南极磷虾蛋白的研究进展

刘志东，王鲁民，陈雪忠*，汪一红，黄洪亮，曲映红，汪雯瀚，马庆保,，戚亭,，燕梦雅,

1(中国水产科学研究院 东海水产研究所，上海, 200090) 2(上海海洋大学食品学院，上海,201306) 3(上海市农业科学院食用菌研究所，上海, 201403) 4(上海理工大学 医疗器械与食品学院，上海, 200093)

南极磷虾蛋白的研究进展

刘志东1，王鲁民1，陈雪忠1*，汪一红1，黄洪亮1，曲映红2，汪雯瀚3，马庆保1,2，戚亭1,3，燕梦雅1,3

1(中国水产科学研究院 东海水产研究所，上海, 200090) 2(上海海洋大学食品学院，上海,201306) 3(上海市农业科学院食用菌研究所，上海, 201403) 4(上海理工大学 医疗器械与食品学院，上海, 200093)

南极磷虾蛋白作为一种生物资源量巨大的优质蛋白来源受到广泛关注。该文综述了南极磷虾蛋白的组成、制备、营养、安全与功能特性；介绍了南极磷虾蛋白及其衍生产品开发利用的现状和存在的主要问题；展望了南极磷虾蛋白的未来发展方向和应用前景。

南极磷虾；蛋白质；制备；安全；功能特性；生物活性

南极磷虾属于节肢动物门(Arthropoda)，甲壳动物纲(Crustacea)，磷虾目(Euphausiacea)，磷虾科(Euphausiidae)，磷虾属(Euphausia)，磷虾种(Euphausiasuperb)。一般将生活在南纬50°以南环南极海域的磷虾统称为南极磷虾，但通常所讲的南极磷虾指的是南极大磷虾(EuphausiaSuperba Dana)。南极磷虾生物资源量约为1.25～7.5亿t，但目前处于尚未充分开发利用的状态[1-2]。因此，南极磷虾被认为是地球上最大，也是最后一个潜在动物性蛋白资源库。随着全球人口的刚性增加，食物短缺、尤其是优质动物性蛋白短缺的矛盾将日益突出。为了应对人口增加产生的食物和营养需求，开发新的蛋白资源或者加强现有蛋白资源利用的深度挖掘迫在眉睫。国外关于南极磷虾蛋白的基础研究和应用研究取得了积极进展，但是也存在着研究相对分散的问题[3-4]。我国南极磷虾蛋白的相关研究刚刚起步，对于南极磷虾蛋白的认知还亟待深入。因此，系统地总结南极磷虾蛋白的相关研究，对于丰富我国优质动物性蛋白资源供应和开发利用南极海洋生物资源均具有重要的意义。本文综述了南极磷虾蛋白研究的进展，以期为南极磷虾蛋白资源的开发和利用提供参考。

1 南极磷虾蛋白的含量及组成

南极磷虾蛋白的化学组成及蛋白含量见表1～表3。

表1 南极磷虾的化学组成[4] 单位：%

研究表明，南极磷虾蛋白含有8种人体必需的氨基酸，并满足FAO/WHO/UNU规定的成人和婴儿需要量(尽管亮氨酸，色氨酸和组氨酸的含量略低)。南极磷虾蛋白中必需氨基酸的含量和评分(0.85～1.00)低于参考蛋白(鸡蛋蛋白的氨基酸评分为1.21)，但是高于FAO/WHO推荐的理想蛋白模型，南极磷虾蛋白的生物价高于牛乳蛋白(如酪蛋白)和其他动物性蛋白，但低于鸡蛋蛋白[4]。

表2 南极磷虾肉蛋白含量[4] 单位：mgN/g

表3 南极磷虾水溶性和盐溶性蛋白含量[4] 单位：%

注：a水溶性蛋白采用磷酸缓冲液提取(15.5 mmol/L Na2HPO4+3.38 mA/KH2PO4, pH 7.5,I = 0.05);b盐溶性蛋白采用磷酸缓冲溶液提取(0.45 A/KC1，pH 7.3, I = 0.5)。

