膨化法提取鹿花盤膠原蛋白

趙雅洲，李金華，趙全民

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膨化法提取鹿花盤膠原蛋白

趙雅洲1，李金華1，趙全民2

（1.長春吉大附中實驗學校，吉林 長春 130000；2.吉林農(nóng)業(yè)大學中藥材學院，吉林 長春 130000）

以鹿花盤為原料，將鹿花盤粉碎成100目細粉，加水調(diào)粉后進行膨化。將膨化后的產(chǎn)物通過水提法提取鹿花盤膠原蛋白，然后通過凝膠過濾法對水提液進行分量大小檢測，并將未膨化的水提液作對比實驗。結(jié)果顯示膨化后的鹿花盤膠原蛋白分子量比未膨化的小，膠原蛋白的提取率提高了9.56%.

鹿花盤；膠原蛋白；哺乳動物；特種經(jīng)濟動物

鹿是目前現(xiàn)存僅有的可以完全再生附屬器官的哺乳動物，屬于脊索動物門（Chordata）、脊椎動物亞門（Vertebrata）、哺乳綱（Mammalia)、獸亞綱（Theria）、真獸次亞綱（Eutheria）、偶蹄目（Artiodacyla）、反芻亞目（Ruminantia）、鹿科（Cervidae）、鹿屬（Cervus）動物，是珍貴的特種經(jīng)濟動物[1-2]。鹿花盤作為鹿科動物的一種副產(chǎn)品，是梅花鹿或馬鹿鋸茸后，在鹿角基部留下的茸角骨化后在下一個生茸期開始時脫落的部分，鹿花盤中含有大量的鈣、磷等無機化合物，并含有豐富的蛋白質(zhì)、氨基酸和少量的脂類[3]?！渡褶r(nóng)本草經(jīng)》上記載鹿花盤作為名貴中藥，有溫補肝腎、治陰癥瘡瘍、活血消腫、乳癰初起等功效[4]。近年來，許多文獻研究鹿花盤的化學成分和藥理作用發(fā)現(xiàn)，鹿花盤對抑菌、治療骨質(zhì)疏松及乳腺增生有很大幫助。鹿花盤中的蛋白質(zhì)、多肽和氨基酸是含量最豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，也是發(fā)揮藥效作用的主要活性物質(zhì)。此外鹿花盤還含有大量的膠質(zhì)、磷酸鈣、碳酸鈣及氮化物等，因此質(zhì)地堅硬不易粉碎[5]。但在實際臨床應用中常將鹿花盤粉碎變成鹿花盤粉，用于治療臨床疾病。鹿花盤粉不太適宜直接服用，主要通過水煮提取鹿花盤中的可溶性物質(zhì)，用于疾病治療。但該方法提取率較低，部分有效物質(zhì)得不到充分利用。

在現(xiàn)代食品加工技術中膨化可以使硬質(zhì)的玉米蛋白質(zhì)得到降解、使蛋白質(zhì)熟化變性利于提取。此外，1996年陳培珍[6]將魚骨膨化緩解人們膳食中缺鈣的癥狀，結(jié)果顯示制成的強鈣膨化食品可行，但在鹿花盤研究中尚未找到關于鹿花盤膨化后提取鹿花盤有效物質(zhì)的文獻資料。本文將通過對鹿花盤進行膨化，探究膨化后鹿花盤的提取率和分子量大小變化情況。

1 材料與儀器

1.1 材料

鹿花盤由吉林省鹿盛源山莊提供。

1.2 主要儀器設備

鹿花盤膨化機（自制），JFSD-70 粉碎磨（上海嘉定糧油檢測儀器廠），KQ5200E 型超聲波清洗器（昆山市超聲儀器公司），ZSH-200A 智能水分測定儀（湖南湘儀天平儀器設備有限公司），ABIO 仁電子分析天平（梅特勒托利儀器（上海）有限公司），302型電熱鼓風干燥箱（龍口先科儀器公司），SHA-C數(shù)顯水浴恒溫振蕩器（金壇市江南儀器廠），電熱恒溫水浴鍋（上海精宏實驗設備有限公司），SZFJ中草藥粉碎機（廣州旭朗機械設備有限公司），YTW-300切骨機（寧波昊鷹中央廚房設備有限公司），AKTA purifier中低壓層析系統(tǒng)：層析柱為SuperdexTM75 10/300 GL凝膠過濾層析柱（美國GE公司）。

2 實驗方法

2.1 膨化過程

具體膨化如圖1所示，詳細過程為：①取鹿花盤4 kg用清水浸泡3 h，逐個對鹿花盤進行清洗；②65 ℃烘箱中烘干鹿花盤，用切骨機將鹿花盤分成小碎塊，首先用大粉碎機粉碎成粗粉，再用中藥粉碎機粉碎磨成100目細粉；③稱取鹿花盤粉加水調(diào)粉；④使用鹿花盤膨化機進行膨化，膨化產(chǎn)品在室溫下放置5 min；⑤50 ℃烘箱干燥12 h；⑥取部分產(chǎn)品測其提取率。

