我國動物血液資源的開發(fā)利用研究進(jìn)展.doc

我國動物血液資源的開發(fā)利用研究進(jìn)展*靳義超*，楊葆春，李 全，韓銀倉（青海省畜牧獸醫(yī)科學(xué)院，西寧 810016）摘要：本文對動物血液資源的理化和營養(yǎng)特性進(jìn)行了闡述，重點(diǎn)介紹了近年來動物血液產(chǎn)品在飼料、食品和醫(yī)藥工業(yè)領(lǐng)域的開發(fā)利用現(xiàn)狀與應(yīng)用研究進(jìn)展，并對動物血液資源開發(fā)利用的不足以及今后的開發(fā)利用前景進(jìn)行了綜述。關(guān)鍵詞：血粉；血漿蛋白；血紅蛋白；血紅素；超氧化物歧化酶；血液加工動物血液是富含動物性蛋白的營養(yǎng)源之一。動物血液約占其體重的8%，屠宰后可收集血液占屠宰重的4%5%。我國的動物血液資源十分豐富，估計(jì)在2.3109kg以上1，據(jù)估算青海省動物血液至少約50006000萬kg，但利用率很低，尤其是牛、羊的血基本未被利用，甚至還造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。我國是世界上擁有牦牛頭數(shù)最多的國家, 主要產(chǎn)地為青海省和西藏自治區(qū), 總頭數(shù)達(dá)一千二百多萬頭。隨著屠宰加工企業(yè)的興起, 會產(chǎn)生大量的牦牛血液, 由于牦牛血液有較重的血腥味、適口性差, 只有少量加工成食品供人食用, 大量血液遭到丟棄。當(dāng)前,發(fā)達(dá)國家肉品工業(yè)的特點(diǎn)是工廠設(shè)備現(xiàn)代化、管理科學(xué)化、工藝規(guī)?；?、產(chǎn)品多樣化。為了使動物資源得到最充分利用,“十一五”期間，由青海省畜牧獸醫(yī)科學(xué)院、青海省安利牧生物技術(shù)公司聯(lián)合申報(bào)，青海省科技廳下達(dá)了“特色牦牛藏羊血功能性食品的研發(fā)”項(xiàng)目，針對牦牛藏羊血液資源進(jìn)行了有效的開發(fā)利用研究，首次從牦牛藏羊血液中提取了血紅素和血紅蛋白，研制生產(chǎn)了2種血紅素功能性營養(yǎng)保健食品，取得了最新研究成果。當(dāng)前，發(fā)達(dá)國家依靠深加工技術(shù),將以前廢棄的血液加工成礦物質(zhì)強(qiáng)化劑、紅色素等，既提高產(chǎn)品的附加值，又減少了環(huán)境污染。一些發(fā)展中國家也積極開發(fā)畜血資源作為解決營養(yǎng)不良的有效手段之一。1 動物血液的理化和營養(yǎng)特性1.1 血液的理化特性 血液對動物體十分重要,它是動物體內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)中的液體組織，在體內(nèi)流動時(shí)，為其它器官和組織提供氧和營養(yǎng)物質(zhì)，去除代謝產(chǎn)物。全血的體積質(zhì)量為1.06個(gè)單位，呈弱堿性，pH平均為7.47。血液主要由血漿和血細(xì)胞組成，血漿占血液的65%，血漿中水分占92.17%，蛋白質(zhì)占6.13%, 脂肪占0.11%，灰分占0.9%。用離子交換層析可將血漿蛋白分離為纖維蛋白、球蛋白和白蛋白三種主要蛋白質(zhì)；血細(xì)胞約占血液的35%，主要成分是血紅蛋白。血液中含有豐富的蛋白質(zhì)和微量元素, 以及適量的礦物質(zhì)、維生素、激素和其它一些生物活性物質(zhì)2。1.2血液的營養(yǎng)特性 全血含有17%21%的蛋白質(zhì)，干燥血粉的蛋白質(zhì)含量達(dá)80%以上,是全乳粉的3倍。