浅谈水中胶原的制备及应用.docx

浅谈水中胶原的制备及应用 由于其独特的生理功能和特点，它已在食品、饮料、药物和保健等领域得到广泛应用。传统的胶原蛋白主要从陆生动物如猪、牛等的结缔组织中提取,近些年,但因疯牛病、口蹄疫等疾病的爆发,陆生动物来源的胶原蛋白在应用方面受到了极大的限制。另外,由于宗教和习俗等原因,有些地区也不能使用猪等牲畜来源的胶原蛋白制品。因此,寻找提取胶原蛋白原料的新来源就显得非常迫切了。鱼类加工后产生大量的废弃物,如皮、骨、鳞和鳍等含有丰富的胶原蛋白,具有开发和利用的价值。 1 鱼饲料的制备方法、类型和特点 1.1 抽提取法 胶原的提取方法主要有以下五种:酸法、碱法、盐法、酶法和热水抽提法,其基本原理都是根据胶原蛋白的特性改变蛋白质所在的外界环境,把胶原蛋白从其它蛋白质中分离出来,同时,在实际提取过程中,不同提取方法之间往往相互结合,.以取得较好的提取效果。 1.1.1 醋酸溶液的提取 酶法是目前提取胶原最常用的方法,胶原的三股螺旋结构对蛋白酶(例如链霉蛋白酶、无花果蛋白酶、胃蛋白酶或胰蛋白酶)具有相当的稳定性,利用此特性,在较低温度下加入蛋白酶,可以显著提高胶原的得率。利用蛋白酶处理的优点,就在于蛋白酶可以选择性的切除非螺旋的端肽而溶解出胶原分子。在一定条件下可以将端肽切除,同时保留了胶原的三股螺旋结构,所得胶原被称为原胶原,它具有比较温和的免疫反应特性。一般提取的条件:胃蛋白酶和组织干重比为1 ∶10,0.5mol/L醋酸溶液。醋酸还可以起到胶原蛋白膨胀和增溶的作用。Masahiro Ogawa等人利用酶法从了黑石首鱼和羊头海鲷提取了胶原蛋白,并对其生化特性进行了研究。赵海英等利用胃蛋白酶提取鳕鱼皮胶原蛋白。 1.1.2 碱盐提取设备剂 碱法提取即利用一定浓度的碱在一定的外界条件下提取胶原蛋白,碱处理法中常用的处理剂为氢氧化钙、氢氧化钠、碳酸钠等。由于它容易造成肽键水解,因此得到的水解产物分子量比较低,若比较严重的话,还会产生DL一型氨基酸消旋混合物,有的D型氨基酸有毒,有的甚至有致癌作用,D一型氨基酸还有可能抑制L型氨基酸的吸收,所以,若想保留胶原的三股螺旋结构,用此提取方法是不可行的。强碱盐可以控制胶原的溶涨,并保护胶原天然的三股螺旋结构。必须指出的是与明胶类似,所提取的胶原的等电点也降低,这是因为在提取过程中,天冬酰胺和谷氨酰胺转变为天冬氨酸和谷氨酸。目前,应用碱法提取胶原蛋白的较少,一般是碱法提取和酸法提法结合使用。 1.1.3 热水处理对胶原蛋白提取率的影响 热水抽提法是原料经过各种预处理之后,在一定条件下用热水抽提而得到水溶性胶原蛋白的方法。一般热水抽提法是与碱、酸提取法结合使用,即原料经过一定浓度的碱、酸溶液处理之后,使胶原纤维充分溶涨,再经过热水处理后,可使胶原纤维的溶解性大大提高,随着温度的升高,胶原蛋白在溶液中溶解性提高,也就提高了胶原蛋白的提取率。Gomez-Gulleln等在80℃条件下提取鱿鱼皮中的胶原蛋白,提取率比在45℃条件下大大提高。但经过热水处理的所提取的胶原蛋白,已经不具有胶原蛋白的三螺旋空间结构,得到的产物我们一般称之为明胶(gelatin),明胶的分子量不规则,大至几百万、小至几十,不具备原有胶原蛋白的功能,不能用于医用生物材料。许庆陵等人探索了热水法从鱿鱼皮中提取胶原蛋白的制备技术,结果发现此方法提取胶原蛋白最佳工艺的温度为80℃。 1.1.4 成为酸溶性胶原蛋白 酸法提取是利用一定浓度的酸溶液在一定的条件下提取胶原蛋白,主要低离子浓度酸性条件破坏分子间的盐键和希夫碱,而引起纤维膨胀、溶解,溶剂使用的酸,主要有醋酸、盐酸、柠檬酸等,采用酸法提取的胶原通常成为酸溶性胶原蛋白(acid-solubilized collagen ASC)。酸溶解法可将交联的胶原分子溶解出来,也可溶解含有醛胺类交联键的胶原,但不适合从酮亚胺交联键较为丰富的组织提取胶原,例如骨、软骨或来自于年代较老动物的组织等。酸法是提取胶原蛋白比较常用和有效的方法,用酸法提胶原最大程度的保持了其三螺旋结构,适用于医用生物材料及原料的制备。Takeshi Nagai等人利用0.5Mol/L的醋酸从金枪鱼、海鲈鱼、鲷等鱼皮、鱼骨及鱼翅中提取胶原蛋白,并对其胶原蛋白的性质进行了研究。张培丽等研究了乙酸和柠檬酸提取罗非鱼、鳙鱼、草鱼和鲫鱼鱼皮胶原蛋白的工艺。 1.1.5 中性盐对胶原蛋白溶液稳定性的影响 盐法提取是利用各种不同的盐在不同的浓度条件下提取盐溶性胶原蛋白的方法。常使用的盐主要有氯化钠、氯化钾等。在中性条件下,当盐的浓度达到一定量时,胶原就会溶解在其中,但是胶原的溶解和分级受中性盐效应影响,有的盐可提高胶原的稳定性,而有的则可降低其构象稳定性,从而对提取天然胶原蛋白很不利。Montero等用不同浓度的氯化钠从欧洲无须鳕、鲑鱼的肌肉及