（农产品加工及贮藏工程专业论文）近江牡蛎肉酶法制备抗疲劳食品基料的研究.pdf

近江牡蛎肉酶法制备抗疲劳食品基料的研究 摘要 慢性疲劳综合症已成为当今一种常见疾病，研制疗效好、副作用小的天然抗疲劳 保健食品原料具有巨大的市场潜力。本论文以近江牡蛎肉为原料，研究了近江牡蛎的 酶解条件，并通过超滤法对酶解物组分进行分级分离，最后对酶解物和不同超滤级分 进行了抗疲劳活性研究。 在酶解工艺优化研究中，选取6 种蛋白酶对牡蛎肉进行水解，以水解液中游离氨 基氮含量为指标，初步确定复合蛋白酶水解效果较好，随后采用响应面法优化复合蛋 白酶酶解近江牡蛎肉的最佳条件，以单因素实验对酶解的影响结果为依据，采用二次 回归正交旋转组合设计研究了酶解温度( 局) 、酶解时间( 局) 和加酶量( 局) 3 个因 素对近江牡蛎肉水解过程中游离氨基氮生成量( 】，) 的影响，3 因素按5 水平进行编 码，其真实值按预实验结果进行设定，通过二次多元回归方程产生游离氨基氮( 】，) 生成量的响应面。结果显示：加酶量为每克贝肉添加9 9 7 u 复合蛋白酶，固液比 l ：3 ( g m l ) ，温度5 3 ，酶解时间5 7 l l ，在此条件下，游离氨基氮生成量为6 4 9 m g g 肉( 此时总氮回收率为8 3 6 2 ) ，与模型的预测值接近。 采用配有截留分子量为6 k d a 超滤膜的小型超滤设备对酶解物进行分级分离， 研究了超滤过程中操作时间、操作压力、操作温度和蛋白质浓度4 个因素对膜渗透通 量影响，并在此基础上着重考察了操作压力和酶解物浓度对超滤的影响，建立了超滤 的阻力数学模型。结果表明，在蛋白浓度为2 8 ，操作压力0 0 8 m p a ，温度3 0 条 件下超滤分离，以4 0 m i n 为一个超滤周期时，膜渗透通量相对较高。所建模型的预测 值与实验值吻合良好，平均偏差为1 1 8 。 为了了解营养成分与抗疲劳之间的关系，采用化学分析法和仪器分析法相结合对 近江牡蛎酶解物、超滤透过酶解物和超滤截留酶解物营养成分进行了分析，测定了其 氨基酸组成和矿质元素含量，结果表明：酶解物是一种高蛋白，低脂肪，含有丰富糖 原和稀有矿质元素的优质食品原料；与酶解物相比，超滤透过酶解物除糖原含量相对 降低外，粗蛋白总量、牛磺酸含量、支链氨基酸含量及锌和钙的含量均得到明显提升， 超滤截留酶解物中租蛋白总量、牛磺酸含量、支链氨基酸及锌元素含量均明显下降， 但糖原含量明显增多，达至1 j 3 4 4 7 。 以昆明小鼠为实验对象，采用灌胃方式，分别以西洋参口服液和蒸馏水为阳性对 照和阴性对照，研究了近江牡蛎酶解物对小鼠体重变化、负重游泳时间、肝肌糖原 含量和血清尿素氮含量的影响。结果表明：以阴性对照组为参照，酶解物、超滤透过 酶解物、超滤截留酶解物均具有抗疲劳活性。 关键词：近江牡蛎肉，酶解，超滤，抗疲劳 t h ee n z y m a t i cp r e p a r a t i o no fa n t i f a t i g u ef o o dm a t e r i a lf r o m o s t r e ar i v u l a r i s a b s t r a c t 1 1 地c 1 1 r o m cf a t i g u es y n d r o m e ( c f s ) i sac o m m o nd i s e a s ei nm o d e r nt i m e s ，a n ds t u d y o nn a t u f a la n t i f a t i g u eh e a l t hc a r ef o o dm a t e r i a lw i t hg o o dc u r a t i v ee f f e c ta n dl i t t l es i d e e f f e c th a sh u g ea p p l i e df o r e g r o u n di no u rc o u n t r ym a r k e t t h ep a r a m e t e r so fe n z y m a t i c h y d r o l y s i so fo s t r e ar v u a r 妇w e r es t u d i e d ，r e s u l t i n gh y d r o l y s a t e su t r a f i l t r a t e d ，a n dt h e i r a n t i f a t i g u ea c t i v i t ya s s a y e db yl i t t l em i c e o s t r e ar i v u l a r i sw a sh y d r o l y s e dw i t hs i xk i n d so fc o m m e r c i a lp r o t e i n a s e s ，t a k i n gf r e e a m i n on i t r o g e ni nt h eh y d r o l y s a t e sa st h ei n d e x ，a n dp r o t a m e xw a sf o u n dt ob eb e t t e ri n p r e