《食品科学》：大连工业大学孙娜教授等：南极磷虾蛋白营养与功能特性及食用安全性研究进展

南极磷虾富含优质蛋白，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。目前，南极磷虾蛋白产品以虾粉、冷冻南极磷虾肉等初级产品为主，缺乏高附加值产品。

大连工业大学食品学院的刘柯欣、林松毅、孙 娜*等系统综述了南极磷虾蛋白的营养特性及其评价、功能特性及其改性、功能活性及其作用机制、食用安全性问题，以期为南极磷虾蛋白的精深加工及综合利用提供研究思路。

1、南极磷虾蛋白的营养特性及其评价

01

南极磷虾蛋白的营养特性

南极磷虾含有丰富的蛋白质且氨基酸种类齐全，具有较高的营养价值和广阔的开发前景。南极磷虾的蛋白质占其干质量的60%～65%，是一种完全蛋白质。据报道，南极磷虾蛋白质的生物价高于其他肉类蛋白质和牛奶蛋白质（如酪蛋白），但低于鸡蛋蛋白质。南极磷虾不同产品中的蛋白质含量存在较大差异，研究显示在普通虾粉、脱脂虾粉、脱氟虾粉、虾肉、虾糜这5种南极磷虾产品中，脱氟虾粉的蛋白质含量最高，营养价值最高；另外，相比于南极磷虾蛋白，磷酸化后的南极磷虾蛋白相对含量更高，在90%以上。

02

南极磷虾蛋白的营养评价

对南极磷虾蛋白进行营养评价主要是通过必需氨基酸种类和数量的评分或通过喂食不同蛋白质所得大鼠体质量增加率来考量的。

南极磷虾蛋白含有人体必需的8种氨基酸，必需氨基酸总量占总蛋白质含量的20%以上，氨基酸评分在0.85～1.00之间，虽然低于参考蛋白鸡蛋蛋白的氨基酸评分，但南极磷虾蛋白提供的必需氨基酸量超过了健康成年人所需量，也高于大豆浓缩蛋白含量，与乳蛋白含量相近。其中，谷氨酸含量最高，其次是天冬氨酸，组氨酸含量最低，且其含量也符合婴儿对氨基酸的需求。研究发现，南极磷虾蛋白、蛋白分离物及磷酸化蛋白中赖氨酸含量也相对较高，对于以谷物食品为主的我国居民而言，摄入南极磷虾有助于补充赖氨酸。

通过动物实验对蛋白质价值进行营养评价比氨基酸评分更准确一些，因为前者包括消化和吸收方面，能更好地反映人体的消化吸收程度。Gigliotti等用南极磷虾浓缩蛋白和酪蛋白分别饲喂小鼠，结果表明，浓缩蛋白的消化率、蛋白质消化率校正后的氨基酸评分（PDCAAS）和蛋白质功效比（PER）与酪蛋白相当。

2、南极磷虾蛋白的功能特性及其改性

01

南极磷虾蛋白的功能特性

在对南极磷虾蛋白的研究和开发应用过程中，功能特性尤为重要。南极磷虾蛋白的功能特性主要包括溶解性、乳化性、凝胶性、稳定性等，这些性质对于南极磷虾蛋白的应用具有重要意义。总结如表2所示。

02

南极磷虾蛋白的改性方法

南极磷虾蛋白在常温下溶解度很低、凝胶性也较弱，限制了其在食品行业中的应用。因此，对南极磷虾蛋白进行改性可提高其功能性，扩大其应用范围。南极磷虾蛋白改性方式及其效果总结如表3所示。

3、南极磷虾蛋白衍生肽的功能活性及其作用机制

01

抗氧化活性

迄今为止，抗氧化肽是研究人员探索最多的一种功能性肽，抗氧化活性与氨基酸组成或序列有关，如含有疏水性氨基酸、芳香族氨基酸、-Glu-Leu-、His、Pro等会提升肽的抗氧化性。如表1所示，南极磷虾肽含有较高含量的芳香族氨基酸（苯丙氨酸、酪氨酸）、谷氨酸、脯氨酸等，因此，南极磷虾肽具有潜在的抗氧化活性。目前已从南极磷虾蛋白中分离获取了多种具有抗氧化活性的多肽。

