鱼鳞酶解前处理工艺优化研究VIP

第29卷第3期2010年9月武汉工业学院学报JOURNALOFWUHANPOLYTECHNICUNIVERSITYVOL_29NO3SEP2010文章编号10094881201003000704DOI103969JISSN10094881201003003鱼鳞酶解前处理工艺优化研究周光朝，刘良忠，万菡，李丁宁，刘培勇武汉工业学院食品科学与工程学院，湖北武汉430023摘要以草鱼鱼鳞为原料优化鱼鳞脱钙、脱杂蛋白前处GR艺。通过单因素试验及正交试验，分别以鱼鳞脱钙率及胶原蛋白含量为指标，研究最佳鱼鳞酶解前处理工艺条件。结果表明，脱钙工艺中HC1浓度04MOLL、料液比L20、脱钙时间6H可得到较高的脱钙率；最佳除杂蛋白工艺参数为NAOH浓度015TOOLL。、料液比120、脱杂蛋白时间12H。关键词鱼鳞，脱钙，脱杂蛋白，胶原蛋白中图分类号TS2549文献标识码ASTUDYONOPTIMIZINGPRETREATMENTCONDITIONSOFFISHSCALESBEFOREENZYMATICHYDROLYSISZHOUGUANGCHAO，LIULIANGZHONG，WANHAN，LIDINGNING，LIUPEIYONGCOLLEGEOFFOODSCIENCEANDENGINEERING，WUHANPOLYTECHNICUNIVERSITY，WUHAN430023，CHINAABSTRACTINTHISPAPER，THEOPTIMALPRETREATMENTCONDITIONSOFFISHSCALESBEFOREENZYMATICHYDROLYSISWASINVESTIGATEDTHROUGHSINGLEEFFECTINGFACTORSANDORTHOGONALTESTSBYTHERATIOSOFFISHSCALESDECALCIFICATIONRATEANDTHECONTENTSOFCOLLAGENTHEBESTHC1CONCENTRATION，DECALCIFYINGTIME，ANDTHERATIOOFSOLIDMATERIALTOLIQUIDMATERIALFORDECALCIFICATIONARE04MOLL，1TO20，AND6HOURRESPECTIVELYANDTHEBESTCONDITIONSOFTAKINGOFFNONCOLLAGENOUSPROTEINSWASNAOH015MOLL，THERATIOOFSOLIDMATERIALTOLIQUIDMATERIAL120，TAKINGOFFNONCOLLAGENOUSPROTEINSSTIME12HKEYWORDSFISHSCALES；DECALCIFICATION，TAKINGOFFNONCOLLAGENOUSPROTEINS；COLLAGEN2007年中国水产品总量为47475万T，其中内陆水产品达21966万T，内陆鱼类产品总量为L90848万T。然而据统计，每年废弃的淡水鱼鱼鳞超过3O万T。研究发现鱼鳞中胶原蛋白含有丰富的甘氨酸、脯氨酸及羟脯氨酸，其水解产物中还存在具有生理活性的肽。这些特性使胶原蛋白及其水解产物在医疗、保健及美容方面具有良好的应用前景。鱼鳞主要由表层的钙化层和内部的胶原纤维层构成，为了得到高品质的胶原蛋白肽产品，首先要脱除鱼鳞表面的钙化层以及鱼鳞中的杂蛋白。本文拟研究鱼鳞脱钙脱杂蛋白的前处理工艺，为鱼鳞前处理工艺提供理论基础。收稿日期20100606作者简介周光朝1985一，男，硕士研究生，EMAILZHOU_423YANYAHOOEOMCN通讯作者刘良忠1963一，男，教授，EMAILHU202288163CORN基金项目湖北省教育厅高校产学研合作资助项目C2010040；武汉工业学院研究生教育创新计划资助08CXO108武汉工业学院学报2010燕1材料与方法11材料草鱼鱼鳞，由洪湖德炎水产食品有限公司提供，鱼鳞清洗去除黏着的鱼皮、杂质，再经45烘干后粉碎鱼鳞过4O目筛备用。