动物血提取物活性的研究与开发现状

邓 莉，刘章武,*，杜金平

动物血提取物活性的研究与开发现状

邓 莉1，刘章武1,*，杜金平2

(1.武汉工业学院食品科学与工程学院，湖北 武汉 430023；2.湖北省农业科学院，湖北 武汉 430064)

动物血是丰富的蛋白质资源，有着“液体肉”的美誉，具有广泛的应用开发价值。本文介绍动物血的有效成分，比较免疫球蛋白、超氧化物歧化酶和血红素的各种提取方法的优劣，概述提取物开发应用现状，并提出动物血提取物研究的主要方向。

动物血；活性成分；提取方法；开发利用

动物血是一种宝贵的营养资源，富含200多种功能不同的蛋白质成分(16.4%～18.9%)，包括人体必需的8种氨基酸(其中赖氨酸和亮氨酸的含量尤其高)，还含有钙、铁、镁、磷、钾等微量元素、维生素、无机盐、糖类和脂质。

我国的动物血资源极其丰富，估计每年在2.3×106t以上[1]，其提取物除少部分得到开发外，大部分均被废弃，这不仅浪费了资源，而且污染了环境。因此，大力开发动物血资源，变废为宝，具有很重要的现实意义。

1 动物血的有效成分

动物血中含有多种有效活性成分，具有很多种生理功能。动物血中常见的有效成分如下[2]：

1.1 免疫球蛋白

免疫球蛋白(immunoglobulin，Ig)[3]是一类能与相应抗原发生特异性结合反应的生物活性蛋白，一般存在于哺乳动物的血液、组织液和外分泌液等液体中。其主要作用是与抗原发生免疫反应，生成抗原和抗体的复合体，阻断病原体对机体的危害[4]。在机体内，免疫球蛋白的活性受到pH值、温度和压力等因素的影响。根据其结构和性质，一般可分为IgG、IgM、IgE、IgA和IgD五种，其中IgG的含量最高，约占血清中Ig的75%[5]，是体液免疫中的主力抗体；IgM约占10%，其溶血、溶菌、杀菌、促吞噬和凝聚作用均比IgG高，是高效的抗微生物抗体。目前免疫球蛋白在临床上的作用日益突出，无论是应用领域、品种，还是适应条件都在拓展[6]。

1.2 超氧化物歧化酶

超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)[7]是一类唯一能够特异性清除自由基的抗氧化酶，对生物体预防氧毒性起着重要作用[8]。根据金属辅基的不同，SOD通常分为Mn-SOD、Fe-SOD、Cu/Zn-SOD三种类型[9]。这3种SOD都有催化O－2·歧化为O2和H2O2的能力，但相对Mn-SOD和Fe-SOD，Cu/Zn-SOD在胞外活性氧的歧化反应中起着更关键的作用[10]。SOD的分布很广泛，几乎存在于所有的动物、植物和微生物中，其主要的

物理性质见表1。

表1 不同类型SOD的物理性质Table 1 Physical properties of different types of SOD

1.3 凝血酶

凝血酶(thrombin)是一种丝氨酸蛋白水解酶，具有较高的专一性，在机体中以凝血酶原形式存在，是凝血系统内的天然成分，一定条件下被激活后，转化为有活性的蛋白质水解酶。国内外研究的凝血酶主要来自牛或者人，而对羊、马、鸡、鼠等的凝血酶研究较少[11]。目前，凝血酶广泛应用于临床，从传统单纯的局部外敷已发展到手术止血，并且止血效果要比止血环酸、氨基苯甲酸等药物好[12]。

