[精选]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主要内容l l活性肽分布、活性功能、制法及应用l l牛磺酸分布、活性功能、制法及应用l l鲎试剂及鲎素分布、活性功能、制法及应用l l n-3多不饱和脂肪酸分布、活性功能、制法及应用l l甲壳质及其衍生物分布、活性功能、制法及应用l l抗肿瘤活性物质分布、活性功能、制法及应用目标要求l l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（low density lipoprotein）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（high density lipoprotein）结合紧密，体积小。1、高不饱和脂肪酸HUFA 2、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NaOH or KOH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pr fat→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—5h 65—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。