l i m i n a r yh y d r o l y s i s t h e nt h eo p t i m u mc o n d i t i o n sf o ro s t r e ar i v u l a r i so fe n z y m a t i c h y d r o l y s i sw i t hp r o t a m e xw e r ed e t e r m i n e du s i n gr e s p o n s es u r f a c em e t h o d o l o g y ( r s m ) b a s e do nt h er e s u l t so fs i n g l ef a c t o r e x p e r i m e n t , aq u a d r a t i cr e g r e s s i o nr o t a t i o n a l c o m b i n a t i o n a ld e s i g nw a su s e dt o s t u d yt h ee f f e c t s o ft h r e ei n d e p e n d e n tv a r i a b l e s ： t e m p e r a t u r e ( x ! ) ，f m a e ( x 2 ) ，e l l z y m ea m o u n t ) o nt h ey i e l do ff r e ea m i n on i t r o g e n ( y ) t h ei n d e p e n d e n tv a r i a b l e sw e r ec o d e da tf i v el e v e l sa n dt h e i ra c t u a lv f l u 懿s e l e c t e do nt h e b a s i so fs i n g l ef a c t o re x p e r i m e n t s t h er e s u l t si n d i c a t e dt h a tt h eo p t i m u mp a r a m e t e r so f e n z y m o l y s i sw e r ea sf o l l o w s ：e n z y m ea d d e d9 9 7 1 1 g ，s o l i d t o - l i q u i dr a t i ol ：3 ( g m l ) ， t e m p e r a t u r e5 3 c ，i n i t i a lp h7 0 ，e n z y m o l y s i st i m e5 7 ha c c o r d i n gt ot h ea n a l y s i so f r e s p o n s es u l f a c e i nt h i sc o n d i t i o n ，t h ey i e l do ff r e ea m i n on i t r o g e nw a s6 4 9 m g g ( t h e r e c o v e r yo f n i t r o g e n8 3 6 2 ) ，w h i c hw a sc l o s et ot h ev a l u ep r e d i c t e d t h ee n z y m a t i ch y d r o l y s a t e sw a ss e p a r a t e db yt h es m a l l s c a l eu l t r a f i l t r a t i o ne q u i p m e n t w i t h6 k d au l t r a f i l t r a t i o nm e m b r a n e b a s e do nt h em e c h a n i s mo fu l t r a f i l t r a t i o n ，m a i n f a c t o r st h a ta f f e c t e dt h ep e r m e a t ef l u x ，s u c ha so p e r a t i n gt i m e ，p r e s s u r e , t e m p e r a t u r ea n d c o n s i s t e n c yo fp r o t e i nw e r ei n v e s t i g a t e d ，a n dau l t r a f i l t r a t i o nm a t h e m a t i c a lr e s i s t a n c e m o d e lt h a tf o c u s e do nt h eo p e r a t i n gp r e s s u r ea n dc o n c e n t r a t i o nw a se s t a b l i s h e d t h e r e s u l t sw e r ea sf o l l o w s ，c o n s i s t e n c yo fp r o t e i n2 8 ，o p e r a t i n gp r e s s u r eo 0 8 m p a ， t e m p e r a t u r e3 0 。