罗非鱼鱼皮胶原蛋白提取条件的研究

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试验流程 :鱼皮解冻剪碎 →加 6% Nacl (样 品 :溶液 = 1: 10 )浸泡 12 h →重复前一步骤 →离 心 →水洗 →粗提产品 2. 3 采用正交试验确定提取胶原蛋白的最佳条 件 [ 2、5 ]
表 5 提取胶原蛋白的正交试验结果及因素 、级差分析
酸种类 时间 溶胀比 酸浓度 吸光度 Hyp%
工产生的废弃物 ,除小部分被用于生产饲料外 ,大 部分被丢弃 ,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 m g羟脯氨酸溶 解 于 水中 , 加 1滴 硫酸 溶液 , 定容 至 1 0 0mL。移
8 3. 117 1. 055 0. 911 0. 968 0. 883 0. 085
9 3. 500 0. 736 0. 921 0. 942 0. 898 0. 044
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10的样水比条件下 ,非胶原蛋白溶出最多 。但如 果在粗蛋白含量增加时 ,羟脯氨酸的含量也相应 地增加 ,则表明其中溶出的胶原蛋白的含量也增 加 ,这显然与我们所要求的粗蛋白含量较多 ,而羟 脯氨酸含量较少相违背 。因此 ,在考虑非胶原蛋 白含量较高的同时 ,不能忽略羟脯氨酸的含量。 从表 4中直观看 ,其最佳方案为 A3B3C3,从极差 分析结果看 , A 因素的极差为 0. 244; B 因素的极 差为 0. 085; C 因素的极差为 0. 044,即对羟脯氨 酸含量的影响因素按重要性排序依次为 A > B > C。综 合 考 虑 两 个 方 面 , 选 取 的 最 佳 方 案 为 A3B2C2。因 为 对 羟 脯 氨 酸 而 言 , A3 是 关 键 , B2C2与 B3C3相差不大 ,即在 6% NaCl、12 h3 2、 1: 10的样水比条件下非胶原蛋白的含量比较多 而羟脯氨酸的含量比较少 ,为去除非胶原蛋白的 最佳条件 。
0. 5388; D 为 0. 2291,即对羟脯氨酸含量的影响 因素 ,按其重要性排序分别为 : A、C、B、D。考虑 到时间对结果的影响不是太大 ,而且 24 h的试验 显然不是很经济 ,综合两个方面 ,选取的最佳方案 为 : A1B2C1D3,即醋酸的浓度为 0. 5 mol/L、溶胀 比为 1: 20、处理 4 h。
7
A3
B1
C3
D2 0. 2065 2. 7582
8
A3
B2
C1
D3 0. 1978 3. 9000
9
A3
B3
C2
D1 0. 4872 3. 9309
K1 12. 2691 10. 1909 11. 8745 11. 2091 K2 10. 7727 11. 3127 11. 4982 10. 8673
1
A1
B1
C1
D1 0. 2004 3. 9709
2
A1
B2
C2
D2 0. 5064 4. 1055
3
A1
B3
C3
D3 0. 2854 4. 1927
4
A2
B1
C2
D3 0. 4356 3. 4618
5
A2
B2
C3
D1 0. 2367 3. 3073
6
A2
B3
C1
D2 0. 2016 4. 0036
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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. 5、2. 0 μg /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 。
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
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 。
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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 、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 。
正交试验 非胶原蛋白 mg /mL
Hyp / % 非胶原蛋白 k1 非胶原蛋白 k2 非胶原蛋白 k3 非胶原蛋白 R
表 4 去除非胶原蛋白的正交试验结果及因素 、级差分析
1 2. 721 0. 986 3. 262 2. 870 2. 874 0. 392
2 4. 227 1. 021 2. 491 3. 290 3. 225 0. 779
3 2. 838 1. 191 3. 059 3. 491 2. 457 1. 034
4 2. 747 1. 070
5 2. 525 0. 827 Hyp k1 Hyp k2 Hyp k3 HypR
6 3. 338 0. 721
7 2. 006 0. 676 1. 066 0. 873 0. 822 0. 244
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 NaC l的浓度 ( 2%、4%、6% ) 、 处理时间 (24 h、12 h3 2、8 h 3 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)正交结果见表 4。9 个试验的第 2 个结果 (A1B2C2 )中 ,上清液非胶原蛋白的含量 最高 ,与正交分析得到的最佳条件即 A1B2C2 正 好 相 符 。从 极 差 分 析 来 看 , C 为 1. 034; B 为 0. 799; A 为 0. 392,所以 ,其重要性依次为 C >B > A ,即罗非鱼鱼皮样品在 2%的 NaC l、12 h3 2、1:
罗非鱼皮 鱿鱼皮 草鱼皮 鲢鱼皮
粗蛋白 26. 27 11. 13 29. 80 25. 90
粗脂肪 0. 71 0. 95 0. 75 0. 73
水分 70. 32 84. 40 68. 40 71. 10
灰分 0. 62 0. 64 0. 22 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接近 。 2. 2去除非胶原蛋白 [ 5 ]
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 四种水生动物皮的成分比较 单位 : %
样品去除非胶原蛋白后 ,以四因素三水平正
交法确定胶原蛋白的提取试验 (见表 5) ,经分析 , 得出提取胶原蛋白的最佳条件是 : A1B3C1D3,即 在浓度为 0. 5 mol/L 的醋酸 、溶胀比为 1: 20、处理
24 h的条件下 ,胶原蛋白的提取率最大 。从极差
分析 结 果 看 : A 为 0. 5600; B 为 0. 4455; C 为
33. 6309
K3 10. 5891 12. 1273 10. 2582 11. 5545
k1 4. 0897 3. 3970 3. 9582 3. 7364 k2 3. 5909 3. 7709 3. 8327 3. 6224
k3 3. 5297 4. 0424 3. 4194 3. 8515 R 0. 5600 0. 4455 0. 5388 0. 2291
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: 5
2
4%
12h3 2次
1: 10
3
6%
8h3 3次
1: 20
表 2 提取胶原蛋白的正交因素表
酸 (A )
1 醋酸
时间 (B )
2 ( h)
溶胀比例 (C)
1: 30
酸浓度 (D ) / (mol·L - 1 )
0. 1
2 柠檬酸 4 ( h)
1: 10
0. 3
3 乳酸 24 ( h)
1: 20
0. 5
1. 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 的提取液 →测定非胶原蛋白的含量 、羟脯氨酸的
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