研究表明，南极磷虾肉中的蛋白约占完整南极磷虾蛋白的41%，这表明约有50%的南极磷虾蛋白在去除甲壳和内脏器官的过程中失去。南极磷虾肉中约有80%的氮化合物是蛋白氮，肌原纤维蛋白约占总蛋白的60%～70%。南极磷虾肌原纤维蛋白主要由肌球蛋白，肌动蛋白和副肌球蛋白，与其他无脊椎动物的肌肉组成相似[4]。

研究发现，南极磷虾富含谷氨酸、天门冬氨酸、甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸和苏氨酸等呈味氨基酸，支链氨基酸(缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸)和芳香族氨基酸(苯丙氨酸和酪氨酸)(见表4)。南极磷虾氨基酸的支/芳值为2.14，接近正常人的水平(支/芳值为3～3.5)[5]。因此，南极磷虾蛋白是一种完全蛋白。此外，研究还发现南极磷虾蛋白的含量和氨基酸组成主要取决于南极磷虾捕获的时间，海域，生长阶段，性别以及处理和贮存方式等[3]。

2 南极磷虾蛋白的营养特性

南极磷虾蛋白来源的独特性赋予了其特殊的营养特性。蛋白质的营养价值表征指标主要包括蛋白质的氨基酸组成、消化率、生物价、净蛋白利用率、生物利用度和蛋白质功效比值等(见表5和表6)。假定全鸡蛋蛋白的营养价值为100，煮熟南极磷虾和酪蛋白相对蛋白营养价值分别为87.4和77.6，南极磷虾蛋白的值略高于酪蛋白[4]。尽管南极磷虾蛋白的苏氨酸，亮氨酸，赖氨酸和含硫氨基酸(甲硫氨酸和半胱氨酸)含量高于酪蛋白，但仍低于乳清蛋白浓缩物。由于含硫氨基酸参与DNA的转录和RNA的翻译，能够在减少心血管疾病，痴呆和肝硬化，调节机体免疫代谢方面发挥作用[8-9]。

表4 南极磷虾蛋白的氨基酸组成[4]

表5 南极磷虾蛋白营养价值评价[13]

表6 南极磷虾(脱脂)蛋白的效率比和生物价[4]

注：PER，蛋白效率比；NPR，净蛋白率；BV，生物价；NPU，净蛋白利用率。

深入研究发现，蛋白质的动物体内实验提供了比体外评价更精确的评价结果，因为后者通常不涉及蛋白的消化和吸收。GIGLIOTTI等[10]分别采用酪蛋白和南极磷虾蛋白饲喂大鼠。结果表明，二者具有相近的消化率、蛋白消化率校正后的氨基酸分数(PDCAAS)和蛋白效率比(PER)分数；但与酪蛋白相比，南极磷虾蛋白的生物价(BV)和净蛋白利用度(NPU)值略低，也更能够促进雌性，幼年小鼠的生长。但NPU和BV评价也存在局限性，二者不能表征蛋白中的必需氨基酸含量。此外，南极磷虾蛋白饲喂大鼠时，大鼠体内氮贮留量较低，这可能是因为受到南极磷虾蛋白中DL-甲硫氨酸的限制。因此，可以通过向南极磷虾蛋白中添加DL-甲硫氨酸提高蛋白的品质。IWANTANI等[11]采用完整南极磷虾和鸡蛋蛋白饲喂大鼠。结果表明，饲喂南极磷虾组大鼠体重较实验前减轻；饲喂南极磷虾组的蛋白利用率、生物价以及净蛋白利用度也低于饲喂鸡蛋蛋白组。他们认为南极磷虾蛋白消化率的降低可能是由于南极磷虾甲壳碎片的存在。因此，去除甲壳碎片是重要的，因为难以消化的多糖，如几丁质等会阻碍消化和吸收。SIDHU等[12]发现饲喂南极磷虾蛋白与饲喂酪蛋白相比，二者在蛋白效率比方面相近；2组实验动物的体重、肝脏重和血液中血红蛋白的数量没有显著差异。TAMURA[4]以煮熟的南极磷虾或完整的鸡蛋为材料让成年男性进食21 d。研究发现，南极磷虾和鸡蛋蛋白的净蛋白利用率分别为55%和61%，这表明熟南极磷虾的蛋白利用率约为全鸡蛋蛋白的90%。因此，南极磷虾蛋白具有较高的营养价值。