1.4 血红素

血红素是血红蛋白和肌红蛋白的辅基，是一类重要的卟啉铁化合物，主要存在于动物的血液和肌肉中，是动物血液中的主要色素，在血液中与珠蛋白通过四键结合构成血红蛋白，其中两个键是血红素的两个丙酸基与珠蛋白结合，另外两个键是铁与珠蛋白中组氨酸咪唑环的氮形成的两个配位键[13]。血红素广泛地应用于保健食品和药品中，除了治疗营养性贫血外，还可作为治疗恶性肿瘤的卟啉类药物和慢性活动性肝炎的原卟啉二钠盐的前体[14]。美国早在1983年就正式批准雅培公司的氯化血红素作为药物，我国于1998年正式批准以血红素为基本原料的血卟啉的抗肿瘤药物[15]。

2 动物血活性物提取的方法

随着科学技术的发展，目前已能利用物理和化学的方法，将其中的许多有效成分进行分离提纯，但对动物血有效成分的提取主要集中在免疫球蛋白、超氧化物歧化酶、血红素等方面。

2.1 免疫球蛋白的提取

分离免疫球蛋白可采用饱和硫酸铵盐析法、有机溶剂沉淀法、柱色谱分离法、超滤法等。由于盐析法和有机溶剂法成本低，操作简单、快速，应用较为广泛。

2.1.1 饱和硫酸铵盐析法

盐析法是一种粗分离蛋白质的方法，要想获得纯度较高的蛋白质，通常需结合其他的方法才能获得想要的产品。在盐析法中，最常用的无机盐是硫酸铵。胡晓苗等[16]以犬血清为原料，采用硫酸铵盐析法和Sephadex-200凝胶层析柱相结合的方法，获得了纯度高、活性好的犬免疫球蛋白。

2.1.2 有机溶剂沉淀法

有机溶剂沉淀法是利用有机溶剂破坏溶质分子周围的水化层，使溶质的分子聚集析出，通常溶质分子质量越大越易被沉淀[17]。此种方法快速、简单，抗体特异性好，但是产品的回收率和纯化效果差。舒文祥等[18]采用乙醇沉淀法、饱和硫酸铵盐析法分别提取鸡血清中的免疫球蛋白，然后用Sephadex-200凝胶进一步纯化鸡血清Ig，根据SDS-PAGE电泳图[19]，得出两种方法获得的免疫球蛋白纯度都不高，但是相比之下，饱和硫酸铵沉淀法比乙醇沉淀法获得的免疫球蛋白的浓度要高。然而，有报道将有机溶剂辛酸与硫酸法结合，即辛酸-硫酸铵法，可得到纯度和回收率均较好的产品[20]。

2.2 超氧化物歧化酶的提取

目前，国内外已建立了从动物血中提取SOD的多种方法，基本工艺流程是：血液预处理→洗涤红细胞及溶血→去除杂蛋白得SOD粗酶液→柱层析分离得到高纯度的SOD。根据研究者对产品纯度的要求，通常采用盐析法、热变性法、超滤法、柱层析法等。

2.2.1 盐析法

盐析法是以McCord等[21]的方法为基础建立起来的一种提纯SOD的方法，基本原理是在有机大分子或一些有机高分子溶液中加入一定量的无机盐，利用相似相溶原理，使有机物析出。盐析法获得的产品纯度不高。

2.2.2 热变性法

由于SOD的热稳定性好，因此在提取的过程中可以采用加热的方法除去杂蛋白。此方法操作简单，对设备要求低，除杂效果较好。刘晓红等[22]采用热变性法提取猪血中的SOD，并比较了Zn2+和Cu2+对SOD的保护作用和沉淀杂蛋白的作用，结果表明这两种离子的硫酸盐对SOD的保护效应较好，且Zn2+和Cu2+浓度分别为3mmol/L和2mmol/L，热变性温度是65℃时，SOD的比活力最高。

2.2.3 超滤法提取

超滤是指在外界推动力作用下截留水中胶体、颗粒或分子质量相对较高的物质，从而使水和小的溶质颗粒透过膜的分离过程。利用超滤技术浓缩和纯化SOD，可以减少传统方法中对有机溶剂的使用量，减轻对环境的污染。赵铭等[23]以醋酸纤维素为膜材料，制得了适用于过滤猪血Cu/Zn-SOD的超滤膜，并研究了操作压力、溶液浓度等因素对通量的影响，结果表明，醋酸纤维素膜超滤纯化SOD溶液性能优于其他的膜，且比活力提高了25%，酶活力回收率为86%～89%，纯化因子为1.35。超滤还可以与其他提取技术相结合，如邱玉华等[24]利用