c o p e r a t i n gt i m e4 0 m i n 1 1 1 ef o r e c a s td a t a so ft h em o d e lw e r ea p p r o x i m a t e t ot h ee x p e r i m e n t a ld a t a , a n dt h ea v e r a g ed e v i a t i o nw a s1 18 i no r d e rt oa n a l y z et h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h en u t r i t i o n a lc o m p o s i t i o n sa n d a n t i - f a t i g u e ，t h eg e n e r a ln u t r i e n t s ，a m i n oa c i d sa n dm i n e r a l sc o m p o s i t i o no ft h ee n z y m a t i c h y d r o l y s a t e sa n dt h et w op a r t ss e p a r a t e db yu s i n gu l t r a f i l t r a t i o nw e r ed e t e r m i n e dw i t ht h e l c o m b i n a t i o no fc h e m i c a la n di n s t r u m e n t a la n a l y s i sm e t h o d t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h e e n z y m a t i ch y d r o l y s a t e sw a sah i g h q u a l i t yf o o dm a t e r i a l sw i t hh i g hp r o t e i n , l o wf a ta n d r i c hi n 哲y c o g e na n dr a r em i n e r a le l e m e n t s ：c o m p a r e dw i t ht h ee n z y m a t i ch y d r o l y s a t c s ， t h ec o n t e n to fc r u d ep r o t e i n ，t a u r i n e ，b r a n c h e d c h a i na m i n oa c i d s ，z i n ca n dc a l c i u mw e r e s i g n i f i c a n t l ye n h a n c e di nt h ep e r m e a t e de n z y m a t i ch y d r o l y s a t e se x c e p tf o rt h eg l y c o g e n w a sd e c r e a s e i nt h ec u to f fe n z y m a t i ch y d r o l y s a t e s ，t h ec r u d ep r o t e i n ，t a u r i n e ， b r a n c h e d - c h a i l la m i n oa c i d sa n dz i n cc o n t e n tw e r ed e c r e a s e da n dt h ec o n t e n to f g l y c o g e n w a s s i g n i f i c a n t l yi n c r e a s e dt o3 4 4 7 b a s e do nt h ea n t i - f a t i g u ep r et e s to ft h ee n z y m a t i ch y d r o l y s a t e s ，t a k i n ga m e r i c a n g i n s e n go r a l s o l u t i o na n dd i s t i l l e dw a t e rf o rp o s i t i v ec o n t r o la n dn e g a t i v ec o n t r o l r e s p e c t i v e l y ，t h ea n t i - f a t i g u ei n d e x ，s u c ha sl o a d e d s w i m m i n gt i m e ，h e p a t i cg l y c o g e n ， m u s c l eg l y c o g e na n dt h ec o n t e n to fb l o o du l e an i t r o g e n ， w e r ed e t e r m i n e da f