第五章水产原料中的生物活性物质.docx

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第五章水产原料中的生物活性物质

第五章水产原料中的生物活性物质

主要内容

●●      活性肽分布、活性功能、制法及应用

●●      牛磺酸分布、活性功能、制法及应用

●●      鲎试剂及鲎素分布、活性功能、制法及应用

●●      n-3多不饱和脂肪酸分布、活性功能、制法及应用

●●      甲壳质及其衍生物分布、活性功能、制法及应用

●●      抗肿瘤活性物质分布、活性功能、制法及应用

目标要求

●●      掌握活性肽、牛磺酸、鲎试剂及鲎素、n-3多不饱和脂肪酸、甲壳质及其衍生物、抗肿瘤活性物质分等的分布、活性功能、制法及应用

建议学时4学时

海洋生物有环境的特异性，决定了其特殊的结构和奇妙的生理功能，体内能够生成多种多样的化合物。

这些化合具有的多种生理性功能或药效作用。

如牛磺酸、EPA、PHA等。

第一节活性肽

一、活性肽

由数个Aa结合成为低肽，低肽具有比Aa更好的消化吸收功能，其营养和生理效果更为优越。

如促钙吸收肽、降血无肽、降血脂肽、免疫调节肽等。

功能肽的制备涉及到酶的选择性、活力、酶时终点、酶时液中肽类的确认、混合物的近代分离技术，最终是其功能性评价，因此，活性肽的研究开发周期长、投入大。

（一）降血无肽

1、功能机理：

血管紧张素转化酶（ECA），是一种糖蛋白，Y，使末梢血管收缩导致血质升高能使血管紧张素X转化成为血管紧张素,降血无肽正是通过换仰制ACE的活性来体现降血质功能的.

2、分离方法:

从食品Pr是通过降质的方法获得仰制ACE的活性肽,由体内蛋白酶在温度条件下水体Pr面获得,食用安全性极高.面且,突出的优点是对血质正常的人无降血质作用.

3、种类：

鱼贝类中被证实具有降血质功能的活性肽有：

来自沙丁鱼的C8肽、Cn肽。

从南极磷虾脱脂蛋白中分离得到的C3肽。

金梭鱼中得到C8肽。

从大马哈鱼头部提取降血质的保健药品素食品。

二、天然存在活性肽

天然存在于鱼贝类组织中的肽类只有三肽的胱药肽、鹅肌肽、鲸肌肽等。

各胱药肽是种特殊的Aa衍生物，又是含有疏基前三肽，在生物体内有着重要的生理功能:

1、作为生毒剂，不用于丙烯醋、氟化物、CO、重金黄色属及有机溶剂的体毒上。

2、作为自由基清降剂，可保护细胞膜，使之免遭氧化肽破坏，防止红cell溶血及促进高铁血红蛋白的还原。

3、对放射性药物，放射线or由于肿瘤药物所引起的白cell减少等症状能起到保护作用。

4、能够纠正乙胆大碱酯酶的不平衡，起到抗过敏作用。

5、对缺氧血症、恶心以及肝脏疾病所引起的不适具有缓其作用。

6、可防止皮肤老化及色素沉着，减少黑色素的形成，改善皮肤抗氧化能力并使皮肤产生光泽。

7、治疗眼角膜病

8、改善性功能

发展：

近体从黑斑海兔等数种海产腹足类分离生具有诱发产卵活性的G-9肽及C27-34；并从海兔、海绵等中分离出具有强力抗肿瘤活性的肽（截尾海兔肽、膜海鞍肽AE等）；从海绵中提取70多种肽类均具有显著的抗菌、抗癌活性，其中大部分为环肽与脂肪，分子富含特殊的Aa（养羚基Aa、又一酮基Aa烯键、炔键等）；从藻类中也发现了一此具有抗菌、抗癌活性的环肽、C18肽等。

第二节牛磺酸

一、理化特性

又一氨基乙磺酸、分子式、MH2-CH2-CH2-SO3H

物性：

燃点305℃—310℃；纯口品为无色or白色结晶，无臭；化学性质稳定，溶于水及酒精、极性溶剂，不溶于乙醚等有机溶剂，是种含硫的非蛋白Aa，有体内以游离状态存在，有友参与体内蛋白的生物合成。

