酶提取法分離制備魚皮中膠原蛋白的研究進(jìn)展

王曉靜，潘一峰，林潔虹，黃玉萍

（汕尾職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東汕尾 516600）

膠原蛋白（簡(jiǎn)稱膠原）是一種纖維性蛋白質(zhì)類高分子物質(zhì)，棒狀結(jié)構(gòu)，白色、不透明、無(wú)支鏈，主要以纖維的形式廣泛存在于動(dòng)物的皮膚、骨骼、軟骨、韌帶、血管和肌腱中[1]。水產(chǎn)膠原蛋白因其獨(dú)特的三螺旋結(jié)構(gòu)而具有多重功效，可潤(rùn)滑關(guān)節(jié)、保護(hù)血管、增強(qiáng)免疫力等，廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)藥、化妝品、食品添加劑等領(lǐng)域。

20世紀(jì)70年代，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)可從魚皮、魚骨等部位提取膠原蛋白[2]。我國(guó)是水產(chǎn)養(yǎng)殖大國(guó)，在水產(chǎn)品加工過(guò)程中，不可避免的會(huì)產(chǎn)生大量的魚皮、魚骨、魚鱗等廢棄物，直接丟棄，容易引起環(huán)境污染、造成資源的浪費(fèi)。目前膠原蛋白的提取方法主要有酶提取法、酸提取法、堿提取法、熱水提取法、中性鹽提取法等，提取方法不同，得到的膠原蛋白結(jié)構(gòu)特征和功能性質(zhì)也會(huì)有所不同[3]。其中酶提取法因其反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)時(shí)間短、提取的膠原蛋白三螺旋結(jié)構(gòu)保持性好、純度高等頗受歡迎。本文主要整理了近幾年研究者們利用酶提取法分離制備魚皮中膠原蛋白的研究成果，以期為魚皮中膠原蛋白的提取提供研究參考。

1 酶提取法分離制備魚皮中的膠原蛋白

酶提取法是目前魚皮中膠原蛋白提取最常用的方法，使用的酶有胰蛋白酶、木瓜蛋白酶、中性蛋白酶、胃蛋白酶、無(wú)花果蛋白酶、堿性蛋白酶和復(fù)合蛋白酶等[4]。

張建忠等[5]分別采用酸提取法和胃蛋白酶提取法提取草魚皮中膠原蛋白，并對(duì)膠原蛋白進(jìn)行了紫外、紅外和電泳分析，結(jié)果表明兩種方法得到的膠原蛋白純度高，以干基計(jì)重，膠原蛋白的提取率分別為8%和18.6%，胃蛋白酶提取明顯具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。王晴等[6]利用醋酸和胃蛋白酶分別提取羅非魚魚皮中的膠原蛋白，研究結(jié)果顯示兩種膠原蛋白結(jié)構(gòu)相似，但酶溶性蛋膠原蛋白的提取率、溶解性、保濕性、吸油性等明顯優(yōu)于酸溶性膠原蛋白。基于此研究，王晴等[7]繼續(xù)優(yōu)化羅非魚魚皮膠原蛋白酶法提取工藝，通過(guò)單因素正交試驗(yàn)確定酶解時(shí)間15 h，酶解溫度50 ℃，料液比1∶70，pH為3，胃蛋白酶提取膠原蛋白的影響因素的主次順序?yàn)椋好附鈺r(shí)間＞酶解溫度＞料液比＞pH。

魚皮材料不相同，使用的蛋白酶不同，提取得到的膠原蛋白類型也不同。馬儷等[8]采用酸性蛋白酶通過(guò)響應(yīng)面優(yōu)化提取鱈魚魚皮中的膠原蛋白的條件。結(jié)果表明響應(yīng)面法提取率為27.53%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于單因素實(shí)驗(yàn)的最高提取率5.23%，最佳提取條件為水解時(shí)間10.43 h，水解溫度16.32 ℃，酶濃度0.054%，電泳測(cè)定提取的膠原蛋白，確定其純度較高，α1和α2鏈的分子量分別為113 kDa和110 kDa。

2 輔助酶提取法分離制備魚皮中的膠原蛋白

酶法提取率相對(duì)較高，但存在水解不徹底的問(wèn)題。因此，學(xué)者們紛紛開(kāi)始嘗試以其他手段輔助酶提取法，解決單一的酶提取法存在水解不徹底的問(wèn)題。超聲波提取法具有節(jié)能環(huán)保、破壞性低、污染小、可有效混合等優(yōu)點(diǎn)，頗受歡迎[9]。王金梅等[10]對(duì)超聲波輔助胃蛋白酶提取草魚皮中膠原蛋白的工藝進(jìn)行研究，變量是超聲功率、超聲時(shí)間和酶解時(shí)間，通過(guò)響應(yīng)面法確定最佳提取工藝條件為超聲功率310 W，超聲時(shí)間10 min，酶解時(shí)間29 h，膠原蛋白的提取率高達(dá)68.67%，遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的酶提取法。凝膠電泳圖和傅里葉紅外光譜圖表征結(jié)果說(shuō)明超聲波處理草魚皮不會(huì)破壞膠原蛋白的三螺旋結(jié)構(gòu)，為超聲波在膠原蛋白的提取工藝中的應(yīng)用提供科學(xué)參考，也為膠原蛋白的工業(yè)化生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。公維潔等[11]將超聲波輔助技術(shù)應(yīng)用到馬面魚皮膠原蛋白的提取中，采用響應(yīng)面法優(yōu)化提取工藝，最佳提取條件為：乙酸濃度0.5 mol/L，料液比值30 mL/g，加酶量2 000 U/g，超聲波功率700 W，超聲10 min，提取率達(dá)到15.31%，遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)酶法的提取率（3.89%），明顯縮短了提取時(shí)間。王正云等[9]利用超聲波技術(shù)輔助胰蛋白酶提取青魚魚皮中的膠原蛋白，探究超聲波功率及其處理時(shí)間、酶解時(shí)間、酶解溫度、酶添加量、pH值等因素對(duì)提取率的影響。正交試驗(yàn)結(jié)果表明，提取膠原蛋白的影響因素主次順序?yàn)椋好附鉁囟龋境暡ㄌ幚頃r(shí)間＞酶添加量＞pH。當(dāng)酶添加量為100 U/g、pH7.5，酶解溫度40 ℃、超聲波處理50 min后，膠原蛋白的提取率最高，達(dá)到45.3%。

3 結(jié)語(yǔ)

與酸提取法、堿提取法等方法相比，酶提取法相對(duì)溫和、安全，受到越來(lái)越多學(xué)者的青睞。魚的品種不同，使用酶的種類有所不同，提取率差別較大，且膠原蛋白的熱穩(wěn)定性差，對(duì)酶解溫度要求苛刻。此時(shí)需要探究輔助其他技術(shù)手段，在保護(hù)膠原蛋白特殊結(jié)構(gòu)的同時(shí)，可有效提高膠原蛋白的提取率和純度，為其工業(yè)化生產(chǎn)探索最佳工藝路線。除了超聲波輔助技術(shù)，未來(lái)研究趨勢(shì)還可以考慮在魚皮前處理階段輔助特殊技術(shù)，如任國(guó)艷等[12]在魚皮的前處理階段使用高密度CO2處理魚皮，提取率增加18.85%。