3 南极磷虾蛋白的制备

由于南极磷虾独特的生物学特性，因此，开展南极磷虾蛋白制备技术(既有较高的提取率又能保持良好的功能和生物学性质)的研究尤为重要。目前，南极磷虾蛋白的制备技术主要包括碱溶酸沉技术，鱼糜加工技术，自溶技术，碱溶技术等及相关技术的联合使用等。

ISP(isoelectric solubilization/precipitation)技术是一种基于体系pH值变化影响等电行为的蛋白溶解和沉淀过程的蛋白提取技术，能够有效的保持分离蛋白的营养和功能性质。CHEN等[10]将ISP技术应用于南极磷虾蛋白的提取。尽管采用ISP技术能够从完整南极磷虾中提取功能性蛋白，但ISP技术只能提取部分水溶性的肌浆蛋白且主要取决于离子强度。CHEN等[14]研究发现,采用ISP技术提取蛋白(P<0.05)的必须氨基酸与非必须氨基酸含量较高，总必需氨基酸含量与总氨基酸含量之比也较整虾高。必需氨基酸含量约占总氨基酸的50%左右。选择极端的pH处理(pH 3，与pH12)能够获得最高的(P<0.05)必需氨基酸含量。所得南极磷虾蛋白的品质较高，其必需氨基酸含量满足FAO/WHO/UNU关于成人和婴幼儿的推荐量。此外，即使在加工前没有去除外壳，碱性条件比酸性条件能够更好地降低提取蛋白中的矿物质和脂质含量。因此，ISP技术能够影响南极磷虾蛋白的提取率、氨基酸组成和矿物元素含量(见表7)。

研究表明，采用ISP技术提取的南极磷虾浓缩蛋白得率大约为46%(以干基计)；冻干后的组分约为3.3%水分，77.7%粗蛋白，8.1%脂质和4.4%总灰分(以干基计)。与完整南极磷虾相比，ISP技术降低了南极磷虾蛋白中的总脂含量约33%，总灰分含量下降了约75%，而蛋白质含量则保持相对稳定。由于矿物元素主要集中在虾壳和附属物中。因此，灰分含量可以作为ISP技术提取南极磷虾蛋白质过程中，判断杂质分离程度的指标(见表8)。南极磷虾蛋白溶解阶段，无论pH值为多少，提取的南极磷虾蛋白中含有约5%的灰分，整虾中约为17%[15-16]。李芳等[17]以蛋白质溶解度和回收率为指标，探索了南极磷虾蛋白质在不同pH 条件下的溶出、解离与回收规律。研究发现，在pH1.5和12.0时南极磷虾蛋白的回收率最大(分别为49.8%和45.7%)。认为由于南极磷虾自溶降解的原因，酸碱处理法分离蛋白的得率不高，分别占南极磷虾总蛋白的37.76% 和37.13%。

表7 完整南极磷虾，蛋白浓缩物的氨基酸组成[11]

注：FAO：联合国粮食及农业组织；WHO：世界卫生组织；NUN：联合国大学。

表8 pH处理对南极磷虾蛋白组分的影响[14]

表9 南极磷虾蛋白制备过程中间产品的得率和组成[4]

