罗非鱼鱼皮胶原蛋白提取条件的研究

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1、 收 稿 日 期 : 2006 - 06 - 01; 修 改 日 期 : 2006 - 07 - 21项 目 资 助 :上 海 市 重 点 学 科 建 设 项 目 编 号 : T1102作 者 简 介 :丁 卓 平 (1957 - ) ,女 ,副 教 授 ,从 事 食 品 科 学 与 工 程 、 仪 器 分 析 的 教 学 与 科 研 。罗 非 鱼 鱼 皮 胶 原 蛋 白 提 取 条 件 的 研 究丁 卓 平 刘 振 华 李 仁 冬 朱 卫 钦(上 海 水 产 大 学 食 品 学 院 ,上 海 市 200090)胶 原 蛋 白 用 途 广 泛 ,其 制 品 已 应 用 于 医 药 、 保健 品

2、 、 食 品 、 化 妆 品 等 众 多 领 域 。 如 胶 原 护 肤 霜 、胶 原 面 膜 、 胶 原 美 容 口 服 片 等 系 列 产 品 ,其 内 服 外用 效 果 良 好 ,满 足 了 当 前 消 费 者 对 功 能 性 产 品 的强 烈 需 求 ;目 前 在 欧 美 国 家 ,服 用 胶 原 产 品 进 行 皮肤 深 层 养 护 已 成 时 尚 。 据 专 家 预 测 ,我 国 的 胶 原热 潮 也 即 将 到 来 。 胶 原 也 是 人 类 皮 肤 的 主 要 组 成成 分 。 人 处 于 幼 年 时 ,皮 肤 中 胶 原 的 含 量 高 ,随 着年 龄 的 增 长 ,其 含

3、量 开 始 逐 渐 下 降 ,导 致 皮 肤 渐 渐丧 失 保 湿 功 能 ,人 体 只 有 不 断 合 成 新 胶 原 才 能 保持 皮 肤 健 康 且 具 有 弹 性 。 胶 原 蛋 白 的 阴 离 子 侧 链丰 富 ,能 吸 附 大 量 水 分 ,维 持 皮 肤 的 湿 润 、 弹 性 。胶 原 蛋 白 含 有 一 种 独 特 的 氨 基 酸 羟 脯 氨 酸(Hyp) ,合 成 新 胶 原 蛋 白 时 需 要 大 量 的 羟 脯 氨 酸 。除 化 妆 品 外 ,在 医 疗 用 品 方 面 还 研 制 了 胶 原 止 血纱 布 及 胶 原 创 可 贴 ,应 用 于 外 科 手 术 、 战

4、地 救 护 ,其 市 场 巨 大 ,前 景 广 阔 。 以 往 ,很 大 一 部 分 胶 原 蛋白 是 从 陆 生 哺 乳 动 物 中 提 取 的 ,近 年 来 ,由 于 疯 牛病 和 口 蹄 疫 的 影 响 ,人 们 已 经 开 始 从 鱼 类 中 提 取胶 原 蛋 白 ,所 提 取 的 胶 原 蛋 白 更 为 安 全 。罗 非 鱼 又 称 非 洲 鲫 鱼 ,属 鲈 形 目 、 丽 鱼 科 。 该属 共 有 100多 个 品 种 ,已 被 养 殖 的 约 有 15种 ,我国 先 后 引 进 的 有 莫 桑 比 克 罗 非 鱼 、 尼 罗 罗 非 鱼 、 奥利 亚 罗 非 鱼 、 红 罗 非

5、鱼 等 近 10种 。 罗 非 鱼 日 益 受到 大 众 的 欢 迎 ,它 的 消 费 量 增 加 迅 速 。 在 美 国 ,罗非 鱼 也 日 益 受 到 大 众 的 欢 迎 ,其 消 费 量 迅 速 增 加 。2003年 1 4月 ,美 国 进 口 罗 非 鱼 的 数 量 与 2002年 同 期 相 比 ,从 2 万 t增 加 到 2. 6万 t,增 加 了30% ;与 2003年 同 期 相 比 , 2004年 1 3月 进 口冷 冻 罗 非 鱼 片 增 加 近 100%。 但 是 目 前 罗 非 鱼 加工 产 生 的 废 弃 物 ,除 小 部 分 被 用 于 生 产 饲 料 外 ,大部

