熱水提取羅非魚魚皮膠原蛋白的研究

【摘要】  　　摘要：目的 研究熱水水解法提取羅非魚魚皮膠原蛋白的最佳工藝及檢測魚皮膠原蛋白的氨基酸組成。 方法 采用熱水水解提取法，探討于不同溫度、pH值、提取時間和液固化等因素對羅非魚魚皮膠原蛋白提取的影響，并和多因素正交試驗確定最佳工藝流程。 結果 羅非魚鱗膠原蛋白熱水提取最佳提取工藝為溫度90℃，pH 值6.0，固液比1：13，時間2h，蛋白得率為212mg/g原料。特征氨基酸羥脯氨酸為9.7%。 結論 研究建立的熱水水解法提取羅非魚皮膠原蛋白純度高、色澤潔白無異味。

【關鍵詞】  羅非魚 魚皮 膠原蛋白

膠原蛋白是一種高分子蛋白質，是細胞外基質的主要成分，對維持皮膚、血管壁彈性，保持毛發、保持結實而有彈性、指甲柔軟亮澤，提高軟骨的潤滑性等都有重要作用。它存在于人體皮膚、骨骼、牙齒、肌腱等部位，主要生理機能是粘合結締組織。膠原具有很強的生物活性和生物功能，能參與細胞的遷移、分化和增殖，使骨骼、肌腱、軟骨和皮膚具有一定的機械強度。膠原因為其較弱的抗原性和良好的生物相容性，在燒傷、創傷、眼角膜疾病、美容、矯形、硬組織修復、創面止血等醫藥衛生領域用途廣泛［1～3］。也廣泛應用于食品包裝、肉制品添加劑、膠原小食品、保健食品等［3］。

近幾年來，膠原蛋白的開發與利用已引起人們廣泛的關注。膠原蛋白中含有豐富的甘氨酸、脯氨酸和羥脯氨酸，其水解產物中還含有豐富的生理活性肽，這些特性使膠原蛋白及水解產物在醫療、保健及美容方面具有良好的應用前景［4］。由于歐洲瘋牛病和口蹄疫的影響，以牛皮、豬皮作為主要原料的膠原蛋白的安全性受到人們的質疑，人們開始以魚皮、魚骨等海洋生物材料代替豬、牛皮作為提取膠原蛋白的新原料，海洋生物膠原蛋白與豬、牛等陸生動物的膠原蛋白相比，其特性、組成及溶液的性質都存在顯著不同。開發利用海洋魚類中的膠原蛋白，不僅可以保護環境，擴大膠原蛋白的原料來源，同時拓寬了膠原蛋白的應用范圍［5］。魚皮膠是由魚皮中的膠原轉變而成的一種明膠，其主要成分是生膠質，粘度很高，膠凝強度超過一般的動物膠，并具有良好的生物活性［6］。本文利用羅非魚加工的下腳料魚皮，采用熱水浸提法提取魚皮膠原蛋白，設計正交實驗對膠原蛋白的提取工藝進行優化, 找出了最佳的提取工藝。

1  材料與方法

1.1  材料  羅非魚魚皮為海南泉溢食品有限公司提供。全部分析試劑和儀器均為市售分析純或生化級試劑和實驗室常用儀器。

1.2  測定方法  水分按GB/T 5009.3；粗蛋白GB/T 5009.5；粗脂肪GB/T 5009.6；灰分GB/T 5009.4；可溶性蛋白考馬斯亮藍染色法；氨基酸GB/T5009.124。

1.3  羅非魚樣品處理及提取魚皮膠原蛋白的工藝路線  羅非魚魚皮去鱗→ 洗凈→提取→過濾→高速離心→濃縮→噴霧干燥→膠原蛋白

2  結果

2.1  羅非魚魚皮的主要成分的測定  經測定，羅非魚魚皮中的粗蛋白、粗脂肪和水分分別為23.0%、2.5%和74.0%，灰塵分為1.12%。魚皮中蛋白質有23%，如果以干基計，可達88.5%，十分豐富。