SUZUKI等[4]提出了基于鱼糜加工技术的南极磷虾蛋白提取技术，开展了以南极磷虾糜为原料提取蛋白(主要是肌原纤维蛋白及水溶性肌浆蛋白)的研究(见表9)。SUZUKI[18]研究发现，南极磷虾蛋白的提取率约为10%～15%。因此，鱼糜加工技术并不能显著提高南极磷虾蛋白的回收率。廖鄂[19]采用ISP技术和多级逆流技术相结合提取南极磷虾蛋白和去除氟。结果表明，ISP技术和多级逆流技术具有较高的蛋白提取率和氟离子去除率。CLAUDIO等[20]以南极磷虾去壳后的副产物为原料，开展了南极磷虾蛋白的提取研究。分析了pH，离子强度，固/液比，提取时间等因素对蛋白质溶解性的影响；pH，pH和热的共同作用，凝结时间对南极磷虾蛋白提取率的影响，确定了南极磷虾蛋白提取和沉淀的最佳条件。CHEN等[14]采用转速为20 000×g的鼓式离心机处理水解液，南极磷虾蛋白得率约为45%～50%(以干基计)。高飞等[21]以冷冻南极磷虾为原料，开展了南极磷虾蛋白提取条件的优化研究，为南极磷虾蛋白的规模化提取提供了关键技术参数支撑。

由于南极磷虾含有高活性的降解酶(蛋白酶，羧肽酶, 核酸酶和磷脂酶等)，南极磷虾死后，这些降解酶很快就会释放到周围组织，引起南极磷虾的自溶。因此，研究人员还开展了基于南极磷虾自溶为基础的蛋白提取技术研究。KOLAKOWSKI等[25]提出了一种基于南极磷虾蛋白最佳自溶条件的提取方法，水解物得率达80%(以湿基计)；然而，获得的南极磷虾蛋白水解物的功能特性(如凝胶和持水性)损失较多。因此，它们仅可以作为食品添加剂用于水溶性食品中，而不能作为功能性成分用于需要胶凝强度好和持水性高的重组食品。KOLAKOWSKL等[26]比较了体系pH对部分自溶法提取南极磷虾蛋白得率的影响。结果表明，在pH 5.8时，南极磷虾蛋白的得率最高。基于上述pH范围，采用不同方法获得的南极磷虾蛋白得率分别约为南极磷虾总蛋白的80.9%和91.0%。确定了2个较优的部分自溶法南极磷虾蛋白提取pH范围：偏酸性的pH值为4.50～6.25，偏碱性的pH 7.75～8.50，偏碱性的pH值较接近天然南极磷虾的pH为(7.6 ± 0.2)。KOLAKOWSKL等[27]研究了温度对部分自溶法提取南极磷虾蛋白得率的影响。结果表明45～55 ℃条件下，特别是50～55 ℃，提取产物中含有高含量的非蛋白氮、多肽和游离氨基酸，热沉蛋白含量较低；6～10 ℃条件下，提取产物中热沉蛋白的含量较高。此外，KOLAKOWSKL等[28]在10～60 ℃内比较了部分自溶法对新鲜南极磷虾和冷冻南极磷虾蛋白质得率的影响。结果表明，新鲜南极磷虾和冷冻南极磷虾的较佳提取温度范围分别为20～30 ℃和10～20 ℃。影响新鲜南极磷虾蛋白提取的主要因素是蛋白的酶解条件，影响冷冻南极磷虾蛋白提取的主要因素是冷冻过程中冰晶造成的组织破坏。但是上述方法所得南极磷虾蛋白水解物丧失了蛋白部分功能性质。戴程程等[29]以氨基酸态氮含量和水解度为指标，开展了南极磷虾自溶研究并确定了主要影响因素。薛勇等[30]采用氨基态氮含量为指标，确定并优化了内源酶对南极磷虾的最佳自溶条件。王灵昭等[31]利用南极磷虾内源酶采用2段自溶技术酶解南极磷虾蛋白质。采用两段自溶技术可以获得较高的氨基酸氮含量和回收较多的总氮，产物可以用于制备高品质的调味品。任艳[32]研究了南极磷虾的自溶降解过程，建立了自溶降解的数学模型方程。确定并优化了南极磷虾ACE抑制肽的制备条件，探讨了南极磷虾蛋白酶解制备海鲜调味料的工艺。如上所述，研究人员以不同形式的南极磷虾为原料，开展了南极磷虾蛋白提取分离的相关研究。由于原料来源、保存条件、制备方法以及结果表示方法的差异，南极磷虾蛋白的得率/提取率，组成等存在较大的差异，因此，还需要开展更多的实验加以验证。基于规模化制备的视角，还应开展南极磷虾蛋白及其衍生物的其他制备方法(生物转化，热解等)、分离、脱色、膜过滤(超滤和纳滤等)、纯化及干燥关键技术的研究。此外，还应以不同终端产品用途(功能特性和生物活性等)为目的，审慎地选择南极磷虾蛋白规模化制备方法和贮藏方法，推动南极磷虾蛋白的产业化进展。

