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本文聚焦渔业副产品,其富含生物活性化合物(如多不饱和脂肪酸、生物活性肽等),可提取用于生产高附加值产品,具有减少污染、促进经济等优势。文中详细阐述了从渔业副产品中提取各类化合物的方法,以及脂质体系统对这些化合物的封装作用,为渔业可持续发展提供参考。
1. 引言
近年来,多种疾病高发,人们对健康食品需求增加,海洋资源因富含多种健康促进化合物备受关注。渔业生产会产生大量废弃物,其中蕴含丰富生物活性化合物,若能回收利用,可生产高附加值产品,提升渔业效益,减少环境污染。但这些化合物存在稳定性差等问题,限制了其在医药和食品领域的应用,而脂质体封装技术有望解决这些难题。
2. 糖胺聚糖和透明质酸
糖胺聚糖(GAGs)是广泛分布于动物组织的多糖,分为四类,在结缔组织中发挥结构作用,还参与多种生理过程。透明质酸(HA)作为非硫酸化 GAG,具有生物相容性、无毒性等特点,在眼科、皮肤科等领域应用广泛。传统 HA 来源存在病原体和免疫原风险,鱼类眼球、肝脏和软骨等部位富含 HA,是经济且安全的新来源。研究发现,从尼罗罗非鱼眼球和蓝鳍金枪鱼玻璃体中提取的 HA 具有良好特性,如尼罗罗非鱼眼球提取的 HA 热稳定性好、非细胞毒性,蓝鳍金枪鱼玻璃体提取的 HA 具有抗氧化、抗炎和抗伤害感受活性。
3. 蛋白质
水产资源及其副产品是优质蛋白质来源,鱼类副产品蛋白质含量达 8 - 35%。肌肉蛋白分为肌原纤维蛋白、肌浆蛋白和基质蛋白,各有不同的溶解性和功能。从海洋来源提取的蛋白质具有多种功能和生物活性,如 Prevagen? 可预防痴呆和阿尔茨海默病。pH shift 法是常用的蛋白质提取方法,研究显示,用该方法从海鲷和三文鱼骨头提取蛋白质,三文鱼骨头蛋白质产量更高,且提取的蛋白质具有良好生物相容性;从鲣鱼内脏提取的蛋白质纯度可达 87.5%。
4. 鱼油和 ω - 3(ω3)
ω - 3 脂肪酸对人体健康有益,可促进婴儿大脑发育、保护神经系统、降低心血管疾病风险、具有抗炎和潜在抗癌作用。其主要来源包括坚果、油籽和油性鱼类。鱼油是长链多不饱和脂肪酸(PUFAs)的主要来源,目前从渔业资源提取鱼油的方法有多种,有机溶剂提取法存在诸多弊端,酶辅助提取和超临界二氧化碳萃取等绿色方法逐渐受到关注,它们具有环保、能保留 PUFAs 等优点。
5. 蛋白质水解物和生物活性肽
蛋白质不仅是营养物质,还可释放生物活性肽影响人体健康。鱼类和水产养殖副产品是生物活性肽的重要来源,这些肽具有抗氧化、抗癌、抗菌等多种健康益处。生产生物活性肽的方法有化学合成、微生物发酵和酶水解等,酶水解法因条件温和、易于控制等优势应用广泛;微生物发酵法利用微生物水解蛋白质生产生物活性肽,乳酸菌(LAB)是常用微生物,具有安全、环保等优点。不同酶对蛋白质水解物的生物活性有显著影响,研究表明,丝氨酸型内切蛋白酶可提高蛋白质提取率,并赋予水解物抗氧化和降压活性;不同水解方法会影响氨基酸释放和水解物特性,内源酶在水解过程中发挥重要作用。
6. 癌症
癌症是全球健康难题,化疗和手术等传统癌症治疗方法存在局限性。从天然资源中寻找安全有效的抗癌药物成为研究热点,渔业资源及其副产品中的生物活性肽具有抗癌潜力。生物活性肽通过多种机制发挥抗癌作用,如诱导癌细胞凋亡、破坏细胞膜等。研究发现,鲣鱼内脏蛋白水解物对乳腺癌细胞具有细胞毒性,低分子量生物活性肽抗癌效果更好,且氨基酸组成影响其抗癌活性,N 端含疏水氨基酸可增强抗癌作用 。
7. 封装
封装技术可提高生物活性化合物的稳定性、溶解性并控制其释放,脂质体系统是常用的封装方法。脂质体是由磷脂双分子层构成的球形小泡,可包裹亲水性和亲脂性化合物,具有生物相容性和低毒性。薄膜水化法是实验室制备脂质体的常用方法,多种研究利用脂质体封装鱼类和水产资源中的生物活性化合物,如彩虹鳟鱼皮肤抗氧化肽、虾废弃物蛋白水解物等,均取得了较高的封装效率和稳定性。不过,脂质体技术在商业生产中存在一些挑战,如生产过程耗时、使用有机溶剂、产品异质性等,且纳米脂质体在食品应用中可能出现聚集、泄漏和潜在毒性问题,需要进一步研究其安全性和有效性。
8. 结论
人们对功能性健康食品需求增长,鱼类和水产资源及其副产品富含生物活性化合物,提取这些化合物是可持续发展的途径,具有多种优势。脂质体系统适合封装渔业生物活性化合物,可保护其免受不良环境影响并控制释放。但目前仍需进一步研究以确定高效的生物活性化合物海洋来源、优化提取和纯化方法,同时开展临床研究评估这些化合物和脂质体载体的治疗效果、每日摄入量及安全性,为生产有益健康的功能性食品提供依据。