超滤和等电点结合的技术，制得了高纯度、高活力的SOD。

2.2.4 柱层析法

④砾砂：以浅黄色为主，局部灰白色，主要组成成分为砾砂，湿，饱和，中密，颗粒形状多为亚圆形，含少量粉细砂和粘粉粒等，局部夹有中粗砂。

SOD纯化常采用的柱层析法是离子交换层析法和亲和层析法，常用的离子交换剂是：Sephadex G-75或G-100、G-150、DE-32、CM-32，DEAE-Sephadex A-50或A-100，柱层析获得的产品纯度一般较高，但是投资较大。张兰杰等[25]以新鲜鹿血为原料，采用氯仿-乙醇除杂蛋白、丙酮沉淀、热变性、DEAE-32柱色谱等方法，对鹿血红细胞Cu/Zn-SOD进行分离纯化，结果为：Cu/Zn-SOD比活力是13707.27U/mg，酶活力回收率是64.81%，纯化倍数为169.73。

2.3 血红素的提取

血红素的提取方法主要有冰醋酸法、有机溶剂法、酶水解法、羧甲基纤维素法。

2.3.1 冰醋酸法

冰醋酸法是俄国的Schalfeieff最早在实验室提取分离血红素的一种方法，主要缺点是在制备过程中，冰醋酸的耗量大，溶剂回收困难，且成本高。

2.3.2 有机溶剂法

有机溶剂法是提取血红素常见的方法，但是此方法存在工艺复杂、成本高、毒性大、环保性差等缺点[26]。李盛华等[27]采用丙酮作为萃取剂，通过正交试验确定了提纯血红素的最佳工艺条件，在此条件下，血红素的提取率可达28.6%以上。

2.3.3 酶水解法

2.3.4 羧甲基纤维素法

血红蛋白由血红素和蛋白质组成，分离时借助羧甲基纤维素，可以使血红素与羧甲基纤维素形成络合物被沉淀出来，得到的络合物是制备药物铁的原料，蛋白质可用作食品添加剂[29]。这种方法操作简单、成本低廉，容易在工业生产中应用。印韵芝等[30]将新鲜猪血离心后，分离出血红蛋白，在酸性条件下，使血红蛋白分解为血红素和珠蛋白，然后以羧甲基纤维素作为吸附剂提取出血红素铁。

3 动物血提取物的开发应用现状

3.1 生产药物

动物血中不仅含有大量的蛋白质，还含有很多在临床上有重要作用的活性物质，如各种酶类、血红素、有机酸。将它们从动物血液中提取后，有的直接作为保健药物或治疗一些疾病的药物，有的作为进一步生产其他药剂的原料等。几种常见的用动物血提取物生产的药物如下：

3.1.1 血红素用于铁强化剂及抗贫血药物

铁是人体必需的元素，由于缺铁而引起的贫血是常见的疾病之一，尤其是儿童和孕妇最为普遍，导致缺铁的主要原因是铁的吸收问题[31]。食物中铁存在于两种形式：一种是离子铁，这种铁较难吸收；另一种是血红素铁，这种铁可直接进入肠黏膜细胞被人体吸收。“红桃K”生血剂就是以天然食物中提取的血红素铁为主要成分，配合部分健脾补肾中药，采用科学的配方精制而成[32]。

3.1.2 血红素制备血卟啉类药物

血红素除去铁离子后，再在卟啉环上进一步修饰即可得到血卟啉类药物，血卟啉可用作肿瘤治疗中的光敏剂，利用血卟啉在肿瘤中停留较长时间和对光很敏感这两个性质来治疗肿瘤，现已广泛应用于视网膜瘤、膀胱癌、肝癌等疾病[1]。