4 南极磷虾蛋白的安全性

南极磷虾蛋白作为一种新物种来源的蛋白在作为人类食物前，必须评估其安全性。研究发现，与喂养酪蛋白的实验大鼠相比，采用ISP法提取得到的南极磷虾蛋白的饲喂大鼠，发现很少引起实验动物肾脏的钙化和矿化。组织学评价进一步证实了喂养ISP法提取得到的南极磷虾蛋白的实验大鼠能够降低肾组织的矿物质沉积和减少肾微管钙化。这表明南极磷虾蛋白具有较高的安全性[33]。由于南极磷虾蛋白提取过程中采用碱处理，破坏了南极磷虾蛋白中的胱氨酸、丝氨酸和苏氨酸，并产生赖氨酞胺丙氨酸，后者具有剂量累积毒性。研究发现，高蛋白饮食的摄入，增加了心脏，肾脏，骨骼和肝脏疾病发生的风险，相关的研究还在进一步进行中[8]。

研究表明，食品蛋白对于部分人可能存在潜在的致敏性。约有1%～2%的成年人和5%～7%的儿童经历过食品致敏，症状伴随着从轻微的皮疹到致命的过敏。因此，确定南极磷虾中蛋白致敏原的存在及南极磷虾的相对致敏活性是重要的。MIZUTA等[34]分离获得南极磷虾胶原蛋白的一种主要α组分，采用生化和免疫组化技术检测了其特征。南极磷虾胶原蛋白的主要α组分是α1(Kr)组分，约占总胃蛋白酶酶解物的80%以上，并表现出典型的甲壳动物主要胶原蛋白特征，丙氨酸的含量较低，羟赖氨酸的含量较高。α1(Kr)组分主要分布在相对厚的连接组织，肌外膜和肌束膜。研究结果表明，α1(Kr)组分可能与十足目胶原蛋白中主要α组分的功能相关，α1 (AR-I) (AR-I：节肢动物- I型)，并包含一种主要的胶原蛋白三聚体[α1(AR-I)3]。KANNA MOTOYAMA等[35]采用致敏患者血清通过IgE-免疫印迹法研究了南极磷虾原肌球蛋白的免疫原性。南极磷虾原肌球蛋白与十足目动物原肌球蛋白的交叉反应性通过IgE免疫印迹法抑制。结果表明，南极磷虾原肌球蛋白是南极磷虾的主要致敏原，原肌球蛋白的序列通过补偿性脱氧核苷酸克隆确定。南极磷虾原肌球蛋白在13～42区具有多样性改变，其氨基酸序列与十足目动物原肌球蛋白具有高度保守性，其序列一致性为(82.4%～89.8%)；ELISA定量检测结果表明，南极磷虾含有的原肌球蛋白几乎与十足目动物原肌球蛋白含量相同。因此，南极磷虾原肌球蛋白的致敏性与十足目动物原肌球蛋白几乎相同。尽管已有的研究已经表明，南极磷虾蛋白是一种安全的新来源蛋白；但是，为了发掘潜在的南极磷虾蛋白“非安全因子”，为人类提供更安全的优质蛋白，还需要开展更加深入、系统的南极磷虾蛋白安全性研究。