從氨基酸組成來看，血液蛋白質(zhì)是一種優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì),其必需氨基酸總量高于人乳和全蛋，尤其是賴氨酸含量很高，接近9%。以全蛋為參比蛋白質(zhì)，從化學(xué)成分計(jì)算可以看出血液蛋白質(zhì)的第一限制氨基酸。是異亮氨酸，其次是蛋氨酸和胱氨酸(含硫氨基酸)，而其余的必需氨基酸的化學(xué)成分都接近或超過100分3。雖然較低的異亮氨酸含量，影響了蛋白質(zhì)中必需氨基酸的比例，降低了血液 *項(xiàng)目資助：青海省科技廳科技型中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目（2008-J-C12）。作者簡介：靳義超，男，1958年8月生，研究員，碩士研究生，從事畜牧學(xué)與畜產(chǎn)品加工方向研究 蛋白質(zhì)的質(zhì)量，但如果從蛋白質(zhì)互補(bǔ)的角度來看，由于谷物蛋白質(zhì)中賴氨酸含量低，蛋氨酸和胱氨酸含量高，異亮氨酸適量，血液的高賴氨酸含量使其成為一種很好的谷物蛋白質(zhì)的互補(bǔ)物，這對動物性蛋白資源相對貧乏的國家和地區(qū)改善膳食中總體蛋白質(zhì)量很有意義。此外，血液蛋白在食品加工中表現(xiàn)出良好的功能性質(zhì)，含有60%白蛋白的血漿蛋白質(zhì)具有較高的持水性和脂肪結(jié)合能力，可以用來增加肉制品的蛋白質(zhì)含量，改善其結(jié)構(gòu)和質(zhì)量，而在焙烤工業(yè)中，利用血漿蛋白質(zhì)極好的發(fā)泡能力，可以減少雞蛋蛋白的用量。血液蛋白質(zhì)中最主要的組分是血紅蛋白，約占蛋白質(zhì)總量的2/3，其分子量為68000，由四條多肽鏈構(gòu)成球狀結(jié)構(gòu)，稱-鏈和-鏈，每條多肽鏈在其非極性氨基酸殘基富集的疏水區(qū)內(nèi)含有一個(gè)血紅素，血紅蛋白中血紅素和多肽鏈之間以非共價(jià)鍵結(jié)合，血紅素由卟啉環(huán)和二價(jià)鐵構(gòu)成，血液中鐵的含量高達(dá)40mg/100g ,而瘦牛、羊、豬肉中只有2.6、2.0和1.6 mg。人體對這種鐵的吸收率是無機(jī)鐵的3倍，因此血液中的卟啉鐵，對于改善缺鐵性貧血效果明顯。2 動物血液產(chǎn)品在飼料工業(yè)上的應(yīng)用2.1 干燥血粉在飼料工業(yè)上的應(yīng)用干燥血粉通常呈黑褐色粉末狀，一般含水5%8%，粗蛋白80%，粗脂肪1.4%，灰分4.4% ,賴氨酸5.37%，蛋氨酸1.05%，蘇氨酸3.87%，精氨酸4.49%。血粉最大的特點(diǎn)就是氨基酸含量高, 但是氨基酸組成不平衡,異亮氨酸含量尤其缺乏。血粉還含有可幫助消化的多種酶類和維生素A、維生素B2、維生素B6、維生素C等，但與其他動物性蛋白質(zhì)飼料相比,維生素B12和核黃素的含量較低。而且血粉飼料在實(shí)際應(yīng)用中存在以下問題:血液在干燥時(shí)，使其細(xì)胞變硬，畜禽難以消化和吸收；干燥得到的血粉在短時(shí)間內(nèi)即會腐敗，即干燥血粉不宜長期保存，其主要原因是血粉易吸潮、結(jié)塊、生蛆、發(fā)霉、腐敗4。Steidingen 等5報(bào)道, 由于血粉產(chǎn)品的組分變化較大，所以在生長豬日糧中添加不同來源的動物血漿制品，對豬的生產(chǎn)性能的影響差異較大。而且, 在血粉干燥過程中，液態(tài)血液在被干燥之前短暫貯存時(shí)間里， 微生物將會大量繁殖，導(dǎo)致血粉的pH值下降，散發(fā)出異味，這些都有可能導(dǎo)致血粉的營養(yǎng)價(jià)值降低。