t e rd o s i n g h y d r o l y s a t e st om i c e t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h ee n z y m a t i ch y d r o l y s a t e s ，t h ep e r m e a t e d e n z y m a t i ch y d r o l y s a t c sa n dt h ec u to f fe n z y m a t i ch y d r o l y s a t e sw e r ea l ls i g n i f i c a n ti n a n t i f a t i g u ea c t i v i t y k e yw o r d s o s t r e ar i v u l a r i s ，e n z y m o l y s i s ，u l t r a f i l t r a t i o n ，a n t i f a t i g u e i v 广东海洋大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得 的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个 人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承 担。 作者签名： 2 叼年多月形日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和 借阅。本人授权广东海洋大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于l 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密d 。 ( 请在以上相应方框内打“”) 作者签名：潞黝艮一 导师签名： 专z 试 i，f 参月b 日 占月日 年年 哆7 0 o 2 2 广东海洋大学硕士学位论文 第一童绪论 1 牡蛎的形态特征和资源分布 1 1 形态特征 牡蛎是世界著名而常见的贝类，属于软体动物f 1 ( m o l l u s c a ) ，瓣鳃纲 ( l a n e l l i b r a n c h i a ) ，异柱目( d n i s o m y a r i a ) ，牡蛎科( o s t r e i d a e ) 。粤、闽称蚝或蚵 江，浙称蛎黄，山东以北称蛎亍或海蛎予o ”。牡蛎形体变化多，有圆形、卵圆形、 三角形和长方形等，但大多是三角形，左右两壳不等，左壳凹，大而厚，清楚可数； 2 资源分布、品种及养殖情况 右壳较小而平，能用来附着它物，表面有 较多放射肋，其中近江牡蛎的典型形态特 征为：贝壳大、峰厚，外形变化较大， 般为卵圆形或长三角形。左壳附着、较大 而厚。右壳( 即上壳) 略扁平，比左壳( 即 下壳) 小，表面环生极薄而平直的黄褐色 或紫褐色鳞片；壳有扶、青、紫、棕等色 彩，内面白色，边缘为灰紫色。韧带紫黑 色，闭壳肌痕甚大，淡黄色，大多为卵圆 形或肾脏形，位于中部背侧，足退化，无 足丝口i 。 牡蛎是世界第一丈养殖贝类，中国沿海有牡蛎2 0 多种，常见的养殖品种有4 种： 近江牡蛎( o s t r e ar i v u l a r i s ) 、太平洋牡蛎( o s t r e ag i g a s ) 、大连湾牡蛎( o s t r e at a l i e n w h a n e n s i s ) 和褶牡蛎( o s t r e a 州i c a t u l a ) 。中国牡蛎养殖分布r 沿海各省，如福建、山东、 广东、浙江、辽宁、江苏、广西和海南；其中福建的规模最大，几乎占了全田养殖总 量的半壁江山；其次为山东、广东和广西，各占全国养殖总量的1 5 左右；广东、广 西和福建南部沿海的芎要养殖品种为近江牡蜥p j 。其中，近江牡蛎以其分布r 淡水入 海的河口而得名，在南方俗称“生蚝”和“大蚝”，在华南沿海一带广泛养殖已 有7 0 0 多年的历史，是南方沿海最主要的经济贝类，在我国以广东、广西和福建沿海 为主要分布区主要产地为广西钦洲湾、粤东长沙湾、粤西镇海湾、珠江三角洲的银 坑及香港的流浮山( l a uf a us h a h ) ，其中广西钦州湾和粤西的镇海湾是著名的近江牡 近江牡蛎酶法制备抗疲劳食品基料的研究 蛎种苗基地【2 j 。福建省2 0 世纪8 0 年代引进和发展的太平洋牡蛎代替了部分近江牡蛎。 大连湾牡蛎产于黄渤海。太平洋牡蛎和褶牡蛎在中国沿海分布较，1 ，但以广东、福建、 辽宁为主，大连也是中国太平洋牡蛎的主产区之。 2 0 0 3 年沿海再省牡蛎养殖所占份额 2 牡蛎的营养价值及生理功能 2 1 牡蛎的营养价值 牡蛎是一种珍贵贝类，其肉味鲜美含有丰富的糖原、蛋白质、氨基酸、维生素 和微量元素等。西方人称“s e am i l k ”，日本人则称为“海之玄米”川。据分析，干 牡蛎肉含蛋白质高达5 0 6 3 t ”。