12仪器SX410箱式电炉上海浦东荣丰科学仪器有限公司；754N紫外可见分光光度计上海精密科学仪器有限公司；DS1高速组织捣碎机上海精科实业有限公司；FZ102微型植物粉碎机中国天津泰斯特仪器有限公司；KDN08C数显温控消化炉上海新嘉电子有限公司。L3试剂L一羟脯氨酸SIGMA，盐酸、硫酸、高氯酸、柠檬酸、硼酸、氢氧化钠、氯胺T、乙二醇独甲醚、对二甲基氨基苯甲醛、乙醚等均为国产分析纯试剂。14实验方法141原料成分的测定水分含量测定烘干法，GBT500932003；粗蛋白含量测定凯氏定氮法，GBT5OO952003脂肪含量测定索氏抽提法，GBT5OO96_删；胶原蛋白含量测定根据羟脯氨酸氯胺T比色法测定，胶原蛋白与羟脯氨酸转换系数为975。142鱼鳞前处理工艺方法取干燥鱼鳞粉末4G40目，加入一定浓度的HC1溶液，在一定PH下匀速搅拌一定的时问，蒸馏水洗涤鱼鳞至中性，再用一定浓度的NAOH溶液浸泡处理鱼鳞一定时间，蒸馏水洗涤至中性即可。脱钙效果以灰分脱除情况来表示，以胶原蛋白含量作为评价前处理脱杂蛋白工艺指标。先做单因素实验，再根据结果设计正交试验以优化前处理工艺。2结果与分析21羟脯氨酸标准曲线按照141的方法，确定羟脯氨酸标准样品的浓度和吸光度值的关系见图1。22草鱼鱼鳞基本成分表1表1草鱼鱼鳞组成成分水分粗蛋白脂肪灰分胶原蛋白】23140686310】43068O227721345】08士O4606050403020100L2345羟脯氨酸浓度PGML,图1羟脯氨酸标准曲线23鱼鳞脱钙工艺23I盐酸浓度对鱼鳞脱钙的影响准确称取4G鱼鳞，分别用02MDLL，04TOOLL，06MOLL，08MOLL盐酸溶液以115的料液比匀速搅拌脱钙1，2，4，6，8H。由图2可知，盐酸浓度越高，脱钙效果就越好。当盐酸浓度为04TOOLL时，脱钙6H，脱钙率高达9577。HC1浓度越大，脱钙液中羟脯氨酸的浓度也越大，由HC1引起的胶原蛋白水解越多。02MO1LIHCL01M口ILIHCL06MOLLIECI08MOLLTILCL图2盐酸浓度对鱼鳞脱钙的影响232不同料液比对鱼鳞脱钙的影响准确称取4G鱼鳞，用04MOLL盐酸在料液比为110，115，120，125，130，135浸泡鱼鳞4H。由图3可知，随着鱼鳞和盐酸料液比增加，脱钙率随之增加，高于L20料液比脱钙率变化不大。110115120125130135料液比图3料液比对鱼鳞脱钙的影响咻鼢M曼啡芝罄啡瞄涨懈兰簪3期周光朝，刘良忠，万菡，等鱼鳞酶解前处理工艺优化研究9233浸泡时间对鱼鳞脱钙的影响准确称取4G鱼鳞，分别用04MOLL盐酸在料液比为120浸泡鱼鳞1H，2H，3H，4H，45H，5H，55H，6H，65H，7H，8H。由图4可知，当脱钙时间1H时，脱钙率增加很快，随着盐酸脱钙时间的增加，脱钙率增加幅度逐渐减少，脱钙6H后，鱼鳞脱钙率增加变化不大。L2345678脱钙对问H图4浸泡时间对鱼鳞脱钙的影响234脱钙工艺正交试验由正交试验结果直观分析，见表3。可以看出HC1脱钙时间按影响最大，其次是料液比对脱钙效果，HC1浓度的影响较小，最佳的脱钙工艺条件为BAC，HC1浓度为04MOLL，料液比120，时间为6H。时间的影响最显著，这恰恰表明在HC1溶液脱钙条件下延长脱钙时间可以达到好的脱钙效果。表3HCI脱钙正交试验结果24鱼鳞除蛋白工艺鱼鳞中胶原纤维分子问和分子内交联的共价键和非共价键使其结构很稳定，需进行碱处理以打破上述的稳定结构，使原胶原分子得以释放，同时除去鱼鳞中的非胶原杂蛋白，以提高胶原蛋白纯度。