Dero uchey 等( 2003) 報(bào)道，血粉干燥前的貯存時(shí)間會影響血液的pH值以及血液中氨氣的濃度, 但是血粉營養(yǎng)價(jià)值的評定，不能只以pH 值為唯一的指標(biāo)，因?yàn)轱曫B(yǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明，在仔豬日糧中添加5%的噴霧干燥血粉能夠提高仔豬的日增重和飼料的轉(zhuǎn)化率，但是隨著pH值的降低，氨氣濃度以及不愉快氣味增強(qiáng)，不同pH值血粉飼料間的飼喂效果差異不顯著。2.2 微生態(tài)血粉在飼料工業(yè)上的應(yīng)用把多種產(chǎn)蛋白酶能力較強(qiáng)的菌株如真菌類的米曲霉、酵母菌，細(xì)菌類的地衣芽孢桿菌等接種在適宜的培養(yǎng)基成分上，選擇最適的發(fā)酵條件，利用微生物發(fā)酵提高血粉蛋白的生物學(xué)利用率。發(fā)酵血粉經(jīng)菌種優(yōu)選和工藝改進(jìn)，比直接干燥血粉或蒸煮血粉可消化氨基酸增加，適口性提高，且發(fā)酵過程中可產(chǎn)生多種B族維生素。這種工藝不僅能夠提高蛋白消化利用率而且能夠促進(jìn)益生菌在動物腸道內(nèi)的生長和繁殖，這對于改善幼齡動物的健康狀況有著重要的意義。蔣長苗等6報(bào)道,采用芽孢桿菌、枯草桿菌等多株益生菌種發(fā)酵黃牛血液制成的微生態(tài)血粉，粗蛋白含量可達(dá)35.6%，含益生菌細(xì)胞5108個(gè)/g。動物試驗(yàn)結(jié)果表明，在基礎(chǔ)日糧中添加5% 血粉能夠提高肉雞增重5.5% 和豬增重6.1%，而且臨床試驗(yàn)證明，微生態(tài)血粉對雞白痢和仔豬白痢的有效率分別達(dá)94.5%和89.6%。推測其原因?yàn)椋何⑸鷳B(tài)血粉含有較高濃度的菌體蛋白和游離的氨基酸，提高了蛋白質(zhì)的生物學(xué)價(jià)值，而且益生菌所產(chǎn)生的大量蛋白酶、淀粉酶、維生素、有機(jī)酸也能夠提高動物的飼料轉(zhuǎn)化率。付祖姣等7報(bào)道, 利用高產(chǎn)蛋白酶的米曲霉作為主出發(fā)菌株, 輔以酵母菌和細(xì)菌發(fā)酵經(jīng)噴霧干燥的豬血粉, 不僅可以將血粉和輔料中大量的大分子蛋白質(zhì)降解成小分子蛋白質(zhì)、多肽和游離氨基酸, 還可降解羽毛粉等原料中的淀粉和纖維素等物質(zhì), 而且發(fā)酵菌株所產(chǎn)生的植酸酶發(fā)酵培養(yǎng)基中的鈣磷的消化吸收率。據(jù)馮東勛8、惠禹9、考桂蘭等10報(bào)道，發(fā)酵血粉部分替代魚粉，能夠取得與魚粉相同的效果。發(fā)酵血粉雖然有著廣闊的前景，但是由于對其研究起步較晚，目前仍處于發(fā)酵菌株的篩選以及發(fā)酵工藝參數(shù)確定的研究階段，尚未形成產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的規(guī)模。3 動物血液產(chǎn)品在食品工業(yè)上的應(yīng)用國外畜禽血液在食品加工上的應(yīng)用歷史比較長，日本將血色素作香腸的著色劑，將血漿粉代替肉作為香腸原料。德國和比利時(shí)曾大量進(jìn)口血漿粉，作為食品粘結(jié)劑和乳化劑。瑞典、丹麥把血漿用于肉制品中，保加利亞用血生產(chǎn)酸乳酪，前蘇聯(lián)除利用豬血制作血腸外，還利用血漿作餃子餡。研究報(bào)道，一升血液可提取血紅素1015g，同時(shí)可產(chǎn)400 g左右的蛋白，加工工藝簡單，成本低，其中血紅素可作為營養(yǎng)缺乏或不良以及貧血的人群的營養(yǎng)補(bǔ)充劑，而且血紅素補(bǔ)血無毒無害，吸收率高，可望取代目前常用的補(bǔ)鐵劑，將成為受歡迎的新一代產(chǎn)品。