二、牛磺酸的生理功能

体内合成牛磺酸的半胱氨酸亚硫酸羧酶（CSAD）活时较低，主要依靠摄取食物中的Tau来满足机体内需要。

Tau对维持人体正常的生理功能具有以下主要作用：

1、促进婴幼儿脑组织和智力发育。

Tau在新生儿大脑发育中起重要作用（幼小动和脑中Tau远高于成体），目时，新生儿体内合成Tau的酶CSAD尚不成熟，活性较低，更有赖于从food中获取牛磺酸（人及三哺乳类动物初乳中牛磺酸含量高于成熟乳）；牛磺酸与幼儿、胎儿的中枢神精系统及视网膜等的发育有着密切的关系，长期单纯的牛奶喂养，易造成Tau缺乏。

2、提高神经传导和视觉机解。

猫的饵料中若缺少Tau，会导致其视网膜变性，长期缺乏，终至失明。

老鼠体内含有丰富的Tau，所以猫头鹰要捕食老鼠，婴儿若缺乏Tau也会发生视网膜功能紊乱与生长、智力发育迟缓。

3、防止心血管病。

Tau在循环系统中可抑制血小板凝集，降低血脂，保持人体正常血压和防止动脉硬化；对降低血液中胆固醇含量有特殊疗效，可防治眼结。

4、改善内分泌状态，增强人体免疫力。

Tau能促进重体激素分泌，活化胰腺功能，从面改善机体内分泌系统的状态，有益机体代谢；具有促进机体免疫力的增长作用。

5、其他：

Tau还是人体肠道内双杆菌的促生长因子，优化肠道内细菌群结构，还具有抗氧化作用。

它解在cell内预防Hclo及其他氧化剂对cell成分的氧破坏，降低许多药物的毒副作用。

三、Tau在海洋生物中的分布及应用

鱼贝类中的含量：

表1-2-1

贝类、鱿鱼、章鱼、甲壳类的Tau含量较高，虽然鱿鱼、章鱼、虾蟹类的胆固醇含量较高，但是Tau具有降低低密度脂蛋白（LDL）、增加高密度脂蛋白（HDL）和中性脂肪的作用，从面防止动脉硬化，起降低血压的作用。