圖1 膨化過程

2.2 膨化度的測定

通過數(shù)顯電子千分尺，測定膨化樣品的直徑，每個膨化樣品隨機測定10次，求其平均值作為產(chǎn)品的平均直徑，mm，除以模孔直徑，其商為徑向膨化率。以徑向膨化率表示膨化度[7]。

2.3 鹿花盤膨化工藝條件優(yōu)化

2.3.1 鹿花盤膨化的單因素試驗

膨化度是衡量擠壓膨化產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標，影響鹿花盤膨化的關鍵參數(shù)有物料的含水量、膨化腔內(nèi)的壓力和溫度等。在膨化過程中螺桿轉(zhuǎn)速是固定的，所以物料在膨化腔內(nèi)的停留時間基本維持不變?；谝陨显?，選取的可變膨化工藝參數(shù)為擠壓膨化溫度、物料的含水量和模頭壓強，使用鹿花盤膨化機進行單因素膨化試驗，考察以下3個因素對鹿花盤膨化度的影響：①分別在100 ℃、110 ℃、120 ℃、130 ℃、140 ℃的擠壓膨化溫度條件下進行擠壓膨化，考察擠壓膨化溫度對鹿花盤膨化效果的影響；②分別在15%、20%、25%、30%、35%的物料含水量條件下進行擠壓膨化，考察物料含水量對鹿花盤膨化度的影響。③分別在2 MPa、4 MPa、6 MPa、8 MPa、10 MPa的模頭壓強條件下進行擠壓膨化，考察模頭壓強對鹿花盤膨化度的影響。

2.3.2 鹿花盤膨化的正交試驗

以上述單因素試驗為基礎，利用三因素三水平L9（33）正交試驗表，對擠壓膨化溫度、物料含水量和模頭壓強因素進行比較。因子水平見表1.利用 latin正交設計助手軟件進行數(shù)據(jù)分析。

表1 正交試驗因子水平

水平擠壓膨化溫度A/℃物料含水量B/（%）模頭壓強C/MPa 1110202 2120254 3130306

2.4 檢驗膨化后提取率

分別稱取1 g 膨化后的鹿花盤粉和未膨化后鹿花盤粉至50 mL離心管中，按設定條件料液比1∶25加入蒸餾水，水浴鍋提取溫度100 ℃、保持恒溫提取6 h。水提過程中注意混勻液體，保持恒溫、恒定體積。待提取液冷卻，5 000 r/min離心15 min，取出上清液，烘干殘渣，利用減重法計算提取率，每組設3個重復，取其平均值。

2.5 提取物分子量大小測定

使用GE公司的AKTA purifier中低壓層析系統(tǒng)，洗脫液為0.05 mol/L的磷酸鹽緩沖液，含0.3 mol/L的氯化鈉。流速設置為0.5 mL/min，取樣品膨化后鹿花盤提取液和未膨化鹿花盤提取液，進樣量為1 mL，經(jīng)280 nm處紫外線吸收被選擇性洗脫。

3 結(jié)果與分析

3.1 單因素對鹿花盤膨化的影響

從圖2可以看出，膨化溫度在110～130 ℃范圍內(nèi)，隨著膨化溫度的升高膨化度先增加后降低，當膨化溫度為120 ℃時，膨化度達到最大值2.01%，然后隨著膨化溫度的升高開始下降。因此在本試驗條件下最適宜的膨化溫度為120 ℃。

圖2 溫度對鹿花盤膨化度的影響

從圖3可以看出，模頭壓強在2～6 MPa范圍內(nèi)，隨著膨化溫度的升高膨化質(zhì)量先增加后降低，當模頭壓強為 4 MPa時，膨化度達到最大值2.13%，然后隨著壓強的升高開始下降。因此在本試驗條件下最適宜的模頭壓強為4 MPa。

圖3 模頭壓強對鹿花盤膨化度的影響

從圖4可以看出，物料含水量在20～30%范圍內(nèi)，隨著物料含水量的升高膨化質(zhì)量先增加后降低，當物料含水量為25%時，膨化度達到最大值2.06%，然后隨著壓強的升高開始下降。因此在本試驗條件下最適宜的物料含水量為25%.含水率越高，膨化率越低。因為物料水分越多，吸收的熱量越多，摩擦力越小，螺桿的長徑相比膨化又較小，達不到適宜的膨化溫度和壓力，導致膨化率低。所以保持物料含水量在20%～25%比較好。

圖4 物料含水量對鹿花盤膨化度的影響

3.2 鹿花盤膨化的正交試驗結(jié)果

依據(jù)正交表，共進行9次試驗。通過對幾個膨化樣品檢測可知，膨化鹿花盤要有一定的膨化率。所以膨化結(jié)果質(zhì)量指標根據(jù)膨化率、生產(chǎn)率和外觀等，用綜合評分法進行分析。質(zhì)量指標分4級，良好（80～100分），較好（70～80分)，一般（60～70分）和較差（小于60分），試驗結(jié)果見表2.

