家畜肺综合加工利用及其研究进展

康 峻，王 卫，郭 强，张佳敏，白 婷

（成都大学肉类加工四川省重点实验室，四川成都 610106）

猪和牛等家畜的肺是其屠宰加工的主要副产物之一，以生猪和肉牛计，可占到其体重的0.74%～0.87%和1.01%～1.27%[1]。我国是肉畜生产和肉类消费大国，据统计，2017年全球猪肉总产量约为11 103.4×104t，牛肉产量约为6 155.7×104t，中国的猪肉和牛肉产量分别已经达到5 350×104t和732×104t，占全球产量的48%和12%，意味着每年都将会有40×104t以上的猪肺，7×104t以上的牛肺产生[2]。猪、牛等家畜的肺含有大量的人体必需的营养成分，包括了脂肪、蛋白质、钙、磷、铁，以及维B1，维B2等[3]。我国传统食药同源理论认为，猪肺等肺脏味道偏甘甜，品性偏寒，可治疗支气管炎、咽喉炎，有止咳补虚、补肺之功效[4]。因此，长期以来我国家畜的肺大多是作为烹制菜肴食材，或是作为治疗某些疫病和保健的辅助食品[5]。猪肺与牛肺比较，在利用上猪肺主要被用于餐饮及饲料方面，而牛肺因其体积大、易处理等特点，除了用于餐饮外更多地被用于医药、生化制备等。

目前，发达国家家畜肺的利用，大多是用于制作宠物饲料或生化提取，可广泛用于工业、医学等领域的制剂，而且在生化制剂提取的技术、设备，以及提取效率等方面已经达到相当高的水平。我国将家畜肺作为食材预计仅有10%左右，不到40%是比较简单粗放的生化材料提取或蛋白质饲料。随着食品资源的极大丰富和生活水平的不断提高，作为食用将越来越少，简单加工甚至废弃并必将带来一定的环境污染[6]。家畜肺最具利用价值和开发前景的是通过精深加工为高附加值产品，如肝素钠、血管紧张素、转化酶、表面物质及悬浊液、硫酸软骨素、抑肽酶、胶原蛋白、抗氧化肽、糖胺聚糖、组织凝血活酶、蛋白肽制、肉类香精等。现将家畜肺的研究开发现状进行简要概述。

1 制取酶类产品

1.1 转化酶

血管紧张素转化酶（ACE）又称激肽酶Ⅱ、肽基-羧基肽酶，是一种羧基糖蛋白酶，具有调节血压、可治疗心力衰竭、Ⅱ型糖尿病和糖尿病肾病等疾病[7]。Binevski P V等人[8]对哺乳动物体内各组织进行了提取分析，发现ACE在家畜的肺部毛细血管内皮细胞中含量最高。吴琼英等人[9]研究了猪肺中的血管紧张素转化酶的提取，将新鲜猪肺进行打浆并离心后，使用35%～55%饱和度的硫酸铵分级沉淀，并经过凝胶柱层析、阴离子交换等步骤后得到ACE纯品，而涂振兴等人[10]对猪肺匀浆的浆液比、酶解时间、初始蛋白盐析浓度等条件进行优化得出了最佳的分离纯化工艺。

1.2 抑肽酶

胰蛋白抑制剂（TI）是一种重要的生化试剂，具有治疗肺气肿、急性胰腺炎、出血性休克等疾病的作用[11]；TI中的一些种类，因其对昆虫体内蛋白质消化作用具有抑制性，使昆虫非正常发育或死亡[12]，因此其具有抗病虫害的功能，可用于农业种植、病虫害防治等多个方面。丁鸿等人[13]从新鲜猪肺中提取TI中的一种——抑肽酶，以新鲜猪肺为原料，Sepharose4B偶联胰蛋白酶作为亲和层析介质，从猪肺中分离纯化高比活力TI。结果表明，猪肺的TI含量为1.86 mg/kg，酶的比活力达4 593 U/mg；猪肺抑肽酶耐热性好、对pH值敏感性低，在波长280 nm处有最大光吸收，对胰蛋白酶有很强的抑制作用。周师浩等人[14]从牛肺中提取出了TI，并且发现了以黄牛肺为原料所提取的TI酶活力较水牛肺中提取出的TI酶活力更高。