5 南极磷虾蛋白的功能特性及改性

食品蛋白的功能特性是指食品蛋白在加工、贮藏和消费过程中的综合物理化学特性，是其应用的基础。研究表明，功能性添加剂(牛血清白蛋白，血浆蛋白，TGase，淀粉和磷酸等)能够提高南极磷虾蛋白凝胶的质构特性。溶解状态下，南极磷虾蛋白在酸性条件下的变性程度要比碱性条件下更严重。因此，碱性条件下提取的南极磷虾蛋白凝胶比酸性条件下提取南极磷虾蛋白凝胶更结实。此外，酸性条件溶解的蛋白由于含有较高的脂质，形成的凝胶亮度更高。

刘颖等[36]开展南极磷虾蛋白的糖基化改性研究。结果表明，糖基化反应能够改善南极磷虾蛋白的功能特性。韩晓银等[37]将南极磷虾蛋白用于裹面鳕鱼的预油炸研究。结果表明，南极磷虾蛋白具有降低预油炸裹面鳕鱼含油量的效果；采用微波处理，通过控制油炸时间和温度能够进一步降低最终产品的含油量。WANG等[38]开展了南极磷虾蛋白热致液体凝胶的流动特性和微观结构以评估其增稠功能，为其用于食品增稠剂提供了基础信息。ZHANG等[39]研究发现，南极磷虾蛋白酶解物能够束缚肌原纤维中的自由水，增加蛇鲻鱼肌原纤维中自由水与冻结水的比例，抑制蛇鲻鱼肌原纤维冷冻、储藏期发生肌纤维变性。这表明南极磷虾蛋白质酶解物可以用作抗冻剂。ZHANG等[40]研究还发现，南极磷虾蛋白酶解物能够稳定蛇鲻鱼肌原纤维蛋白与水分子间的结合，抑制蛇鲻鱼肌原纤维脱水过程中的变性，但其效果弱于葡萄糖和谷氨酸钠。这表明南极磷虾蛋白酶解物可以用作肌原纤维蛋白脱水抑制剂和保水剂。此外，南极磷虾蛋白作为一种优质的动物性蛋白，有望成为其他蛋白的潜在替代品，用于模拟肉制品，营养补充剂，运动饮料，婴儿配方食品，代乳品以及重构的高附加值食品等领域。

6 南极磷虾蛋白及其衍生物的生物活性

6.1南极磷虾蛋白的生物转化

蛋白的生物催化/转化(酶解，自溶和微生物发酵等)是一种安全、温和的生物加工方法。研究人员分别以南极磷虾及加工副产物和南极磷虾蛋白相关产品为底物，以外源酶(胃蛋白酶、胰蛋白酶、α-胰凝乳蛋白酶、胰酶、碱性蛋白酶、中性蛋白酶、复合蛋白酶、风味蛋白酶、木瓜蛋白酶和菠萝蛋白酶等)、内源酶和微生物为催化剂，开展了降解因素(酶与底物比/接种量，温度，时间，体系pH等)对目标产物得率，功能及生物活性响应条件的确定及优化，产品开发及作用机制的多维度，多层次研究。在这些技术中，酶解技术由于具有快速、可控、定向及改善酶解物营养特性和功能特性等优点，成为研究人员采用最多的技术。

优化是定性地分析系统特征和定量地评价系统性能，针对系统做出科学决策的关键。吕传萍[41]等以短肽得率和水解度为指标，以冷冻南极磷虾为原料开展了南极磷虾酶解实验，通过单因素和响应面实验确定并优化了较佳的酶解条件。王彦超[42]以脱脂南极磷虾粉为原料，开展了磷酸化南极磷虾蛋白和南极磷虾肽的理化特性和生物活性的研究。结果表明，磷酸化南极磷虾蛋白溶解性好，热稳定性高；中性条件下，具有潜在的促进肠道钙吸收和生物矿化组织修复的能力。中性蛋白酶和碱性蛋白酶酶解物具有较好的ACE抑制活性；胰蛋白酶酶解物具有较好的抗氧化活性。曹文静[43]以南极磷虾多相盐析萃取的残渣为实验材料开展了酶解(木瓜蛋白酶、胰蛋白酶和胃蛋白酶)研究并优化了酶解条件。李姝婧[44]研究认为采用南极磷虾内源酶对南极磷虾蛋白提取得率较低；采用碱性蛋白酶处理南极磷虾蛋白，研究了喷雾干燥因素对南极磷虾酶解物性质的影响。何晨[45]开展了南极磷虾金属结合肽的制备、性质，酶解(胰蛋白酶、碱性蛋白酶和中性蛋白酶)条件优化及其金属结合机理的研究。贾晓玲[46]以南极磷虾粉为原料，采用地衣芽抱杆菌产蛋白酶和米曲霉固态发酵南极磷虾粉，对比了2种微生物及其发酵工艺对南极磷虾蛋白的降解效果。目前，关于南极磷虾蛋白生物转化物的研究主要集中在酶的筛选，酶解/转化条件的优化等方面；关于南极磷虾肽及其功能性组分结构，性质及其生物活性机制的研究尚较少。

