综述：葫芦科水果副产品作为潜在反刍动物肉嫩化剂的生物价值评估：范围综述与过程概念框架

这篇综述系统探讨了葫芦科（Cucurbitaceae）水果副产品（CFBs）中丝氨酸蛋白酶（如cucumisin）作为天然肉嫩化剂的潜力，对比传统半胱氨酸蛋白酶（如papain、bromelain）在热带反刍动物肉（如牛肉、山羊肉）加工中的优势，包括更广的pH/温度稳定性（pH 4-11，耐85°C）和胶原降解活性，并提出了从提取纯化到产业应用的生物价值评估框架（SDG 12.3/12.5）。

　　

引言

肉嫩度是影响消费者接受度和溢价支付的关键因素，尤其对于热带地区老龄反刍动物（>3岁）的肉，因其高含量热不溶性胶原蛋白（thermo-insoluble collagen）导致质地坚韧。传统嫩化方法如机械处理或化学添加剂存在健康风险，而植物源性半胱氨酸蛋白酶（如木瓜中的papain）易导致过度嫩化和异味。葫芦科水果副产品（CFBs）中富含的丝氨酸蛋白酶（如cucumisin）因其卓越的氧化稳定性和底物特异性（EC 3.4.21.25），成为新兴解决方案。

葫芦科丝氨酸蛋白酶的潜力

分布与特性：葫芦科（含西瓜Citrullus lanatus、黄瓜Cucumis sativus等）是热带最丰富的植物家族之一，其果实加工产生的副产物（种子、果皮）占果实重量的25-70%，年产量达5700万吨。研究表明，从甜瓜（Cucumis melo var. Prince）提取的cucumisin在pH 10.5和70°C下仍保持活性，且能高效降解肌原纤维蛋白和胶原三螺旋结构。

作用机制：与依赖半胱氨酸残基的papain不同，cucumisin通过丝氨酸-组氨酸-天冬氨酸催化三联体（Ser-His-Asp）靶向切割肽键，尤其对长链脂肪族底物（如Bz-Tyr-OEt）表现出高特异性。体外实验显示，Cucumis trigonus提取物可使水牛肉的剪切力降低45%，胶原溶解度提升92%（Naveena et al., 2004）。

应用挑战与解决方案

技术瓶颈：野生葫芦科品种的季节性分布和蛋白酶提取成本（如需CM-Sepharose色谱纯化）限制了规模化应用。此外，苦味品种中的葫芦素（cucurbitacins）可能引发毒性，需通过品种筛选（如白瓤冬瓜Benincasa hispida）和毒性测试规避。

创新框架：作者提出分阶段生物价值评估流程：

1. 1.

   原料处理：果实采收后4°C冷链运输，冻干粉碎；

2. 2.

   酶提纯：采用三相分配（TPP）或生物沉淀法（如κ-卡拉胶）提升得率；

3. 3.

   安全性验证：通过LC-MS/MS鉴定过敏原（如Cuc m 3片段）；

4. 4.

   产业转化：注射法（0.5-3%浓度）较浸泡法更均匀渗透肌肉组织。

未来展望

需跨学科合作优化低成本提取技术（如超声波辅助水提），并开展消费者教育以推广"清洁标签"肉制品。该方向契合联合国可持续发展目标（SDG 2.1/12.5），有望实现农业废弃物增值与肉品品质提升的双赢。