牡蛎中氨基酸组成完善除了可分离得到2 0 种常用 氨基酸外，还可得到p 氨基丙酸、t 一氨基丁酸、鸟氨酸、牛磺酸等多种具有重要生理 价值的氨基酸【6 】，这些氨基酸多以游离形式存在于牡蛎的组织和器官中，有重要的生 理活性，其中以牛磺酸含量较高而引人注目口。9 1 。据世界粮农组织评定，牡蛎肉中必 需氢基酸完全程度和质量优于牛乳和人乳【l q ，是优质蛋白质。 牡蛎中含有丰富糖原，是组织能源物质的储备形式，是体力脑力活动效率及持久 力的物质保证具有抗疲劳功效和改善心脏及血液循环功能，并能增进肝脏的功能， 具有保肝作用。而且糖原可直接为机体所吸收利用，从而减轻胰腺负担，对糖尿病的 防治有十分重要的意义“j 。 脂类占牡蛎干重的约1 0 s l ，且含有大量多不饱和脂肪酸，其中e 队( c 2 5 ) 和 d h a ( c 2 2 ) 舍量丰富，这两种不饱和脂肪酸可以防治血管疾病，并有增强免疫功能 等功效。此外，牡蛎中还含有维生素a 、b 、c 、d 、e ，及钙、硒、磷、铁、锌等微 量元素其中铁和维生素b m 有养血补血、滋阴的功能。硒和维生素e ，具有根好的 抗衰老作用，硒还可以明显提高机体免疫力而起到防病效果【i ”。牡蛎中锌含量丰富 广东海洋大学硕士学位论文 皇皇量皇皇皇r ii 置皇 大量的研究证实，锌参与机体免疫和代谢，对人和动物具有重要的生理作用。人体缺 锌可引起一系列的生化代谢改变，生理功能异常，生长发育缓慢，智力受到影响【1 2 1 ， 并且锌对味觉、嗅觉、视觉及创口愈合极为重要。最新研究指出，锌可以增强免疫力， 能预防感冒【1 3 】。 2 2 牡蛎的生理功能 牡蛎除供食用外，还有多种生理功能和很高的药用价值，是我国首批批准的药食 同源的海洋动物资源。中医理论认为，其性微寒、味咸，归肝、胆、肾经，有滋阴养 血、敛阴潜阳、止汗涩精等功效。作为传统中药材，牡蛎在我国古代医学文献：神农 本草经、海药本草、本草纲目、伤寒论和金匮要略中均有记载。在中 华人民共和国药典上，则记牡蛎有重镇安神，潜阳补阴，软坚散结，收敛固涩。用 于惊悸失眠，眩晕耳鸣，瘰疬痰核，徵瘕痞块，自汗盗汗，遗精崩带，胃痛泛酸等。 近年来，牡蛎的药用价值和保健功能越来越受到国内外学者关注，已证明牡蛎提 取物对多种慢性疾病有辅助治疗作用，如提高机体免疫力、抗肿瘤、抗疲劳、对肝脏 的保护作用等。以下就有关牡蛎的生物活性研究现状作一说明。 2 2 1 增强机体免疫功能 多项研究证明，牡蛎提取物能提高机体免疫能力。a a c h o u r 掣1 4 】观察牡蛎提取物 对外周血单核细胞( p b m c s ) 激活的影响发现，在含有牡蛎提取物的培养物中，t 细 胞增殖明显高于无牡蛎提取物处理的控制组，并且在有牡蛎提取物存在的条件下， p b m c s 培养3 7 d 就能达到最大活性。桑希生等【1 5 】利用卡介苗( b c g ) 和联合脂多糖 l p s 诱发小鼠免疫性肝损伤模型，观察牡蛎汤对小鼠免疫性肝损伤肝组织n o 、i l - 2 、 和t n f a 含量的影响，结果表明牡蛎汤可使免疫性肝损伤小鼠肝组织n o 、i l 2 和， i n f a 含量显著降低，对小鼠免疫性肝损伤有较好的保护作用。李萌【1 6 j 等研究证明牡 蛎糖胺聚糖能显著提高i 一型单纯疱疹病毒感染小鼠胸腺指数和脾脏指数，增强腹腔 巨噬细胞吞噬能力，具有免疫增强作用。 2 2 2 对肝脏的保护作用 k i m u r a 等人【1 7 】发现，牡蛎提取物可以抑制肝损伤引起的草酰乙酸转氨酶( g o t ) 和 谷氨酸丙酮酸转氨酶( g p t ) 水平的升高，对肝脏具有一定的保护作用。范建高等报道 【l8 1 ，牡蛎提取物能显著降低高脂饮食和酒精造模大鼠血清和肝组织内脂质含量，动物 体重和血清转氨酶水平亦明显下降，病理学观察发现，肝细胞脂肪变性程度显著改善， 伴随的肝细胞坏死炎症细胞浸润亦明显减少。李旭【1 9 】等通过对牡蛎粉进行提取和纯 化，获得的牡蛎粉提取物，具有明显的肝保护作用。动物实验表明：服用牡蛎粉提取 物的小鼠，肝内乙醇脱氢酶的含量较未用药物的小鼠明显增加；在经过1 4 天胃管给酒 后，未用牡蛎粉提取物的小鼠肝细胞切片显示肝细胞出现脂肪变性，而用药的小鼠肝 细胞切片显示未见异常改变。 近江牡蛎酶法制备抗疲劳食品基料的研究 2 2 3 降血糖、降血脂、降血压功能 t a n a k a 等人【2 0 】通过小鼠实验发现牡蛎酶解产物能显著的抑制小鼠血糖浓度的升 高，具有一定的降血糖作用。滕瑜等人【2 i 】用牡蛎提取物对四氧嘧啶引起的高血糖大鼠 进行治疗，发现血糖下降较明显，胰岛素也有明显提高，表明牡蛎提取物对糖尿病具 有一定的疗效作用。 当血中的总胆固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白胆固醇水平单项或多项超过正常 范围时，可称血脂异常，俗称高血脂。高脂血症是动脉粥样硬化( a s ) 和冠心病等疾病 的重要危险因素。k i m u r a e l 7 】等人研究了牡蛎提取物对小鼠脂质代谢的影响，证实其 具有降血脂的作用。刘赛等人1 2 2 研究证明，牡蛎提取物能够明显降低高血脂鹌鹁的血 浆总胆固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白胆固醇和载脂蛋白的水平，起到降血脂作用。 