3.1.3 血红素生产原卟啉类药物

原卟啉二钠对治疗各种肝炎有非常显着的疗效，可直接由新鲜动物血制备。主要方法是先在质量分数为15%的盐酸溶液中加入适量锌粒，然后立即加入用草酸抗凝处理过的新鲜动物血，搅拌反应一段时间，即得粗原卟啉，再用1%的盐酸-甲醇溶液进行酯化反应，氯仿提取，回收氯仿后用质量分数为25%的盐酸溶液水解，即得到原卟啉纯品，再经质量分数为30%的氢氧化钠溶液中和，就可得到了原卟啉二钠[33]。

3.1.4 凝血酶作为止血剂

凝血酶是很好的局部止血药物，将干粉或者用生理盐水溶解后涂抹在伤处和手术处，能够快速达到止血目的。目前，凝血酶在临床方面的应用非常广泛，对于难治性产后出血可以采用纱布按压或液体喷洒的方式用凝血酶治疗；对于急性消化道出血者可以口服凝血酶；对于出血性膀胱炎可通过导尿管灌注凝血酶溶液和抗生素来治疗，不仅可以止血，还能使受损的上皮组织修复。研究还表明，凝血酶不仅在脑缺血、脑出血中有重要作用，在中枢神经系统的正常发育中也有重要作用[34]。

3.2食品添加剂

食品色素是一类调节食品色泽的食品添加剂，按其来源可分为合成色素和天然色素。合成色素一般都有程度不等的毒性，故各国对化学合成色素的使用限制愈来愈多，天然色素是从动物、植物和微生物中提取得到的色素，一般安全性高，色调自然，越来越受到人们的重视。以动物血为原料，可以生产供食品着色的色素。主要方法是将提取出的血红素加以修饰，制得亚硝基血红素，以改善其稳定性。

血红素铁也可作为铁强化剂添加到饮料、奶制品、饼干等食品中，且在不影响食品原有色、香、味的同时起到补铁的作用[15]。宋照军等[35]以猪血为原料，通过酶解的方法使血红蛋白水解，生成血红素铁，再经分离、调酸、加香精，从而制得色泽、风味较佳，且具有一定补铁功能的铁强化功能饮料。

4 展 望

目前，在动物血提取物的研究领域，国内外都取得了一定进展，但缺乏系统深入的研究；对动物血活性成分的提取、分离的研究报道很多，但很多方法在回收率、比活性方面并不是很理想；而且关于动物血液有效成分的作用机理鲜有报道。因此，利用现代提取分离技术对动物血液有效成分进行提取，极大提高产品的纯度和回收率，并对其作用机理进行深入的研究是今后研究的主方向。

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Current Research and Development of Animal Blood Extract Activity

DENG Li1，LIU Zhang-wu1,*，DU Jin-ping2
(1. College of Food Science and Engineering, Wuhan Polytechnic University, Wuhan 430023, China；2. Hubei Academy of Agricultural Sciences,Wuhan 430064, China)

Animal blood with a reputation of "liquid meat" is rich in protein. Its extracts are newly developed animal resources with a wide range of application values. In this paper, bioactive components in animal blood are introduced. Furthermore, the advantages and disadvantages of different extraction methods for immunoglobulin, superoxide dismutase and heme are compared. The development and utilization status, and future research directions of animal blood extracts are also proposed.

animal blood；bioactive component；extract method；development and utilization

TS251.93

A

1002-6630(2010)21-0455-04

2010-03-09

国家现代农业(水禽)产业技术体系专项(nycytx-45-14)

邓莉(1985—)，女，硕士研究生，研究方向为食品资源开发。E-mail：dengli198510@163.com

*通信作者：刘章武(1949—)，男，教授，博士，研究方向为农产品加工与贮藏。E-mail：liuzw2007@yahoo.com.cn