6、分 被 丢 弃 ,造 成 了 污 染 和 浪 费 。 因 此 ,如 果 能 从这 些 废 弃 物 中 提 取 胶 原 蛋 白 加 以 利 用 ,则 既 可 促进 淡 水 鱼 加 工 废 弃 物 的 综 合 利 用 ,同 时 又 能 为 胶原 蛋 白 的 生 产 和 加 工 利 用 提 供 丰 富 的 原 料 ,可 带来 不 菲 的 经 济 效 益 。 本 试 验 着 重 研 究 了 从 罗 非 鱼鱼 皮 中 提 取 胶 原 蛋 白 的 条 件 。1材 料 与 方 法1. 1试 验 材 料尼 奥 杂 交 罗 非 鱼 鱼 皮 (上 海 水 产 品 加 工 技 术开 发 中 心 提 供 ,产 地 广

7、 州 ) , - 20 低 温 冻 藏 ,试验 时 于 4 解 冻 。1. 2主 要 仪 器752紫 外 可 见 分 光 光 度 计 。1. 3试 验 方 法 与 步 骤1. 3. 1罗 非 鱼 鱼 皮 基 本 组 分 的 测 定 罗 非 鱼 鱼皮 经 解 冻 、 滤 干 、 剪 碎 、 捣 碎 后 ,进 行 水 分 (直 接 干燥 法 )、 灰 分 (总 灰 分 )、 粗 蛋 白 (凯 氏 定 氮 法 )、 脂质 (索 氏 抽 提 法 )的 测 定 。1. 3. 2测 定 去 除 非 胶 原 蛋 白 的 量 1 在 浓 度 分别 为 1、 2 、 3 mg/mL的 卵 清 蛋 白 溶 液 中

8、 加 入 双 缩脲 试 剂 2. 0 mL,充 分 混 匀 ,即 有 紫 红 色 出 现 ,测 定540 nm处 的 吸 光 度 ,绘 制 出 标 准 曲 线 ,用 以 测 定试 验 中 被 去 除 的 非 胶 原 蛋 白 的 量 。1. 3. 3确 定 罗 非 鱼 鱼 皮 中 胶 原 蛋 白 的 含 量 2、 3 羟 脯 氨 酸 是 胶 原 蛋 白 的 一 种 特 性 蛋 白 质 ,通 过ISO3496 ( E)对 羟 脯 氨 酸 的 测 定 来 确 定 罗 非 鱼 鱼皮 中 胶 原 蛋 白 的 含 量 2 。 称 取 50 mg羟 脯 氨 酸 溶解 于 水 中 ,加 1滴 硫 酸 溶 液

9、,定 容 至 100mL。 移091 水 产 科 技 情 报 2006, 33 (4)表 4 去 除 非 胶 原 蛋 白 的 正 交 试 验 结 果 及 因 素 、 级 差 分 析正 交 试 验 1 2 3 4 5 6 7 8 9非 胶 原 蛋 白 mg/mL 2. 721 4. 227 2. 838 2. 747 2. 525 3. 338 2. 006 3. 117 3. 500Hyp /% 0. 986 1. 021 1. 191 1. 070 0. 827 0. 721 0. 676 1. 055 0. 736非 胶 原 蛋 白 k1 3. 262 2. 491 3. 059 Hyp

10、k1 1. 066 0. 911 0. 921非 胶 原 蛋 白 k2 2. 870 3. 290 3. 491 Hyp k2 0. 873 0. 968 0. 942非 胶 原 蛋 白 k3 2. 874 3. 225 2. 457 Hyp k3 0. 822 0. 883 0. 898非 胶 原 蛋 白 R 0. 392 0. 779 1. 034 HypR 0. 244 0. 085 0. 044取 5 mL溶 液 到 500 mL的 容 量 瓶 中 定 容 。 稀 释 该溶 液 10、 20、 30、 40 mL至 100 mL,获 得 浓 度 分 别为 0. 5、 1. 0、 1.

11、5、 2. 0 g/mL的 羟 脯 氨 酸 标 准 溶液 。 四 种 不 同 浓 度 的 羟 脯 氨 酸 标 准 样 品 经 氧 化 脱羧 反 应 生 成 吡 咯 。 以 对 二 甲 氨 基 苯 甲 醛 显 色 ,测定 558 nm处 的 吸 光 度 ,绘 制 出 标 准 曲 线 。1. 3. 4采 用 正 交 法 确 定 去 除 非 胶 原 蛋 白 的 最 佳 条件 4 用 正 交 法 确 定 去 除 非 胶 原 蛋 白 的 最 佳条 件 (正 交 因 素 见 表 1)。 鱼 皮 经 解 冻 后 分 别 加 入特 定 浓 度 、 特 定 样 水 比 例 的 NaCl溶 液 ,于 5 下 ,根