b o r d e n a v e l 2 3 】检测了太平洋牡蛎酶解产物a c e 抑制活性，水解物经过反相高压液 相色谱分离收集到7 种组分。其中组分6 的i c s 0 为5 1 3 m g l 。欧成坤等人【2 4 】通过试验 证明，经5 3 7 酸性蛋白酶得到的牡蛎酶解物都具有一定的a c e 抑制活性，水解度为 1 6 的酸性蛋白酶酶解产物，蛋白浓度为1 m g m l 时，对a c e 的抑制率为7 1 7 1 。 2 2 4 抗肿瘤 1 9 9 6 年野村光义癌和艾滋病研究财团召开了关于牡蛎提取物抗癌功能的研究发 表会，会上一致认为牡蛎提取物可以使细胞内防癌和防老化功能的谷胱甘肽( g s h ) 快 速增殖，并能减轻具有强力抗癌活性的抗癌药物亚德利亚霉素( a d m ) 对心脏的副作 用f 2 5 1 。国内研究人员在牡蛎提取物抗肿瘤方面也做了大量工作。李鹏等报道【2 们，牡 蛎天然活性b p o 1 能有效抑制人胃腺癌b g c 8 2 3 细胞增殖活动，b g c 8 2 3 细胞是一 种增值能力旺盛的低分化人胃腺癌细胞株，与细胞增殖活动密切相关的酶活性较高 经b p 0 - 1 处理后b g c 8 2 3 细胞生长受到抑制，分裂指数下降，细胞周期检测出现凋 亡峰，细胞形态观察出现了明显的固缩等现象。张辉【2 7 】研究发现，酶解牡蛎脱脂蛋白 得到的寡肽在浓度为1 0 0 l 上g m l 下对a 5 4 9 ( 砟i 癌细胞) 和p 3 8 8 ( 刍l i l t 病细胞) 有较明显的 细胞增殖抑制作用。王俊【2 8 】等人采用热碱提取法分离纯化东海近江牡蛎得到牡蛎多 糖，对提取物进行抗肿瘤活性研究发现，牡蛎多糖能非常显著地增加荷瘤小鼠的脾细 胞活性，提示提取物能抑制肿瘤生长。 2 2 5 抗疲劳 牡蛎是公认的营养佳品，关于其治疗“虚劳乏损的功效在我国古代医书中早有 记载，目前关于其抗疲劳活性也有相关报道，王元勋等【2 9 】将新鲜牡蛎捣碎后用7 0 酒精浸泡后得到浓缩汁，研究发现此浓缩汁可以明显延长小鼠游泳耐受力及抗缺氧能 力，同时也提高了小鼠的血糖调节能力。张部昌等【3 0 】采用酶水解牡蛎有效成分并辅以 枸杞、蜂蜜等调味成分制成口服液，并通过动物实验证明此口服液具有明显抗疲劳效 果。任玉翠等【3 l 】以乌骨鸡、牡蛎肉和刺参为原料，采用酶解工艺，制成营养液，研究 证实，该产品具有抗疲劳作用，同时也是成年女性的理想保健品。 4 广东海洋大学硕士学位论文 2 2 6 其它活性 巴黎大学的pb a c 研究指出太平洋牡蛎的提取物对缺镁小鼠的音源性癫痈发作 有保护作用【3 2 】。牡蛎提取物的其它功能活性还有抗氧化1 3 3 l 、补肾等。 3 疲劳和抗疲劳 3 1 疲劳的概念及产生机理 3 1 1 疲劳的概念 自1 8 8 0 年莫索( m o s s o ) 研究人类的疲劳开始，距今已有1 0 0 多年历史。期间 许多著名学者从多种视角采用不同手段广泛研究疲劳，并先后给疲劳不同的概念。如 我国传统医学认为：疲劳是由于体力、脑力的过度消耗和不合理的生活方式引起的。 而气血不足、脏腑功能衰弱是产生疲劳的基础【3 5 】。现代中医理论把疲劳分为运动性疲 劳、过度训练疲劳综合症、慢性疲劳综合症和虚劳、虚损等。直到1 9 8 2 年在第五届 国际运动生物化学会议上才对疲劳的概念取得了统一认识，即疲劳是：“机体生理过 程不能持续其机能在一特定水平上和或不能维持预定的运动强度 【3 6 1 。疲劳是一个 涉及许多生理生化因素的综合性生理过程，是机体脑力和体力活动到一定阶段必定出 现的正常的生理现象，它既标志着机体原有工作能力的暂时下降，又可能是机体发展 到伤病状态的一个先兆【了丌。 3 1 2 疲劳产生机制 在对运动性疲劳产生机制的大量研究中，曾提出了疲劳时存在的4 个基本过程： ( 1 ) 代谢基质疲劳产物的积累；( 2 ) 活动所需基质耗竭；( 3 ) 基质的生理化学状态改变； ( 4 ) 调节和协调机能失调。长期以来一直应用这些理论阐述疲劳的机制。这些变化在 疲劳时往往不同程度的存在，但缺乏整体的观点因此，1 9 8 2 年在第五届国际运动 生化学术会议上，将疲劳定义为：机体生理过程不能持续其机能在特定水平上和或 不能维持预定的运动强度。这个定义的特点是：( 1 ) 把疲劳时体内组织和器官的机能 水平和运动能力综合起来评定疲劳产生和程度；( 2 ) 有助于选择客观指标评定疲劳。 如心率、血乳酸、最大摄氧量和输出功率等在某一特定水平工作时单一或同时改变仍 可以评定疲劳，这一机理较全面地解释了运动性疲爿3 8 】。 疲劳发生的机理可归纳为七种学说【3 7 1 ：( 1 ) 能源物质消耗学说；( 2 ) 代谢物质堆积 学说；( 3 ) 内环境稳定失调学说；( 4 ) 保护性抑制学说；( 5 ) 内分泌系统失调理论；( 6 ) 自 由基影响理论；( 7 ) 突变学说。前述六种理论都只是着重从某一角度来说明疲劳发生 的机理，其中任何一种学说都无法独立地解释所有的疲劳现象。1 9 8 2 年e d w a r d 提出 了“突变理论”，认为整体性疲劳不是固定由某一种或几种原因引起的，它是多种致疲 劳因素总和的产物，运动疲劳前肌肉的兴奋性、能量供应水平、输出功率呈一个逐渐 下降的过程。