1.3 组织凝血活酶

血栓性疾病与出血性疾病的检查日益受到临床医学重视，血浆凝血酶原时间测定（PT）作为检查外源性凝血因子缺陷和监控抗凝治疗的重要项目，广泛应用于临床医学[15]。从肺脏提取作为PT试验的重要试剂——组织凝血活酶，将扩大原料来源并显著降低成本。邓福贵等人[16]通过利用猪肺组织抽提组织凝血活酶，同时对其进行质量评价并用于临床。经对比，猪肺中提取的组织抗凝血剂，其敏感性、重复性等指标令人满意，稳定性良好，来源丰富。而Chargaff E等人[17]早在1944年就已经发现可以通过除去气管支气管的牛肺，加生理盐水捣碎后于低温下搅拌和离心后即可得到组织凝血活素，并将其加入0.5%苯酚，置于-20℃条件下防腐处理。

2 制取蛋白及肽类产品

2.1 胶原蛋白

胶原蛋白是一种白色或乳白色的多糖蛋白，含有少量的半乳糖、葡萄糖和大量的甘氨酸，它是细胞外基质的主要成分[18]，约占胶原纤维固体物的85%，占体内蛋白质总量的25%～30%，相当于体重的6%。胶原蛋白作为天然的生物资源，具有良好的生物相容性和生物可降解性[19]，目前胶原蛋白已经广泛应用于食品、饮料、保健品、医疗产品、化妆品及整形等行业中。李小勇[20]发现猪肺是提取胶原蛋白良好的原材料，猪肺中胶原蛋白含量达到了3%以上，并确定最佳提取方法为木瓜蛋白酶结合柠檬酸法。王春焕[21]利用牛肺管，运用不同的酶提取胶原蛋白，并确定最优方案为碱性蛋白酶pH值8.7，底物质量分数7%，酶量（E/S） 2%，酶解温度34℃，酶解时间24 h。并采用了DEAE-52离子交换色谱法对提取出的胶原蛋白进行氨基酸分析。

2.2 抗氧化肽

人体内一切活性物质均以肽的形式存在，决定着人体的激素、免疫、神经和内分泌。随着生长老化，体内不能合成足够的内源性多肽供机体使用，因此需要从动植物中提取外源性多肽。目前，大量的生物活性肽已经应用于食品、化妆品和医药行业，抗氧化肽就是其中一种[22]。张晓娟[3]研究了猪肺中的抗氧化肽的提取、分离与纯化，以DPPH自由基清除率为指标，在单因素试验基础上，通过响应面优化分析，得到抗氧化肽的最佳工艺条件为料液比1∶3，酶解时间6 h，酶浓度为6 500 U/g，提取率为1.29%。在此条件下DPPH自由基清除率为66.89%，粗品抗氧化肽提取率为9.78%。

2.3 蛋白肽

家畜肺中蛋白质组分占其干质量的70%以上，并且含有各种人体必需的氨基酸和微量元素，因此畜肺是种较好的饲料原材料[23]。可采用中性蛋白酶对其进行酶解，将其制备为蛋白肽，可有效缓解我国蛋白质资源紧张的问题。经酶解后可获得小肽含量55%以上的畜肺蛋白肽产品。而畜肺生产小肽类蛋白饲料比起其他仅仅经过简单碾碎的饲料具有更容易被吸收的优点[24]。成国祥等人[25]以猪肺提取肝素钠后的废液为原料，通过脱盐、酶解、超滤膜分离、干燥等步骤可生产出易吸收的蛋白肽。

2.4 肉类香精

猪肺等家畜肺的利用除了提取生化制剂以外，还可制成具有浓郁的肉香，富含可溶性蛋白质、氨基酸、多肽和呈味核苷酸，广泛用于食品、饲料中的肉类香精[26]。目前，国内天然肉类香精的生产原料主要是动物肌肉等，但原料价格高、工艺复杂，使得市场上天然肉类香精价格昂贵。我国是生猪饲养大国，屠宰加工的副产物畜肺资源极其丰富，并且价格低廉，由于畜肺中含有人体必需的多种氨基酸、微量元素、维生素等，是生产肉类香精的理想原料。因此，利用猪肺为主的家畜肺为原料生产天然肉类香精，具有广阔的市场前景[27]。