贝类特别是马氏殊因贝内牡蛎中的Tau含量较高，按干基计，前后为7.2%，后者为5.1%，珍珠的主要药效成分就是牛磺酸。

应用：

在治疗病毒性肝炎和功能性子宫出血方面得到临床应用。

日本用牡蛎内提取液粉末治疗精神分裂症患者。

在老年保健方面，海洋生物中富含的Tau又作为一种抗智力衰退、抗疲劳、溶剂强身的有效成分使用。

四、Tau的制备

方法：

酶法和合成法。

Tau是半胱氨酸的代谢产物（SH-CH2-CH2（NH2）-COOH）以游离状态存在，生与pr的生物合成。

毛发含14%胱氨酸酸体胱氨酸（2.5%-9%）RSH（各胱甘肽）半胱氨。

合成法：

2—氨基乙醇与硫酸脂化（or溴化）后加SO3还还原。

酶法提取Tau，由鱼、贝类软体动物的肉中提取，扇贝边是提取Tau的良好材料。

方法：

①将扇贝边清冼干净，冻存，用时直接解冻，勿冼，以防对冻时引起汁液损失。

②将近扇贝边粗碎后，用水抽提其中的Aa，粗滤去杂质，洗滤液备用。

③将扇贝边进一步破碎，过滤，除去固形物，得滤液。

④将上述两部分滤液混合，加入1%—2%的活性炭脱色，过滤，得无色透明液。

⑤将脱色液经过离子交换柱后，真空浓缩，冷却结晶，即得较Tau的。

第三节鲎试剂及其鲎素

一、鲎的种类

1、美洲鲎属：

美洲鲎（一种）

2、东方鲎属：

东方鲎（中国鲎）

南方鲎

黄鲎

3、蝎鲎属：

圆尾鲎

二、鲎试剂（鲎变形cell溶生物）

制备方法：

用无苗法采集鲎血，离心分离血球和血浆，去掉血浆，低渗破裂血细胞，最终添加辅助剂而得。

鲎变形cell终时物遇内毒素能迅速形成凝胶。

原理：

把体检物加入一定量鲎试剂，CAL遇内毒素能够迅速形成凝胶，要据鲎试剂产生凝胶与否来检测体检物的内毒素存在与否。

特点：

灵敏、快速、简便、重复性好的特点。

生产规模：

美国食品药品管理局（FDA）于1973年11月将鲎试剂列为许可生物制品。

目前，我国厦门、湛江等地已建有专门生产鲎试剂的工厂。

分布：

鲎血cell含两种颗粒，体积大而电镜下密度较小的大颗粒和体积面电镜下密度大的小颗粒，鲎试剂分布在大颗粒上。

内毒素与鲎试剂的基本凝固反应机制：

内毒素与因子C（凝集启动因子）作用，启动整个凝集反应。

三、鲎素

分布：

鲎素类抗菌肽存在于体积小而电镜下密度大的颗粒中。

作用：

鲎素有抗凝血作用，对真茵有抗性，对流感病毒A、口腔泡疹病毒有抗性，对获得性免疫缺陷综合病毒（HZV）有抗性。

特点：

在低PH高温下是相当稳定的。

第四节n—3多不饱和脂肪酸（PUFA）

一、结构式

二、EPA、DHA的生理活性

1、心血管疾病

EPA具有升高高密度脂蛋白（HDL）和降低低密度脂蛋白（LDL）作用，具有抗血拴及扩张血管的活性。

LDL（lowdensitylipoprotein）含量高,易粘附在血管壁上,通道小,血压高,且血管壁得不到足够营养——动脉粥样硬化，若粘附在血管上的LDL人一块掉下来，堵塞管道——血栓。

LDL：

1、甘油三酸酯2、胆固醇（松散网状形状）

HDL（highdensitylipoprotein）结合紧密，体积小。

1、高不饱和脂肪酸HUFA2、磷脂（能部掉积聚在血管壁上的LDL）

进口的鱼EPA＞DHA

国产的DHA＞EPA

2、炎症疾病。

补充鱼的food可减轻胶原所致关节炎的症状，减少前列腺素类的合成和血管（cell）脂质氧化酶产物，调节cell多种活性因子，鱼油有显著的抗皮炎作用，使银屑病的发病率降低。

3、抑癌作用。

EPA和DHA通过改变细胞膜的流动性及其化膜性质，促进cell代谢和修复，阻止肿瘤cell的异常增生，从面起到抱癌作用。

4、神经系统。

DHA是构成脑磷脂的必要脂肪酸，它与脑cell的功能密切相关，DHA能增强记忆力，防止老年性癌呆症方面得到应用。

三、EPA、DHA在鱼贝类的分布

EPA、DHA在低温下呈液状，一般冷水性鱼贝类中的含量较高。

沙丁钱油，狭肝油中EPA含量高于DHA，其他鱼种一般DHA含量高于EPA，是洄游性鱼类如金枪鱼类的DHA含量高达20%—40%左右。

贝类中除扇贝和缢蛏之外，均FPA含量高于DHA，而螺旋藻、小球藻EPA含量高达30%以上，远高于DHA。

大型洄游性鱼类（金枪鱼、鱼坚鱼）眼窝脂肪中含有高浓度的DHA，高达30%—40%而相对EPA含量低，5%—1%左右。

四、EPA、DHA在food上的应用

因EPA、DHA双键多，在光、热、氧化化剂作用下，极易氧化，因此将其添加剂food中时，首先必须做好防止其氧化，一般常用的是加入天然抗氧化剂VE和几茶素or部氮气等。