这一理论可以更清楚地说明疲劳实际上是人体的一种自我保护功能。 5 近江牡蛎酶法制备抗疲劳食品基料的研究 3 2 抗疲劳 延缓疲劳的产生和或促进疲劳的消除，即抗疲劳，它是目前运动医学和保健医 学研究的一个热点问题。一方面可以通过休息、睡眠、合理的生活制度、积极性放松 活动及某些理疗方法( 如按摩、淋浴和热敷) 来消除机体疲劳，另一方面则可依靠营 养物质的补充、中医药疗法等达到抗疲劳的目的。 3 2 1 营养素与抗疲劳 能源消耗学说认为，人体在运动及体力、脑力劳动过程中，消耗了大量的能源物 质( 各种营养素及体内贮能物质) 是人体产生疲劳的重要原因。营养素在功能食品研究 中又称营养强化剂，它们对提高运动耐力和消除疲劳方面具有重要影响。 糖类是构成机体的重要组成成分之一，是机体的主要供能物质，机体内的糖主要 是葡萄糖和糖原。当血糖浓度降低时，首先影响中枢神经系统的机能，出现疲劳或头 晕等现象，从而影响运动能力。糖是肌肉运动时的主要能量，耐力运动时，肌糖原含 量高，运动能力较强。由此可见，糖是运动的重要能源物质，是提高运动能力的物质 基础【3 9 1 。 脂质是人体代谢的重要能源物质，是人体细胞膜和神经组织的重要组分，对神经 组织和细胞膜的完整性及保证神经冲动的传递有重要作用。脂肪中的固醇是人体雄性 激素的重要成分，雄性激素对高强度运动时维持较高水平的供氧能力有重要意义，能 减少尿肌酸量，使肌酸与a t p 作用合成c p i 对运动后肌糖原的恢复也起着部分调节 作用【删，实验证明，卵磷脂能显著延长小鼠的负重游泳时间，明显提高小鼠的抗疲劳 能力。这是因为卵磷脂在体内可维系许多酶的活性，尤其是能有效提高机体内超氧化 物歧化酶s o d 的活性，而s o d 则是体内直接清除自由基的主要成分之一，其含量和 活性与其细胞活力和寿命有明显的相关性。但脂肪的过量摄入会妨碍运动和劳动能 力，增加体重，弊多利少。因此，脂肪的摄入量要根据运动量或工作劳动强度而定， 决不可盲目增加。 蛋白质和氨基酸对疲劳的产生和消除也具有重要影响。蛋白质是构成肌肉的主要 原料，是血红蛋白、肌红蛋白和各种酶与激素的主要构成成分，固而对肌肉收缩力、 体内氧的供应、运动中的调节能力都有重要影响，同时可影响神经系统的兴奋性和体 内环境的稳定性，对疲劳的产生有重要影晌。但蛋白质摄入不宜过高，因为蛋白质过 多会增加食物特殊动力，增加肝脏和肾脏排出附加氮代谢物的负荷，同时蛋白质的酸 性代谢产物还会导致体液的酸度增高从而引起疲判3 9 1 。亮氨酸、异亮氨酸，颉氨酸等 具有支链碳骨架的支链氨基酸可以提高运动耐力，帮助修复肌肉组织，使受伤的肌肉 痊愈，同时，支链氨基酸可以降低5 羟色胺( 5 h t ) 对脑工作能力的影响，使大脑活 动正常，减轻或延缓运动性疲劳。牛磺酸作为一种重要的氨基酸，其主要生物学作用 是能够维护膜结构的稳定和调节渗透平衡，可以加速机体自由基的清除速度，具有明 6 广东海洋大学硕士学位论文 鲁自目l l 日目目_ 一i m 。_ i _ _ _ 显的抗脂质过氧化作用，能抵抗长时间运动产生的自由基对肌细胞膜的损伤 4 2 j ，可以 提高机体有氧代谢能力，改善肌细胞的氧利用率，从而提高机体运动能力天冬氨酸 的钾盐和镁盐能防止疲劳的积累，特别能延缓运动到衰竭的时间，这是因为天门冬氨 酸盐类能加速肌肉中a t p 、磷酸肌酸与糖原的再合成，对糖原有节约作用【4 2 】。 维生素的需要量尽管很少，但又是绝对不能缺少的。维生素e 【4 2 】具有抗氧化作用， 可以增强人体对缺氧的抵抗力，使机体耗氧减少，改善侧支循环，从而减少氧债，改 善肌肉营养状况，提高抗疲劳能力。维生素c 能够加强氧化一还原过程，提高组织 的吸氧能力，使组织的代谢营养功能加强，从而增强机体耐力，使之不易产生疲劳感 觉。b 族维生素有利于维护神经系统代谢和营养、促进疲劳的消除【4 3 】。 无机盐是人体的组成成分，约占人体5 左右，虽不能提供能量，但在维持机体 正常生理功能方面具有重要作用。人体内的无机元素可以分为主要元素和微量元素。 钙、镁、钠、钾、磷、硫和氯是人体所必需的7 种主要元素，它们占人体内无机盐总 量的6 0 - - 8 0 。铁、碘、铜、锌、锰、钻、钼、硒、铬、氟等元素在人体中含量极 微，被称为微量元素。实验证明【删，硒是体内氧自由基清除酶的必需成份，铜、锌、 锰是线粒体s o d 的必需成份，可以直接清除氧自由基。此外，锌是乳酸脱氢酶、谷 氨酸脱氢酶、碱性磷酸酶、碳酸配酶等的辅助因子，补锌能影响乳酸脱氢酶的活性， 调节大强度运动时乳酸的生成及分解，减少自由基的生成，抑制生物膜的脂质过氧化 反应，稳定膜的结构和功能。补充铜、锰以后，可以增强机体的代谢功能，延缓疲劳 的出删4 5 1 。 3 2 2 抗疲劳功能性食品的发展现状 我国功能性食品的发展历史悠久，早在几千年前医药文献中就记载了与现代功能 食品相类似的论述一“医食同源一、。食疗一、“食补 。国外较早研究的功能食品是强 化食品，2 0 世纪2 0 年代，芬克提出了人体必需的“生物胺 的概念，随后“生物胺 被命名为。维生素( v i t a m i n e ) 。对于维生素生理功能的研究，以及对它的缺乏症的 研究，使人们进一步认识到它对人体生理机能的重要性，并通过补充维生素使其缺乏 引起的疾病得到缓解甚至治愈。