白酶Alcalase 2.4 L水解得到的酶解产物量最高，用Sephadex G-50从酶解物中纯化获得分子质量为1.3 kDa的组分显示出良好的降血压作用。为全面准确评价蚌肉抗氧化肽的制备工艺，涂宗财等[43]以DPPH·清除率、·OH清除率及水解度为指标，选用木瓜蛋白酶水解蚌肉，通过正交试验得到优化工艺为：酶解温度60 ℃、pH 6.5、酶解时间5 h、料液比3∶10 (g/mL)、加酶量6 000 U/g。徐兆刚[44]研究发现超声波辅助中性蛋白酶酶解蚌肉制备多肽的综合抗氧化能力强于普通酶解法，本就具有较强抗氧化活性的组分(分子质量<3 kDa)经Sephadex G-25纯化后其还原力、自由基清除能力及对亚油酸自氧化抑制能力进一步提高，同时还指出纯化后的河蚌抗氧化肽中的疏水性氨基酸含量也有所升高。

最近，一些学者还对河蚌多肽与钙、锌等离子的螯合及其机理的研究产生浓厚兴趣。为拓展河蚌多肽应用领域，涂宗财等[45]提出了木瓜蛋白酶酶解制得的河蚌多肽与钙离子的螯合工艺，在螯合时间45 min、螯合温度35 ℃、肽钙比4.5∶1 (g/g)、pH 9.5和固液比1∶30 (g/mL)的条件下，肽钙螯合率为31.47%。在此基础上，该研究小组[46]通过超声波改性河蚌多肽提高了其与钙离子的螯合能力，在超声功率160 W、超声温度50 ℃、超声时间10 min和液固比40∶1 (mL/g)的条件下，改性肽钙中钙质量分数为6.04%；通过红外光谱、扫面电镜等检测手段表明改性肽是以离子键、配位键等方式与钙离子结合形成肽钙螯合物。周龙[47]研究发现，在pH 7.61、螯合温度65 ℃、多肽与锌质量比1.5∶1的条件下，多肽中锌螯合率为39.82%，但该研究并未就螯合锌是否形成进行验证。刘佳彤[48]将木瓜蛋白酶酶解的蚌肉氨基酸与从蚌壳中提取的可溶钙直接螯合制备了可食性复合氨基酸螯合钙，在螯合温度46 ℃、钙源与蚌肉复合氨基酸体积比为1∶2、pH 7.1、反应时间99 min的条件下，钙螯合率为29.77%，通过红外光谱也确证了螯合钙产品中螯合物的存在。

2.4 其他活性成分

已有的研究主要集中在河蚌多糖、蛋白质等生物大分子方面，然而关于小分子活性成分的研究却不多。姚静倩等[49-50]较系统地研究了河蚌水提液中除去多糖与蛋白质后的小分子活性物质，证明了具有抗炎活性的有效成分为甾醇类和核苷类化合物，其中核苷类化合物主要为胸腺嘧啶、尿嘧啶、次黄嘌呤、黄嘌呤和尿苷；同时还分析了石油醚萃取部分的脂肪酸含量中不饱和脂肪酸占比达45%，显著高于饱和脂肪酸，不饱和脂肪酸以亚油酸、α-亚麻酸和花生四烯酸为主。近年来，抗菌肽的研究与应用受到越来越多的关注[51]。新近研究[52]表明，来源于河蚌的抗菌肽是一种阳离子多肽，对细菌、真菌等具有较强的杀伤作用，被视为抗生素的理想替代品之一。Xu等[53]利用EscherichiacoliBL21实现河蚌抗菌肽(theromacin)cDNA异源表达，并发现该抗菌肽可能是通过破坏细菌质膜结构，引起细胞内容物渗出而对革兰氏阳性细菌产生抗菌作用。

3 结语

目前，国内外围绕蚌肉的多糖提纯与生物活性、酶解制备活性肽开展的研究比较多，而对外套膜、蚌泪中组分(如蛋白质、多糖和脂质)以及三角帆蚌副产物中其他小分子活性成分的研究则较少。为开发利用三角帆蚌副产物中活性成分提供理论依据和技术支撑，建议下一步研究可从以下几个方面加强或深入：① 开发高效的副产物回收和利用方法；② 阐明三角帆蚌多糖、活性肽的构效关系；③ 加强对其他活性成分基础研究；④ 开展三角帆蚌副产物加工关键技术研究，推动以其活性成分为主的功能性食品、食品添加剂与配料、医药原料等产品的创制及产业化应用。

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Advances on bioactive compounds of by products from Hyriopsis cumingii

DONGYe1

YUTing1

WANGJian-hui2

WANGYun-xiang1

FANLi1

WANGHe1

(1.JiyangCollege,ZhejiangA&FUniversity,Shaoxing,Zhejiang311800,China; 2.HunanProvincialEngineeringResearchCenterforFoodProcessingofAquaticBioticResources,SchoolofChemistryandBiologicalEngineering,ChangshaUniversityofScienceandTechnology,Changsha,Hunan410114,China)

Triangle pearl mussel (Hyriopsiscumingii) is a superior Chinese freshwater pearl mussel species. After harvesting the pearl from the mussel large quantities of by-products are generated as waste, which includes meat, mantle and mussel tears. However, it is known that processing by-products are rich sources of nutritional substances. The present study briefly analyzed the chemical composition and characterization of mussel by-products. Especially, this paper summarized the research progress of bioactive compounds from mussel by-products such as polysaccharide, protein and peptide. Future research prospects of bioactive compounds from mussel by-products are also outlined.

Hyriopsiscumingii; bioactivity; polysaccharide; antioxidant peptide

绍兴市大学生科技创新项目(编号：JYSXKC1601)；长沙理工大学湖南省水生资源食品加工工程技术研究中心开放基金资助项目(编号：2015GCZX05)；浙江农林大学暨阳学院2014年科研发展基金项目(编号：JYMS1409)

董烨，女，浙江农林大学暨阳学院在读本科生。

王贺(1983—)，男，浙江农林大学暨阳学院讲师，博士。 E-mail:wh2989@zafu.edu.cn

2017—06—14

10.13652/j.issn.1003-5788.2017.07.044