通過正交實驗，由表2可知，按照極差的大小排列順序為：物料含水量>擠壓膨化溫度>模頭壓強。確定膨化鹿花盤最佳方法參數(shù)為：擠壓膨化溫度為120 ℃，模頭壓強為4 MPa，物料含水量為25%.

表2 正交實驗設計及結(jié)果

實驗號因子質(zhì)量指標 A（1）B（2）C（3） 111231179 21285 31371 42280 522386 623175 731373 832178 933270 K178.377.377.3 K280.383.078.3 K373.772.076.7 R6.711.01.6

注：代表各水平實驗結(jié)果指標值總和，代表極差。

3.3 100目花盤粉和膨化后鹿花盤顆粒的顯微照片

觀察膨化鹿花盤顆粒和100目鹿花盤粉微觀結(jié)構(gòu)如圖5所示，圖5（a）、圖5（b）為膨化鹿花盤顆粒250倍率顯微鏡結(jié)構(gòu)圖，從圖中可以看出膨化顆粒表面及內(nèi)部呈現(xiàn)蜂窩狀。而100目鹿花盤粉在相同倍率顯微鏡下則呈現(xiàn)許多粉末聚集成團，表面沒有蜂窩狀，見圖5（c）、圖5（d）。

圖5 膨化鹿花盤顆粒與100目鹿花盤粉250倍率顯微結(jié)構(gòu)圖

3.4 不同鹿花盤粉提取率

取最佳膨化條件下鹿花盤膨化粉和未膨化鹿花盤粉進行水提法提取。由表3可知，膨化后鹿花盤粉提取率為30.23%，未膨化鹿花盤提取率則為20.67%.

表3 不同鹿花盤粉提取率

樣品樣品質(zhì)量/g提取后烘干樣品質(zhì)量/g提取率/（%）平均值/（%） 膨化后鹿花盤11.005 10.695 130.8430.23 膨化后鹿花盤21.005 40.698 430.54 膨化后鹿花盤31.004 80.710 229.32 未膨化鹿花盤11.004 40.798 120.5320.67 未膨化鹿花盤21.004 80.805 120.23 未膨化鹿花盤31.004 90.791 621.23

3.5 凝膠過濾層析結(jié)果

從圖6可看出，膨化后鹿花盤水提液與未膨化鹿花盤水提液的水溶性成分提取物均能被洗脫分離，洗脫分離的順序先是膨化后的鹿花盤水提液，之后是未膨化的鹿花盤水提液被洗脫分離。由此說明膨化后的分子量小，未膨化的分子量大，且兩種提取方式的成分和含量均有所差異。

圖6 PB、AB的水溶性提取物凝膠過濾層析色譜圖

注：PB表示膨化后鹿花盤提取液，AB表示未膨化鹿花盤提取液。

4 結(jié)論

使用鹿花盤膨化機將鹿花盤在擠壓膨化溫度為120 ℃、模頭壓強為4 MPa、物料含水量為25%的條件下膨化。經(jīng)過水提法提取膨化后鹿花盤中有效成分提取率為30.23%，較未膨化的提取率提高了9.56%.通過凝過濾膠層析證明了膨化后的膠原蛋白分子量小于未膨化膠原蛋白的分子量。通過實驗證明了膨化可以提高鹿花盤提取率。提高鹿花盤的提取率不僅可以提高鹿花盤的利用率，減少鹿花盤的浪費，在臨床應用方面也將更便于患者服用。

［1］田玉華，胡薇.鹿花盤及其它鹿副產(chǎn)品的研究和開發(fā)利用［J］.時珍國醫(yī)國藥，2010，21（9）：2310-2312.

［2］盛和林.中國鹿科動物［J］.生物學通報，1992（5）：4-7.

［3］高士賢.中國動物藥志［M］.長春：吉林科學技術出版社，1996.

［4］鄧明魯，高士賢.中國動物藥［M］.長春：吉林人民出版社，1981.

［5］張巍，白雪媛，楊學敏，等.鹿脫盤研究進展［J］.特產(chǎn)研究，2011，33（2）：57-59.

［6］陳培珍.強鈣膨化食品的制作［J］.武夷學院學報，1996（2）：31-33.

［7］杜雙奎，魏益民，張波.擠壓膨化過程中物料組分的變化分析［J］.中國糧油學報，2005，20（3）：39-43.

2095－6835（2018）20－0093－03

R282.74

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10.15913/j.cnki.kjycx.2018.20.093

〔編輯：嚴麗琴〕