6.2抗骨质疏松，降胆固醇及血压活性

WANG等[47]采用干热法对焦磷酸钠和南极磷虾蛋白进行磷酸化处理；采用胰蛋白酶水解磷酸化蛋白获得南极磷虾磷酸化肽，饲喂骨质疏松大鼠(双侧卵巢切除)。结果表明，南极磷虾磷酸化肽能够以剂量依赖方式增加骨质疏松大鼠中骨矿化的程度以保持骨矿物质密度。南极磷虾磷酸化肽增加骨密度和骨力量的机制与破骨细胞介导的骨重建密切相关，也与骨吸收标志物的降低相关。XIA等[48]以去卵巢SD大鼠为实验动物，研究南极磷虾磷酸化肽对骨质疏松症的效果。结果表明，南极磷虾磷酸化肽具有显著的预防骨密度降低效果。南极磷虾磷酸化肽通过抑制与破骨细胞激活有关的NF-κB途径，抑制骨的再吸收改善大鼠的骨质疏松效果。徐文思等[49]以高胆固醇大鼠模型为对象，研究了南极磷虾富脂蛋白的降胆固醇和降血糖活性。结果表明，实验动物摄入南极磷虾富脂蛋白4周后，低、高剂量组大鼠血浆中的总胆固醇水平显著降低、低密度脂蛋白胆固醇水平显著降低；各剂量组大鼠血糖水平均下降，其中低剂量组大鼠血糖水平显著降低。

6.3抗菌活性

ZHAO等[50]以南极磷虾为研究对象，采用双酶(胰蛋白酶，中性蛋白酶，木瓜蛋白酶和菠萝蛋白酶)酶解制备南极磷虾抑菌肽混合物。采用超滤和阳离子交换层析对南极磷虾抑菌肽混合物进行初步的分离纯化，探讨了其对金黄色葡萄球菌的抑制情况及抑菌机理。

6.4降血压活性

日本学者开展了南极磷虾肽(AKPP：Val-Trp和Leu-Lys-Tyr)的降血压能力研究。结果表明，AKPP单剂量口服给药能够显著降低自发性高血压小鼠的的心脏收缩压；两者均具有抑制血管紧张素转化酶(ACE)的作用，IC50值分别为12.9μmol/L和10.1 μmol/L[11]。任艳[32]通过超滤膜将胰蛋白酶酶解物分离物不同的分子量片段，测定其抑制ACE的IC50值，发现活性最强的ACE抑制肽的分子量范围为1～2 kDa。

6.5抗氧化活性

李明杰等[51]以水解度为评价指标，确定并优化了南极磷虾肽的酶解条件；评价了南极磷虾酶解物的DPPH自由基清除能力并确定了抗氧化活性最强的分子量范围。王继宏等[52]以自由基清除能力为指标，优化了南极磷虾抗氧化肽的酶解条件并确定了抗氧化肽的分子质量范围。高颖等[53]研究了南极磷虾肽的基本性质及体外ACE抑制作用和抗氧化活性。结果表明，3种低氟南极磷虾肽的体外活性与所用外源蛋白酶，氨基酸组成，分子质量分布和其二级结构有关。张元元等[54]优化了南极磷虾抗氧化肽的制备工艺并评价了其体外抗氧化活性。这些工作为南极磷虾抗氧化肽的开发利用提供了技术支撑。