3 制取硫酸软骨素肝素钠及其他产品

3.1 硫酸软骨素

硫酸软骨素在医学上具有治疗眼科疾病、消除炎症的作用，可改善关节功能、减少关节积液的产生、缓解移动的摩擦和冲击[28]。熊双丽等人[29]研究了猪肺生化提取中丢弃肺管的利用，肺管实际上是提取硫酸软骨素的优质材料。通过研究比较了不同工艺对提取硫酸软骨素的成品最大得率的影响，发现采用全酶酶解工艺可得到最大得率，其得率为22.1%，然后使用乙醇沉淀、DEAE-Sepharose Fast Flow离子交换柱层析和Sephadex G-75等步骤分离纯化得到纯度为97%的硫酸软骨素，并且使用红外光谱法、紫外光谱法、核磁共振技术对得到的产物进行了结构鉴定。

3.2 肝素钠

肝素钠是肝素的一种钠盐，其功能有抗凝血、抗血栓活性、抗血脂活性、抗炎、抗活体、抗肿瘤转移素等。在临床医疗上可以用于治疗肾渗血、清除尿毒等，也可以用于防治脑血栓、急性心肌梗塞症、暴发性流脑败血症、肾炎等疾病。张昌敬等人[30]的研究表明，在猪肺的肥大细胞中含有较丰富的肝素，通过碱盐水解法制得粗肝素，其比活为12～20 μsp/mg，然后再通过分子排阻色谱法（Sephadex G-50）分离纯化可得到比活为102μsp/mg的精制肝素，此精制肝素通过紫外分析可得到与国家标准品基本一致的图谱。而张耕[31]利用胰酶酶解结合盐解工艺从牛肺中提取获得了纯度较高的肝素。

3.3 表面物质及悬浊液

闫亚敏等人[32]通过研究发现了猪肺的表面物质及悬浊液具有可降低肺泡表面张力、改善肺部换气功能的作用，可用于生产抗非典药物，并且基于此原理的新药已经进入临床研究。该新药使用方便，通过人体自然呼吸就可将药物吸入肺部，安全无痛苦。而刘明耀等人[33]利用牛肺，使用生理盐水反复冲洗牛肺管，经过离心、去蛋白、干燥、溶解、乳化等步骤后提取到肺表面活性物质且测定了其理化性质，并用于临床治疗新生儿呼吸窘迫症，效果良好。

3.4 糖胺聚糖

由于糖胺聚糖的亲水性强，具有保持疏松结缔组织中的水分的功能，因其是多价阴离子，对K+，Na+，Ca2+，Mg2+等有较大的亲和力[34]，因此能调节这些离子在组织中的分布。糖胺聚糖中的透明质酸有很大的黏滞性，附在关节面上具有润滑和保护作用，有促进创伤愈合的作用[35]。Erlinger R[36]率先从猪肺中提取出了糖胺聚糖，并且对其组织分布进行了分析，张晓等人[37]利用去掉气管的猪肺，通过采用胰蛋白酶和木瓜蛋白酶联用将糖胺聚糖提取出来，利用Q-Sepharose Fast Flow强阴离子交换柱层析进行分离纯化。

4 结语

畜禽是人类优质蛋白质最为重要的来源，畜禽屠宰中大宗副产物，如猪和牛等家畜的肺，具有很高的利用价值，作为传统烹饪食材可调制出风味各异的美味菜肴，通过现代生物酶解、发酵等高新技术，将其精深加工为各类高附加值产品，是实现其高效、环保、清洁利用的必然发展方向。目前，家畜肺的加工利用除传统的肝素钠、硫酸软骨素、饲料蛋白、食用香精等产品外，各类酶制剂、组织凝血活酶、血管紧张素等的提取加工的研究已受到特别关注。