2.2  熱水提取魚皮膠原蛋白條件的優化  稱取魚皮，加入一定量的水，在不同pH值、不同溫度、不同時間進行水解，活性碳脫色、離心，去除黑皮與其他雜質。取其溶液2ml于100ml容量瓶，加水稀釋到刻度。從容量瓶取2ml于比色管中，加入2ml考馬斯亮藍法測定，加水至刻度，搖均勻，放置10min, 分光光度儀測吸光度。分別從pH、溫度、固液比、時間進行單因子的實驗。

2.2.1  pH值對魚皮膠原蛋白提取的影響  pH值對魚皮膠原蛋白提取的影響見圖1。從圖1可知，在低pH值下，魚皮蛋白得率低于中性和堿性條件下，在中性偏酸時蛋白溶出較多，在中性和弱堿性、中等堿性條件下略微減少；原因可能是在低pH值下，蛋白的溶解性下降，同時溶解的蛋白質在酸性條件下部分被水解成氨基酸。

圖1  pH值對魚皮膠原蛋白提取的影響（略）

2.2.2  溫度對魚皮膠原蛋白提取的影響  溫度對魚皮膠原蛋白提取的影響見圖2，從2圖可知，30℃～80℃內蛋白得率隨溫度升高變化較快，80℃到100℃之間蛋白得率變化較小，當溫度進一步升高時蛋白質提取率不再升高�？紤]到溫度過高對蛋白質破壞作用，選擇溫度在90℃之內。

圖2  溫度對魚皮膠原蛋白提取的影響（略）

2.2.3  液料比對魚皮膠原蛋白提取的影響  液料比對魚皮膠原蛋白提取的影響見圖3，從圖3可知，從5倍加水量到10倍加水量條件下，提取的蛋白得率幾乎呈線性增長，從10倍到13倍液料之間有較小幅度增長，當加水量達到20倍時提取率反而有微小下降趨勢�？紤]加水量過多增加濃縮與干燥的能耗，所以選擇提取液料比在7～13之間為佳。

圖3  液料比對魚皮膠原蛋白提取的影響（略）

2.2.4  水解時間對魚皮膠原蛋白提取的影響  水解時間對魚皮膠原蛋白提取的影響見圖4，從圖4可知,在0.5～1.5h的時間內,蛋白得率變化較快,而在2h后,蛋白得率沒有大的改變，之后反而有下降的趨勢。

圖4  水解時間對魚皮膠原蛋白提取的影響（略）

2.3  熱水提取多因子正交實驗  通過前面單因素實驗可以確定魚皮膠原蛋白提取因素中提取溫度、提取時間、液固比、pH值4個因素的適用范圍，每個影響因素選擇3個較佳值，然后利用正交實驗確定最佳工藝,見表1。

表1  多因子正交實驗表（略）

通過對魚皮水解氨基酸的分析檢測得出17 種常見氨基酸，氨基酸總量為79.5g/100g，其中魚皮的特征氨基酸-羥脯氨酸約占總氨基酸的9.7%，甘氨酸約占氨基酸總量的21％，脯氨酸約占氨基酸總量的11.8%。7 種必需氨基酸（賴氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、蘇氨酸、纈氨酸和苯丙氨酸）約占氨基酸總量13％。

3  小結

魚皮膠原蛋白是一種分子量小、純度高、易吸收、安全系數高的膠原蛋白，營養豐富。在保健食品、美容、醫療等方面有很高的應用價值。

本文以羅非魚魚皮為研究對象，測定了魚皮的組分以及魚皮膠原蛋白氨基酸組分；采用熱水水解法提取膠原蛋白并對其工藝進行優化，確定了熱水提法提取膠原蛋白的最佳條件是:提取溫度90℃, 提取時間2h, 料液比1:13，pH值為6，羅非魚魚皮在最佳工藝條件下水解，通過脫色、過濾、濃縮、噴霧干燥可以得到純度較高、色澤潔白、無異味的膠原蛋白。羅非魚魚皮來源廣泛，制作膠原蛋白成本低，工藝簡單，附加值高。