《Food Chemistry》：Eggshell membrane peptides: From preparation and flavor modulation to Nano-delivery systems
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摘要蛋壳膜 (ESM) 是一种未被充分利用的禽类副产品（蛋白质含量>90%），代表了抗氧化肽的有前景来源，然而其价值化仍受限于较差的酶可及性、水解引起的异味以及低口服生物利用度。为推动 ESM 的利用，我们提出了一套综合策略。(i) 溶解 - 酶梯度处理已被证明可以破坏 ES
摘要 蛋壳膜 (ESM) 是一种未被充分利用的禽类副产品（蛋白质含量>90%），代表了抗氧化肽的有前景来源，然而其价值化仍受限于较差的酶可及性、水解引起的异味以及低口服生物利用度。为推动 ESM 的利用，我们提出了一套综合策略。(i) 溶解 - 酶梯度处理已被证明可以破坏 ESM 致密的纤维多孔结构，从而提高蛋白酶的可及性——这是基于现有实验证据得出的结论。(ii) 借鉴其他蛋白质水解物风味调节的见解，我们设想酶 - 微生物协同系统可以通过利用两种成分的互补优势，提供一种平衡的策略来协调水解效率和感官质量。(iii) 同样受肽递送进展的启发，我们推测化学修饰（如环化、PEG 化、脂肪酸酰化）可能改善肽的稳定性和膜渗透性，而纳米递送系统（如脂质体、聚合物纳米颗粒、纳米乳液）可以提供针对胃肠道降解的保护并促进肠道运输。通过连接预处理、水解、风味调节和递送，提出了一个综合框架，作为指导未来 ESM 肽开发向功能食品应用发展的前瞻性概念。
引言 全球家禽业每年产生超过 40 万吨蛋壳膜 (ESM) 作为加工副产品，目前只有不到 10% 被价值化 (Zhang et al., 2025)。这种严重的未充分利用并非源于缺乏内在价值，而是源于令人望而却步的结构和化学障碍，使得 ESM 难以进行传统加工。仅中国每年就贡献约 18 万吨 ESM 废物 (中华人民共和国国家统计局，2024)，然而其中大部分最终用于动物饲料和肥料等低价值应用。这与高纯度 ESM 衍生产品在全球市场上高达 200–800 美元/公斤的价格标签形成了鲜明对比。
ESM 含有超过 90% 的蛋白质，包含赖氨酸氧化酶 (LOX) 家族成员——主要是赖氨酸氧化酶样蛋白 2 (LOXL2)，以及经典的赖氨酸氧化酶 (LOX) (Ahmed et al., 2017)，以及富含半胱氨酸的 ESM 蛋白质 (CREMPs)、溶菌酶、胶原蛋白和一系列内源性生物活性肽。这些成分具有多种生物学功能——抗氧化活性、伤口愈合、抗菌效应 (Shi et al., 2021; Zhang et al., 2025)。ESM 的氨基酸组成也很独特：富含芳香族残基（酪氨酸、苯丙氨酸）、含硫氨基酸（半胱氨酸、甲硫氨酸）和碱性氨基酸（组氨酸、赖氨酸、精氨酸）(Nakano et al., 2003)。已知这些是抗氧化肽的关键结构决定因素，赋予它们自由基清除和金属螯合能力 (Sarmadi & Ismail, 2010)。确实，越来越多的证据表明，酶法生产的 ESM 衍生肽在体外和细胞实验中表现出强烈的抗氧化活性，堪比——甚至按某些指标超越——谷胱甘肽和维生素 C (Cai et al., 2025; Zhu et al., 2022a)。
尽管前景广阔，ESM 转化为功能性肽产品受到三个相互叠加的系统性瓶颈的阻碍 (图 1)。第一个瓶颈是结构性的：由 LOXL2 介导的共价交联和二硫键稳定的致密纤维多孔网络 (Shi et al., 2021)，严重限制了蛋白酶的可及性，从而从根本上限制了肽的产量。第二个瓶颈直接源于克服第一个瓶颈的努力：拆卸这种结构所需的剧烈水解条件不可避免地暴露出疏水性和含硫残基，产生损害消费者接受度的苦味异味——这是工艺本身固有的“活性 - 风味”悖论。第三个瓶颈涉及生物利用度：即使成功生成了高活性肽，合适的递送系统仍然开发不足。在没有它们的情况下，肽仅保留理论上的生物可及性；在实践中，它们在胃肠道中发生广泛降解并表现出吸收不良 (Wang et al., 2026; Baral et al., 2025)。