6.6抗疲劳耐缺氧活性

徐恺[55]研究发现南极磷虾肽对小鼠缺氧、疲劳和衰老、免疫力具有明显的提高作用。深入研究发现，南极磷虾肽能够提高小鼠血液中血细胞和血红蛋白数量，促进红细胞复原，提高红细胞携氧能力，提高小鼠的耐缺氧能力；也可抑制重链肌球蛋白的降解、钙激活蛋白酶介导的蛋白水解，从而抑制疲劳引起的骨骼肌蛋白降解，提供能量抗疲劳。

上述研究表明，南极磷虾蛋白及其衍生物具有抗菌、降血压、抗氧化及抗疲劳耐缺氧等生物活性，这些工作为南极磷虾蛋白及其衍生物的深度利用奠定了生物学基础[56]。但是，关于南极磷虾蛋白及其衍生物的吸收、生物利用度及其他生物活性等研究尚鲜见公开的报道；关于南极磷虾蛋白及其衍生物的“体内”活性也亟需开展深入、系统的研究，为南极磷虾蛋白及其衍生物作为人类-食品/动物-饲料的开发提供科学依据。

7 结论

南极磷虾蛋白因其“绿色、天然”的特质，独特的营养和功能特性，巨大的生物资源量受到广泛的关注。我国南极磷虾蛋白研究与开发利用起步较晚，还有更多的基础科学问题和关键技术问题亟待突破。因此，亟需围绕南极磷虾蛋白的组分特征，营养、功能和利用特性开展深入研究，促进南极磷虾蛋白的高效利用。本文综述了南极磷虾蛋白的研究进展，期望通过南极磷虾蛋白基础特性的研究，现有技术的改进，新技术/新理念的引入为南极磷虾蛋白研究与利用注入新的活力或产生新的发现。此外，探索南极磷虾蛋白多样化的应用/产品形式及其特性，也将为南极磷虾蛋白应用领域的拓展和产品价值的深度挖掘提供科学支撑；南极磷虾蛋白的开发利用也必将朝着高品质、高附加值和高端利用的方向发展。因此，南极磷虾蛋白作为一种新来源的蛋白质也必将承载人类更多的希望。

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ResearchprogressontheproteinderivedfromAntarctickrill(EuphausiasuperbaDana)

LIU Zhi-dong1, WANG Lu-min1, CHEN Xue-zhong1*, WANG Yi-hong1, HUANG Hong-liang1, QU Ying-hong2, WANG Wen-hang3, MA Qing-bao1,2, QI Ting1,3, YAN Meng-ya1,3

1(East China Sea Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences. Shanghai, 200090, Chian) 2(College of Food Science and Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China) 3(Institute of edible fungi, Shanghai Academy of Agricultural Sciences, Shanghai 201403, China) 4(School of Medical Instrument and Food Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China)

Antarctic krill (EuphausiasuperbDana) plays a central role in the Antarctic waters ecosystem. Protein derived from Antarctic krill has attracted much attention to food, pharmaceutical, nutraceutical, cosmeceutical scientists due to its abundant resources, good nutrition properties, functional properties and potential applicable values. This paper reviews the chemical composition, extraction and isolation techniques, nutrition, safety and functional properties of protein derived from Antarctic krill; it also introduces the present situation and exiting main problems of the processing and utilization of protein derived from Antarctic krill in domestic and abroad. The advances of research were summarized.

Antarctic krill； protein； production； safety； functional properties； bioactivity

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.013481

博士，副研究员(陈雪忠教授为通讯作者，E-mail：zdliu1976@163.com)。

国家自然科学基金(31471687)；上海市自然科学基金(13ZR1449900)；上海市科技兴农项目(沪农科攻字(2015)第5-5号)；中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金 (2016HY-ZD0903，2016HY-ZD1003)；公益性行业(农业)科研专项(201203018)

2016-11-24，改回日期：2016-12-29