豬血中除含有凝血酶和血紅素外，還含有人體必需的8種氨基酸，且含量豐富。用豬血制備的食用蛋白，廣泛應(yīng)用于食品加工中，可以提高食品營養(yǎng)價(jià)值，改善人們的膳食結(jié)構(gòu)。目前, 畜禽血液在我國食品工業(yè)上應(yīng)用還不多，主要是將血液經(jīng)降解、脫色、干燥、粉碎，制成高蛋白富鐵食品。另外, 從畜禽血液中提取水解蛋白、血色素、超氧化物岐化酶、胸腺因子多肽激素、免疫球蛋白、干擾素等也是我國近年來在血液資源開發(fā)和利用上所取得的重要科技成果11。3.1 血漿蛋白血液經(jīng)分離所得血漿,除提取凝血酶外,剩余的部分可制備血漿蛋白或脫色血漿蛋白粉。經(jīng)研究，血漿蛋白完全能代替全能蛋白,其真消化率為92.1% ,生物效價(jià)為87.0% ,蛋白質(zhì)利用率為80%。目前血漿蛋白多用于食品和飼料加工工業(yè),并日益受到重視。用面粉和血漿液按51 制成的銀絲面條(含水在13 %以內(nèi)) ,色、香、味和抗拉性優(yōu)于普通面條,深受群眾喜愛；用血漿蛋白代替1/31/2 雞蛋制作的蛋糕、蛋卷等,色、香、味正常,應(yīng)用效果良好；在午餐肉內(nèi)用血漿代替18.0%的水,可使午餐肉紅色加深,彈性增加,品質(zhì)提高12。在食品中添加血漿蛋白優(yōu)于添加雞蛋蛋白,具有良好的市場前景。3.2 血紅蛋白(Hb)血液分離后所得紅細(xì)胞,加蒸餾水制成溶血血液,在提取SOD后,其血紅蛋白可制成Hb粉。Hb 粉在食用方面優(yōu)于脫色Hb粉,這是因?yàn)殍F在脫色中發(fā)生變化而不利于吸收和利用。Hb粉的真消化率為83.0% ,生物效價(jià)72.0% ,蛋白質(zhì)利用率為60.0%。它主要用于巧克力糖、餅干等營養(yǎng)食品中13,可以提高蛋白質(zhì)和鐵的含量,成本低,食用安全,工藝簡單,有很大的應(yīng)用價(jià)值。3.3 血紅素血紅素的提取方法很多, 基本上可分為化學(xué)方法和酶解法?；瘜W(xué)方法有酸性丙酮法、冰醋酸法、乙醇法、表面活性劑催化法、CMC吸附法等。酶解法是以胃蛋白酶將血液蛋白質(zhì)水解，使血紅蛋白所含的血紅素形成不溶性膠狀微粒沉淀, 通過煮沸、 中和、過濾或離心將血紅素與蛋白水解物分離，得到血紅素。青海省畜牧獸醫(yī)科學(xué)院的科研人員，在執(zhí)行“特色牦牛藏羊血功能性食品的研發(fā)”課題中，采用不同的方法在實(shí)驗(yàn)室中經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，從牦牛藏羊血液中提取血紅素、血蛋白獲得成功，牦牛血紅素、血蛋白純度分別達(dá)到96.83%和81.94%，每千克牦牛血液可提取5.24g血紅素，提取率達(dá)到89.4%；藏羊血紅素、血蛋白純度分別達(dá)到98.60%和87.30%，每千克藏羊血液可提取3.97g血紅素，提取率達(dá)到86.1%，并研究開發(fā)出了牦牛藏羊血功能性保健食品，為今后工業(yè)化開發(fā)生產(chǎn)血紅素提供了科學(xué)依據(jù)。4 動物血液產(chǎn)品在醫(yī)藥工業(yè)上的應(yīng)用4.1 凝血酶凝血酶是機(jī)體凝血系統(tǒng)中的天然成分。目前國內(nèi)主要從動物血漿以及人血漿制備凝血酶14,15。凝血酶在臨床上應(yīng)用廣泛,局部止血效果好,而且無副作用,常常以干粉經(jīng)局部涂于傷口或手術(shù)處,控制毛細(xì)血管血液滲出,多用于骨出血,扁桃體摘處,拔牙時(shí)出血等;也可以口服,用于胃和十二指腸出血。