02

促矿物质吸收活性

南极磷虾肽富含谷氨酸、天冬氨酸、精氨酸等，易与钙离子、锌离子、铁离子螯合形成肽-钙、肽-锌、肽-铁复合物，可以明显提高金属离子在胃肠道环境下的溶解度和稳定性，增加金属离子吸收利用率，改善人体矿物质元素缺乏情况。

Hou Hu等从南极磷虾蛋白水解物中纯化出Val-Leu-Gly-Tyr-Ile-Gln-Ile-Arg，研究发现钙离子螯合至Gln、Ile和Arg残基的氨基或羰基上，与氨基氮原子和水分子相比，钙离子更容易与带负电荷的羧酸基团形成配合物。锌可以与南极磷虾肽的羧基氧、氨基氮和羰基等官能团螯合，螯合过程中肽与锌的相互作用破坏了肽表面原有的致密结构，螯合后肽锌复合物的粒径、ζ电位增加，分子质量低于1 000 Da的肽含量降低，分子质量高于1 000 Da的肽含量增加。利用螯合后的肽锌复合物、硫酸锌和葡萄糖酸锌分别进行模拟胃肠道消化实验，在胃消化阶段，三者的锌溶解度基本一致，进入肠消化阶段时，硫酸锌的溶解度急剧下降，其次为葡萄糖酸锌，而肽锌复合物溶解度保持在最高水平。由此可见，南极磷虾肽锌复合物在胃肠道消化过程中具有良好的稳定性。

03

抗骨质疏松活性

随着我国人口老龄化不断加剧，越来越多的人受到骨质疏松症的影响，而南极磷虾无论是对原发性骨质疏松还是继发性骨质疏松均有较明显的改善效果。

原发性骨质疏松破坏了钙磷代谢的平衡，导致骨吸收增加、骨小梁和皮质骨的骨量严重损失，而南极磷虾磷酸化肽能以剂量依赖性地抑制骨吸收增加，显著逆转骨质疏松引起的骨吸收标志物的变化，对其骨小梁和皮质骨强度也均有明显改善作用。南极磷虾蛋白水解获得的南极磷虾肽可以促进前胚细胞MC3T3-E1细胞的增殖，通过激活骨形态发生蛋白2（BMP2）/Smads和Wnt/β-连环蛋白分子途径来改善老年骨质疏松症，从而促进骨形成。南极磷虾磷酸化肽还可以通过促进软骨骨痂的转化和骨痂的重塑、调节软骨内骨化相关基因的表达来促进去卵巢诱导的骨质疏松小鼠胫骨骨折的愈合，这为南极磷虾蛋白作为营养成分用于骨保护功能性食品的开发提供理论依据。

04

降血压、降血糖活性

南极磷虾蛋白水解物还被认为是糖尿病治疗中二肽基肽酶IV（DPP-IV）抑制肽的一种天然有效来源。Ji Wei等通过超滤和色谱法从南极磷虾蛋白水解物中纯化出两种DPP-IV抑制肽（Ala-Pro（AP）和Ile-Pro-Ala（IPA）），并通过分子对接技术将作为配体的AP和IPA与蛋白质靶标的DPP-IV对接，确定了结合位点。Ji Wei等用相同的方法从南极磷虾蛋白水解物中分离出两条对ACE和DPP-IV有双重抑制活性的肽，分别是Lys-Val-Glu-Pro-Leu-Pro和Pro-Ala-Leu，通过二者抑制ACE和DPP-IV活性的能力来调节血压和血糖。因此，南极磷虾蛋白水解产物可用于生产降血压和控制血糖的功能性产品。

05

抗炎活性

目前有研究报道，南极磷虾肽对骨关节炎软骨有保护作用，并能够抑制内侧半月板失稳诱导的骨关节炎中软骨基质的损失。南极磷虾肽通过降低关节软骨中缺氧诱导因子（HIF）-2α的水平、调节下游分解代谢基因、降低关节软骨中促炎基因的表达并激活下游合成代谢基因以维持正常骨稳态。南极磷虾肽抑制软骨细胞凋亡的机制有两个，其一是通过阻断关节软骨细胞Fas-FasL信号通路抑制软骨细胞异常凋亡；其二是调节关节软骨细胞中DR3-DR3L凋亡信号通路关键基因的表达。南极磷虾肽有潜力作为改善骨关节炎的功能性食品，并为骨关节炎的临床治疗提供新方向。