第五节甲壳质及其衍生物

一、结构

甲壳质：

N—乙酰—D—葡萄糖胺为单体，以糖苷键（B1→4）结合聚糖分子式（C8H13O5N）n

甲壳胺：

甲壳质的脱乙酰产物，脱乙酰度在80%以上。

将甲壳质放入浓度40%—60%的NaOHorKOH溶液中，加热到100℃—180℃，脱去酰基得到甲壳胺。

二、化学性质

甲壳质：

①不溶于水、稀酸、稀碱及醇、醚等有机溶剂，且对氧化剂也比较稳定。

②主链水生（HCL溶液100℃F）→G胺盐酸盐。

③脱乙酰基反应（40%—60%NaOH溶液100℃—180℃）→甲壳胺。

④酰化反应。

与羧基化合物反应，其C3C6上的羟基（酯键结合）酰化，可制备许多有用的衍生物。

⑤羧甲基化反应。

在碱性溶液中与CH2COOH进行羧基化反应，得可溶性衍生物，反应点在C8上。

⑥羟乙基化的反应。

化碱性溶液中和坏氧乙烷反应得羟乙甲壳质，可溶于水。

⑦硫酸酯化反应。

甲壳质的羟基被取代生成硫酸，具有凝血作用。

⑧醛化、硝化、丙烯睛化、烷基化、脱氨等反应。

三、甲壳质的分布及其生理功能

分布：

水产动物的虾、蟹壳中甲壳质含量较多。

一般虾蟹壳中含25%—35%的pr，40%—45%的CaCO3和15%—20%的甲壳质。

海洋浮游生物是一类数量极大，个体很小，甲壳质含量较高的小生物，（南极磷虾和红蟹）。

生理功能：

①降低胆固醇。

便HDL增加LDL减少。

②调节肠内代谢。

肠内菌所产生的腐败物质中如粪便中NH3，萃酚、P—用酚、吲哚等是会癌、膀胱癌及肤癌等癌症的催化剂，摄入甲壳胺后，这些腐败物质明显减少。

③调节血压。

④抗菌性。

甲壳胺具有较强的抗真菌性，当甲壳胺温度达到100ug/ml时，即可表现出抗真菌性，且抗真菌性与甲壳胺颗粒的大小成反比。

聚合度降低，则甲壳胺所能抑制的真菌种类减少，但抑制不程度增强。

t聚度的甲壳胺具有最强的抗真菌性。

⑤甲壳与or甲壳胺的完全水生物D—G胺盐酸盐，多可作抗菌消炎药物，治疗骨关节病的药物。

四、甲壳素及其衍生物的生产及其用途

（一）甲壳素、甲壳胺的生产工艺。

虾蟹壳→捣碎→浸碱→水洗→浸酸→氧化脱色→水洗→还原→水洗→甲壳质（白色、不溶）→浓碱保温→水洗→脱水→甲壳胺

（二）操作要点。

工业生产：

前处理→脱钙→脱prfat→脱色→甲壳质→脱乙酰化→甲壳胺

1、前处理：

清理、烘晒、粉碎

2、脱钙：

①酸浸泡法②EDTA法

酸浸泡法：

效果取决于盐酸的浓度、盐酸与壳的比例、浸泡时间，一般盐酸浓度↑，脱钙效果↑，但甲壳质分子降体严重，且成本也高。

所以盐度浓度在0.52.5M;

时间:

浸泡时间↑脱钙越彻底,但分子量降体严重,且生产周期长。

所以t=1-10h为宜。

壳与酸的比例：

1：

5—1：

10（W/V），以淹没为宜。

温度：

20℃or更低些。

3、脱pr：

方法：

碱液消化法（E法有时在实验室用）

即：

将脱钙后的壳与一定浓度、一定温度下和一定比例的NaOH溶液在一起一定时间后，将其中的Pr消化下来的方法。

效果取决于碱液浓度、消化时间、处理温度、壳与碱液的比例，碱液浓度↑脱pr效果↑但会引起甲壳质的某些基团如—CH3COO的生离。

较长时间的消化各较高的消人温度也有些影响。

适宜的碱液浓度、消化时间和温度2—10%1—5h65—95℃。

壳与碱液用量之比：

1：

5—1：

10（W/V），以碱液测好淹没壳为限。

4、脱色：

方法：

①氧化法（用高锰酸钾or重铬酸备钾or双氧水，后通用草酸还原）②醚类（加冰乙酸）等有机溶剂温泡法脱色。

影响：

脱色处理既影响产品质量（分子量减小，粘度下降），又增加成本，应尽量避免。

注意：

脱Ca和脱pr可视具体情况进行一次or数次，若只进行一次，则可先进行脱钙处理，也可先脱pr，但实际生产中一般先进行脱钙处理，使壳软化，减少碱液用量，且更有利于脱色。

5、脱乙酰

方法：

将甲壳质与浓度NaOH溶液混合后在加热条件下反应一定时间，水冼反应产物至中性，并于燥即可得壳原糖（甲过胺）。

甲壳质脱乙酰处理的效果，甲壳胺的质量取决于NaOH溶液的浓度、碱处理时间，加热温度。

关键因素：

只有当碱液浓度起过40%后，才能使甲壳质转变成甲壳胺，随着碱浓度↑，脱乙酰速度↑，尤其在40%—45%范围内浓度增减1%都明显地影响脱乙酰的速度，但当碱液浓度超过45%时，影响减少且浓度增加，甲壳胺分子发生严重降体，产品粘度大为下降，成本增加，适宜的碱浓度在40%—50%之间。