12、 据 正 交 方 案 所 确 定 的 时 间 进 行 处 理 。 用 尼 龙 纱布 过 滤 得 滤 液 ,测 定 滤 液 中 蛋 白 质 的 含 量 5 和 羟脯 氨 酸 的 含 量 。 去 除 非 胶 原 蛋 白 的 条 件 的 选 择 依据 是 :滤 液 中 蛋 白 质 的 含 量 越 高 ,羟 脯 氨 酸 的 含 量越 低 ,则 非 胶 原 蛋 白 的 去 除 率 越 高 。表 1 去 除 非 胶 原 蛋 白 的 正 交 因 素 表NaCl浓 度 (A) 时 间 (B) 样 水 比 例 (C)1 2% 24 h 1: 52 4% 12h3 2次 1: 103 6% 8h3 3次 1: 2

13、0表 2 提 取 胶 原 蛋 白 的 正 交 因 素 表酸(A)时 间(B)溶 胀 比 例(C)酸 浓 度(D) / (mol L - 1 )1 醋 酸 2 ( h) 1: 30 0. 12 柠 檬 酸 4 ( h) 1: 10 0. 33 乳 酸 24 ( h) 1: 20 0. 51. 3. 5采 用 正 交 法 确 定 胶 原 蛋 白 提 取 的 最 佳 条 件试 验 步 骤 :去 除 非 胶 原 蛋 白 后 的 罗 非 鱼 鱼 皮 加 入 不 同 浓 度 、 不 同 种 类 、 不 同 体 积 的 酸 进 行 不同 时 间 的 溶 胀 均 质 真 空 抽 滤 得 到 胶 原 蛋 白的

14、提 取 液 测 定 非 胶 原 蛋 白 的 含 量 、 羟 脯 氨 酸 的含 量 (纯 度 测 定 )样 品 去 除 非 胶 原 蛋 白 后 ,分 别 以 四 因 素 三 水平 正 交 方 案 (见 表 2)进 行 胶 原 蛋 白 的 提 取 试 验 ,用 纱 布 过 滤 后 离 心 ,上 清 液 即 为 胶 原 蛋 白 粗 提 液 。确 定 最 佳 方 案 的 依 据 是 :胶 原 蛋 白 的 含 量 最 高 ,即非 胶 原 蛋 白 的 含 量 最 低 而 羟 脯 氨 酸 的 含 量 最 高 。2结 果 与 讨 论2. 1罗 非 鱼 鱼 皮 的 基 本 成 分表 3 四 种 水 生 动 物

15、皮 的 成 分 比 较 单 位 : %粗 蛋 白 粗 脂 肪 水 分 灰 分罗 非 鱼 皮 26. 27 0. 71 70. 32 0. 62鱿 鱼 皮 11. 13 0. 95 84. 40 0. 64草 鱼 皮 29. 80 0. 75 68. 40 0. 22鲢 鱼 皮 25. 90 0. 73 71. 10 0. 24从 表 3可 以 看 出 ,在 这 4种 水 生 动 物 的 皮 中 ,罗 非 鱼 鱼 皮 的 粗 蛋 白 含 量 比 较 高 ,说 明 其 胶 原 蛋白 的 含 量 高 ,有 利 用 价 值 ;而 脂 肪 含 量 相 对 较 低 ,灰 分 含 量 与 鱿 鱼 皮 基 本

16、 接 近 。2. 2去 除 非 胶 原 蛋 白 5 去 除 非 胶 原 蛋 白 是 提 取 胶 原 蛋 白 的 关 键 步骤 ,胶 原 蛋 白 的 常 规 提 取 方 法 是 去 除 水 溶 性 蛋 白和 盐 溶 性 蛋 白 或 者 用 稀 碱 去 除 碱 溶 性 蛋 白 。 考 虑到 碱 会 使 胶 原 蛋 白 变 性 6 ,采 用 水 和 NaCl溶 液 来去 除 非 胶 原 蛋 白 。 为 有 效 去 除 非 胶 原 蛋 白 ,本 试验 用 正 交 法 研 究 了 NaCl的 浓 度 (2%、 4%、 6% )、处 理 时 间 (24 h、 12 h3 2、 8 h3 3)、 样 水 比 例 ( 1:5、 1: 10、 1: 20)三 因 素 三 水 平 对 非 胶 原 蛋 白 去 除 的影 响 ,测 定 滤 液 中 蛋 白 质 的 含 量 和 羟 脯 氨 酸 的 含量 7 。 L9 (33)