由于臨床用凝血酶藥日漸廣泛,將使目前日益緊俏的凝血酶更趨緊缺,因此,市場前景較好。我國主要從豬血中提取凝血酶,產(chǎn)品已用于臨床。但產(chǎn)量極小,滿足不了國內(nèi)市場的需要，因此開發(fā)凝血酶前景廣闊。4.2 超氧化物歧化酶(SOD)超氧化物歧化酶是廣泛存在于生物體內(nèi)的金屬蛋白酶，該物質(zhì)能有效地清除超氧化自由基陰離子,保護(hù)細(xì)胞免受自由基陰離子的損害,可作為抗衰老藥物，被科學(xué)家譽(yù)為21世紀(jì)最有發(fā)展前途的藥用酶16。SOD在動物紅細(xì)胞內(nèi)含量較高,將檸檬酸抗凝血液采用分離洗滌方法獲得純凈的紅細(xì)胞,然后利用低滲作用使紅細(xì)胞膨脹破裂釋放出SOD ,再用一定的溫度使Hb等蛋白質(zhì)變性離心除去,在上清液中加入丙酮使SOD 沉淀，離心獲得含有SOD的復(fù)合物(可應(yīng)用于化妝品)。我國蘇州醫(yī)學(xué)院與蘇州生化制藥廠聯(lián)合研制成功，為國內(nèi)抗衰老研究等提供了重要的生化制劑。4.3 血卟啉衍生物是在原卟啉基礎(chǔ)上經(jīng)過分子結(jié)構(gòu)修飾而制得，該物質(zhì)可以與癌細(xì)胞中的核糖核酸緊密結(jié)合。楊州生化制藥廠以血卟啉制得血卟啉衍生物，作熒光注射劑，注射后產(chǎn)生熒光反應(yīng)，可定位癌細(xì)胞，然后用激光殺死癌細(xì)胞。通過對胃癌、食道癌等臨床試驗(yàn)，療效良好。4.4 氨基酸應(yīng)用畜血制取的氨基酸有注射劑、口服液等多種形式，可作為營養(yǎng)補(bǔ)劑。江蘇省食品公司黃橋肉聯(lián)廠采用鹽酸水解，從豬血中提取氨基酸，配成復(fù)方氨基酸輸液，療效明顯。四川大學(xué)化學(xué)系研制出含有18種氨基酸的復(fù)合氨基酸營養(yǎng)劑。青島生化藥廠以豬血生產(chǎn)的碳酸精氨酸用于治療支氣管炎和胸膜炎，該廠生產(chǎn)的亮氨酸、甘氨酸用于治療十二指腸潰瘍。5 小結(jié)由于諸多原因，當(dāng)前我國動物血液資源的開發(fā)利用率還很低，尤其是牛羊血液資源的利用率更低，大部分地區(qū)除極少部分以血粉形式供作飼料外，其余以污水形式排放，致使大量寶貴營養(yǎng)資源流失，且造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。在保健食品盛行的今天，對動物血液資源進(jìn)行大力開發(fā)利用，尤其是在青海高原天然草原超凈地區(qū)盛產(chǎn)的牦牛藏羊血液中制取血紅素、血蛋白、凝血酶、超氧化物歧化酶等營養(yǎng)保健功能因子，用于制造特定保健營養(yǎng)食品和各種臨床醫(yī)藥制品，對提高畜產(chǎn)品附加值，延長產(chǎn)業(yè)鏈，提高農(nóng)牧民收入，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)效益均具有重要意義。參考文獻(xiàn):1余伯良.發(fā)酵飼料生產(chǎn)與應(yīng)用新技術(shù)M.北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,1999.2李芙琴,馬黎明.淺談家畜血液資源的開發(fā)利用J.養(yǎng)殖與飼料,2010,(6):7375.3鐘耀廣,南慶賢.國內(nèi)外畜血研究動態(tài)J.中國農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào),2003,5(3):2629. 4 陳喜斌.飼料學(xué)M.北京:科學(xué)出版社,2003.5 S