温度升高，脱乙酰速度↑，分子降体速度↑，消耗能量↑，适宜温度80℃—100℃。

时间：

时间↑，脱乙酰度↑，但在碱液处理的最初几个小时内大部分乙酰基脱掉，此后的碱处理过程式中反有少数的乙酰基被脱去。

实验证明：

增加脱乙酰度，只能改变碱处理工艺，否则无论怎样延长时间（碱处理），也不能使乙酰基完全脱去，反而会使壳泉糖分子发生严重降体，粘度下降。

适宜的碱处理时间10—20h。

此外，甲壳质本身的性质（颗粒大小，分子量、粘度等）也影响甲壳胺的质量。

六、甲壳质、甲壳胺的性能指标及其测定

1、甲壳质的性能指标及其测定：

性能指标：

含水量、灰分、含N量、乙酰值、粘度及分子量。

一般情况下，甲壳质含水量高于10%，灰分低于1%，含N量接近618%—6.9%，粘度及分子量较大。

测定方法：

（1）乙酰值的测定：

酸碱滴定法

原理：

甲壳质与浓的强碱作用，乙酰基将水生成乙酸。

将乙酸与水的共沸混合物的形成蒸馏出业并收集起来，后用标准NaOH溶液滴定。

方法：

0.1g甲壳质与40ml，50%的NaOH溶液混合后加热回流1.5h，，将25ml的85%的H3PO4仔细地加入到蒸馏烧瓶中，混合物接着用准格罗分馏柱分馏。

当蒸馏瓶变干时，小心加入15ml热蒸馏水，整个分馏步骤要一直重复进行到250ml的馏出液被收集出来为止。

然后取25ml馏出液用0.01m标准NaOH溶液滴定,用酚肽作指示剂,用滤纸作还原试验。

每个样品重复测定2—3次。

（2）分子量的测定：

粘度法。

（3）粘度的测定：

用旋转粘度计测定，即先将甲壳质配成1%的均匀溶液，然后用合适的转子进行测定，读出or换算出结果。

（4）含氮量的测定：

凯氏定氮法。

（5）含水量的测定：

常压干燥法。

（6）灰分的测定：

灼烧法。

2、壳聚糖的性能指标及测定：

性能指标：

含H2O量＜10%灰分＜1%脱乙酰度＞80%

粘度＞100cps分子量＞105道尔顿

测定：

脱乙酰度在80%以上的甲壳质的解称作甲壳胺。

测脱乙酰度大小为其性指标。

方法：

胺体滴定法、电位滴定法、银量滴定法、苦味酸法、酸碱滴定法。

常用的是电位滴定法：

原理：

甲壳质中的—NH2可与HCL定量地结合，因此加入定量的过量标准HCL溶液于甲壳质中，待反应结束后用标准NaOH溶液测定剩余过量的HCL，即可还原出甲壳质—NH2含量。

（M1V1-M2V2）×100%

—NH2=

W

M1M2——标准HCL溶液的浓度及标准NaOH溶液浓度。

V1V2——标准盐酸体积及等当点时所消耗的标准NaOH体积。

W——样品重mg。

16—1—NH2的摩尔质量。

七、甲壳质及期衍生物的应用

1、在food工业的应用。

2、在农业方面的应用。

3、在日用化工方面的应用。

4、在医药的应用：

人工皮肤、抗凝血、制剂、伤口促愈、可吸收手术线，于药为缓释剂。

第六节抗肿瘤活性物质

一、藻类

1、鞭毛藻→amphidinolade的大环内酯物。

2、蓝藻（楼）→大环内醋物，scgtophgcin.B。

3、褐藻的海带、马尾藻、钥藻、串叶马尾藻提取的硫酸多糖。

4、绿藻（刺核藻）→G醛硫酸→对固瘤，既利氏瘤的腺水。

固形瘤抑抑制瘤有抑制效果。

5、狭叶海带，羽叶藻，海带→粗岩藻原糖。

二、海绵动物

软海绵→软海绵素类，臭达酸。

苔海绵→海绵内酯→很强的cell毒性。

三、腔肠动物

集少群海葵的烃性珊瑚虫→沙海葵素养。

四、软体及外肛动物

蓝藻→耳状截尾海兔→截尾海兔肽。

五、环节形动物及原素动物

加勒比海产→群体海→具有强有力的抗病毒作用和免疫抑制作用，已能进行人工合成。

第七节其他生理活性物质

一、抗炎症活性物质

帕劳率海绵→抗菌性物质（倍半萜类）

腔肠动物类→抗炎症（萜类）

二、抗心血管病活性物质

海藻的硫酸多糖，岩藻聚糖，长拉胶，和马尾藻聚糖，具有较强而持续的抗凝血作用和降低血液中的中性脂肪效果。

三、抗病毒、提高机体免疫力的生物多糖

海参→刺参多糖，绿藻→硫酸多糖，红藻、褐藻→大分子藻胶不是海参是种作用较强的免疫促进剂。

复习题

什么是海洋活性物质比较重要的几种海洋活性物质的提取制备方法，操作步聚和各步聚的技术重点。