4、南极磷虾蛋白的食用安全性

01

含氟问题

南极磷虾中氟的存在形式主要有水溶态氟、可交换态氟、氧化态氟、有机态氟和残余态氟，其中虾肉中残余态氟含量最高，其次为可交换态氟。水溶态氟易被人体吸收利用，可交换态氟虽然也对生物体有较高的有效性，但其在一定条件下可用钙盐除去。南极磷虾中的氟化物主要来自外骨骼、甲壳和头胸部，肌肉中的水平相对较低。南极磷虾整虾的氟含量在1 142～2 400 mg/kg，肌肉氟含量为250 mg/kg，甲壳中含量最高，达到2 566～4 260 mg/kg。若捕捞之后及时将南极磷虾的头部和外骨骼与肌肉分离，会有效阻止氟由壳和头胸部向肌肉中转移，降低肌肉中氟的含量。

02

致敏性问题

据统计学数据显示，虾类过敏是食物过敏发生率占比最高的，在食物过敏人群中有26%的成年人及婴幼儿对虾及其制品过敏，而且亚洲地区虾过敏率高于其他地区。虾类常见过敏原有原肌球蛋白、精氨酸激酶、肌浆钙结合蛋白和肌球蛋白轻链等。其中，原肌球蛋白是具有交叉反应性虾的主要过敏原，也被认为是南极磷虾的主要过敏原。

结 语

南极磷虾蛋白因储量丰富和较高的营养价值受到广泛关注。南极磷虾蛋白质含量高、必需氨基酸种类齐全，具有良好的起泡性、泡沫稳定性、乳化性、乳化稳定性、吸油性等功能特性，可以应用于泡沫型产品起泡剂、食品乳化剂的开发等；此外，目前已发现南极磷虾蛋白衍生肽具有抗氧化、促矿物质吸收、抗骨质疏松、降血压、降血糖、抗炎等功能活性。作为新型食物蛋白资源，南极磷虾蛋白的含氟问题和致敏性问题也是不容忽视的，尤其是南极磷虾原肌球蛋白致敏性的消减方法还未充分开发，未来还需要在此方面进行更加深入的研究。

通信作者简介

孙娜，大连工业大学教授、博士生导师，食品质量与安全系主任，任农业农村部农产品加工质量安全风险评估实验室（大连）副主任、辽宁省水产品深加工工程技术研究中心副主任，兼任《未来食品科学》编委、《食品工业科技》青年编委、《中国渔业质量与标准》青年编委、中国食品科学技术学会特殊食品分会理事、中国畜产品加工研究会青年工作委员会委员。国家优秀青年科学基金获得者，入选中国科协青年人才托举工程、辽宁省“兴辽英才计划”青年拔尖人才、辽宁省高等学校创新人才支持计划等。2018年获国家科技进步二等奖（第10完成人），2019年获辽宁省自然科学学术成果二等奖（第1完成人）、大连市科技进步一等奖（第5完成人）。主持国家自然科学基金、国家重点研发计划项目子课题等项目5项，省市级项目6项。发表学术论文60余篇，其中以第一/(共同)通讯作者发表SCI论文36篇，单篇最高影响因子为12.563，在Journal of Agricultural and Food Chemistry、Food & Function上发表2篇封面论文。

第一作者简介

刘柯欣，大连工业大学食品学院硕士研究生。获第二届“东北地区食品类研究生学术论坛”硕士组口头报告二等奖。

本文《南极磷虾蛋白营养与功能特性及食用安全性研究进展》来源于《食品科学》2022年43卷7期263-272页，作者：刘柯欣，林松毅，胡胜杰，张秀敏，孙娜。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20210301-007。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

修改/编辑：袁艺；责任编辑：张睿梅

图片来源于文章原文及摄图网。