至关重要的是，这三个瓶颈不是可以并行解决的独立挑战。我们认为每个阶段的决定都会向下游传播后果——例如，预处理条件可能会通过控制水解过程中释放哪些肽片段来影响后续的风味特征，而所得肽池的物理化学性质（疏水性、电荷分布、分子量）很可能决定纳米递送系统内的封装效率和释放动力学。然而，我们强调此类因果联系的直接实验证据仍然稀少，阐明这些阶段间的依赖性构成了一项关键的研究优先事项。据我们所知，尚无现有综述在统一框架内解决这些瓶颈。在这里我们提出了一个综合框架——涵盖预处理、酶解、风味调节和递送增强 (图 2)——明确协调单元操作，而不是单独优化每一个。我们指出，这些阶段建立在不等重的证据基础上：梯度预处理已在 ESM 系统中得到实验验证，而酶 - 微生物协同加工和脂质基纳米载体仍然是来自相关领域的概念外推，有待直接验证。通过明确区分 ESM 特异性证据和推断方法，本综述提供了一条路线图，用于将 ESM 价值化从低价值处理提升到高价值功能应用，同时为家禽加工产业提供理论基础。
使用 Web of Science、PubMed、Scopus、中国国家知识基础设施 (CNKI) 和 PubMed 搜索门户进行了系统文献检索 (
https://www.citexs.com/pubmed )。对出版日期没有限制。搜索使用了以下关键词的组合：蛋壳膜、抗氧化肽、酶解、微生物发酵、苦味、异味缓解和纳米递送系统。包括英文和中文的同行评审研究文章和综述论文；排除了会议摘要、专利和非同行评审材料。还筛选了检索到的文章的参考文献列表，以识别额外的相关研究。
章节摘要 结构屏障形成机制 使 ESM 成为生物活性肽有吸引力来源的相同特征——其致密的胶原蛋白 - 角蛋白网络和高二硫键含量——也构成了最大的挑战。在没有预处理的情况下，传统水解仅产生 4.38% 的蛋白质水解度 (Zhu et al., 2022b)，这种限制归因于膜的化学组成和物理结构造成的“双重屏障”。理解这一悖论的机制基础是设计的第一步
ESM 衍生抗氧化肽的酶法制备 第 2 节解决了使不溶性 ESM 可被蛋白酶接触的挑战，本节考察水解步骤本身——具体来说，肽键的选择性断裂如何释放生物活性片段。针对 ESM 已探索了三种酶法策略：单蛋白酶水解、多蛋白酶顺序水解和微生物发酵（一种无酶的替代方法）。表 1 提供了它们性能的比较总结。
ESM 衍生肽中异味的分子起源 如第 1 节所述，ESM 衍生肽表现出强烈的抗氧化活性，主要是因为它们分子量低 (<3 kDa) 且富含疏水性和含硫氨基酸。然而，这些相同的结构特征——活性所必需的——也导致了不良风味。苦味，一个关键的风味挑战，不仅由疏水氨基酸含量控制；它还受序列长度、疏水残基的位置、性质的影响
口服肽递送的生理屏障 即使 ESM 衍生肽被成功赋予高活性和适口性，仍有第三个障碍：人体胃肠道。口服给药是递送功能性肽的首选途径，但它面临多重生理屏障。治疗肽的口服生物利用度通常低于 1%——通常不到 0.1% (Wang et al., 2026; Baral et al., 2025)。
一旦摄入，肽必须穿过三个连续障碍：酶在体内的降解
未来展望和研究方向 本综述追溯了整个过程——从作为顽固副产品的 ESM 到功能性抗氧化肽的来源——涵盖结构破坏、酶法制备、风味修复和生物活性保护。尽管取得了显著进展，几个瓶颈继续阻碍向工业应用的转化。未来工作应沿三个相互联系的前沿推进：过程精度、递送适应性和数据驱动智能。其中，最
CRediT 作者贡献声明 Jun Sun: 写作 - 初稿，方法论，概念化。 Xiaoyu Lv: 调查，概念化。 Miaomiao Zhang: 验证，调查。 Bin Xu: 写作 - 审查与编辑，监督，资源。
资助 这项研究未收到公共、商业或非营利部门资助机构的任何特定拨款。
未引用参考文献 Baral and Choi, 2025
Zhu et al., 2022
Zhu et al., 2022
竞争利益声明 作者声明，他们没有已知的竞争财务利益或个人关系，这些可能被认为影响了本论文中报道的工作。
Jun Sun|Xiaoyu Lv|Miaomiao Zhang|Bin Xu