1 9 3 5 年美国提出强化食品概念，随后强化食品得到 迅速发展。1 9 6 2 年日本率先提出“功能食品竹概念，并围绕着“调节功能一做文章， 随着衰老机制、肿瘤成因、营养过剩疾病、免疫学机理等基础理论研究的进展，功能 性食品研究开发的重点也转移到这些热点上来。 功能食品的发展经历了三个阶段。目前正从第一、二代向第三代发展。所谓第一 代功能食品多是一些厂家用某些活性成分的基料加工而成，根据基料推断该产品的机 能，缺乏功能性评价和科学性，目前欧美、日本等发达国家仅将此类产品列为一般食 品。第二代功能食品是经过动物和人体试验，确知其有调节人体生理节律建立在量效 基础上，目前第二代功能食品在我国已崭露头角。在具有某些生理调节功能的第二代 功能食品基础上，进一步提取、分离、纯化其有效的生理活性成分；鉴定活性成分结 7 近江牡蛎酶法制备抗疲劳食品基料的研究 构；研究其构效和量效关系，保持其生理活性成分在食品中的有效稳定态势，或者直 接将生理活性成分处理成功能性食品，称为第三代功能性食品。目前在美、日等发达 国家市场上大部分是第三代功能性食品，而我国尽管功能性食品市场上已有一定规 模，但相比之下还有不小差距。专家预测，未来十年内，全球功能食品的市场份额每 年将以1 0 的速度增长，综观国内外功能性食品的市场可以看出，随着人类对健康的 追求势必要掀起功能性食品的研究热潮，势必将带动其高速发展的进程。 对于抗疲劳性功能食品研究进程看，国外以美国和日本发展最为迅速。据营 养经济杂志报道，美国运动添加剂的增长率比整个添加剂市场高8 0 ，运动营养功 能食品的增长比整个功能食品市场高6 0 。据统计资料表明，在美国，7 5 的成年人 关注能量和疲劳，3 5 0 0 万成年人有能量缺乏症状；每3 个购买者中有1 个表示，他 们的家庭中有1 人正在努力改善和消除能量缺乏和疲劳情况；有5 1 0 0 万人经常参与 运动。运动营养食品在国外早已为大众接受，且成为健身时尚。日本是一个“疲劳大 国一，在日本厚生劳动省进行的劳动者健康调查中有7 2 的人回答“因工作而疲劳 。 在文部科学省研究班的调查中，“6 个月以上慢性疲劳”的人达到约3 , 0 0 0 万，即日本 人口的四分之一。由于是疲劳大国，所以这方面的研究也比较领先。文部科学省研究 班等在解释慢性疲劳综合症( c f s ) 原因及大脑如何感到疲劳的机制等方面已取得了 世界性的成果，在这类研究的基础上，在以数值显示各人不同程度疲劳的同时，对消 除疲劳的药品和食品的开发工程也已启动，该工程的中心是由大阪大学医学部研究员 成立的一家风险企业，有1 8 家大型医药品和食品企业将在3 年内向该公司出资约1 5 亿日元。 在我国，运用中医药治疗疲劳古已有之，如我国最早的本草专著神农本草经 中就记载有“倍力一、“益气力一的药物1 1 味，本草纲目记载了9 0 味营养保健药物 闱。近年来，我国研究人员运用现代科技手段进行了大量的验证研究工作，并发现了 一些新的抗疲劳药用动植物资源，比如海岁4 7 1 、芦荟粉【4 引、蜂蛹提取物【4 9 l 、红景天【5 0 】、 翡翠贻贝【5 1 1 、海星提取液【5 2 1 、鳖甲【5 3 】等，以及多种中草药的抗疲劳作用。同时，现 代营养学研究发现，肽具有比游离氨基酸吸收快、吸收率好、生物效价高等特点， 是具有多种生理功能的活性物质。其中抗疲劳肽能明显提高人体工作能力 s 4 - s 6 ，增强 肌肉含量和力量，维持或提高机体的运动能力，并且快速消除疲劳，迅速恢复和增强 体力等功效，有助于在运动环境下维持人体健康，如大豆低聚肽【5 7 1 、心肌多肽【5 8 1 、 鱼肽【5 9 1 、玉米肽【删等。目前国内已经研制成功的抗疲劳产品有立立人参胶囊、三羊 倍力、左旋肉碱、“精海牌 生蓝精胶囊、西洋参含片、生血胶囊【6 2 1 、加减十全大 补汤【6 3 j 等。 广东海洋大学硕士学位论文 4 立题背景、意义和研究内容 4 1 立题背景和意义 随着人们生活水平的提高，摄取食品已不仅仅是为了解决温饱问题以维持生存， 而且还要求它具有调节生理活动的功能。目前，功能食品已成为食品行业研究的一个 热点，代表当代食品发展的潮流。从生理活性物质的研究出发，或从特定消费者的特 殊要求出发，指导开发新型的功能性食品，这是功能性食品的发展方向。 海洋是功能食品和保健药品的宝库。海洋中的生物种类繁多，资源极其丰富，而 且生物链基本健全，再生能力强。海洋生物含有丰富的有益于人类健康的蛋白质、不 饱和脂肪酸、牛磺酸，微量元素谱系也大大优于陆地生物，是人类健康食品极好的来 源。因此，采用生物技术对这些资源进行开发利用，将是当今科学研究最具发展前景 的领域之一。海洋环境与陆地环境有很大的不同，如高压、低温、高盐等，为了适应 海洋环境，海洋生物蛋白质无论氨基酸的组成还是氨基酸的序列都与陆地生物蛋白质 有很大的区别。同时，海洋生物蛋白资源无论在种类还是数量上都远远大于陆地蛋白 质资源。种类繁多的蛋白氨基酸序列，用特异的蛋白酶水解，可释放出具有生理功能 的活性肽段和其他活性成分。 疲劳是现代社会中存在的一个突出问题，现代社会快节奏的工作生活给人们带来 了巨大的压力，疲劳人群的比例正在不断扩大，许多人因为过度疲劳处于亚健康状态， 严重影响了工作效率和生活质量。合理膳食，抗拒疲劳已经成为一种社会