本试验选择NAOH溶液来脱除鱼鳞中的杂蛋白。241不同浸碱浓度的影响经脱钙处理后的鱼鳞分别用不同浓度的NAOH溶液以120料液比处理9H，并测鱼鳞中胶原蛋白含量。由图5可知，胶原蛋白含量随NAOH溶液浓度升高而升高，当NAOH浓度为01MOLL时达到最高，提高NAOH浓度，胶原蛋白含量反而下降。胶原蛋白含量在出现最大值以前的区间随浸碱浓度升高而提高的原因在于料液比和浸碱时间一定时，浸碱浓度越高对鱼鳞中杂蛋白的脱除效果越好，从而胶原蛋白的含量越高；而后降低的原因在于浸碱浓度过高会使鱼鳞中的胶原蛋白发生溶解，从而造成损失。图5浸碱浓度对鱼鳞胶原蛋白的影响242不同浸碱料液比的影响经脱钙处理后的鱼鳞用01MOLLNAOH溶液分别以料液比110，115，120，125处理9H，并测鱼鳞中胶原蛋白含量。由图6可知，胶原蛋白1OO_989694T啪嘲嚣一8684T8蕊8傩L_JO1L5JL201,25料涟比图6浸碱料液比对鱼鳞胶原蛋白的影响10武汉工业学院学报2010正含量随料液比的升高而升高，料液比为120时可达到较高的胶原蛋白含量。浸碱浓度、浸碱时间一定时，鱼鳞中杂蛋白脱除随料液比的增大而增大，从而对胶原蛋白的释放和提取有利，但料液比过大会使鱼鳞中的胶原蛋白发生溶解，从而发生损失。243不同浸碱时间的影响经脱钙处理后的鱼鳞用01TOOLLNAOH溶液以120料液比分别处理3H，6H，9H，12H，18H，24H，并测鱼鳞中胶原蛋白含量。图7可知，浸碱时间越长，胶原蛋白的含量越高，当浸碱时间达到9H时，胶原蛋白含量为9656，随着时间的延长，胶原蛋白含量反而有所下降。这是由于浸碱时间越长，胶原蛋白会溶解在浸碱液中，造成胶原蛋白损失。L0O999897芝96皿嘲95隆趟949392919O图7浸碱时间对鱼鳞胶原蛋白的影响244脱杂蛋白正交试验由正交试验结果直观分析，见表4。可以看出NAOH浓度对脱杂蛋白效果影响最大，其次是料液比的影响，时间的影响较小，最佳的脱杂蛋白工艺条件为ABC，NAOH浓度为015TOOLL，料液比L20，时间为12H。时间的影响最不显著，这恰恰表明在NAOH脱杂蛋白条件下即使在短时间内也可以达到好的脱杂蛋白效果。表4NAOH溶液脱杂蛋白正交试验结果续表3结论采用草鱼鱼鳞的最佳脱钙工艺条件为HC1浓度04TOOLL、料液比120、脱钙时间6H；脱杂蛋白工艺条件为NAOH浓度015MOLL、料液比L20、脱杂蛋白时间12H。在此工艺条件下，鱼鳞前处理工艺可缩短到LD完成，而且得到的鱼鳞胶原蛋白纯度较高，品质最佳。参考文献1农业部渔业局中国渔业年鉴M北京中国农业出版社，2OO82FALGUNIPATI，BASUDAMADHIKARI，SANTANUDHARAISOLATIONANDCHARACTERIZATIONOFFISHSCALECOLLAGENOFHIGHERTHERMALSTABILITYJBIORESOURCETECHNOLOGY，2009，121331I53MASAHIROOGAWA，RALPHPORTIERJ，MICHAELMOODYW，ETA1BIOCHEMICALPROPERTIESOFBONEANDSCALECOLLAGENSISOLATEDFROMTHESUBTROPICALFISHBLACKDRUMPOGONIACROMISANDSHEEPSHEADSEABREAMARCHOSARGUSPROBATOCEPHALUSJFOODCHEMISTRY，2004884955014WANGLIN，ANXINXIN，YANGFENGMEI，ETA1ISOLATIONANDCHARAETERISATIONOFCOLLAGENSFROMTHESKIN，SCALEANDBONEOFDEEPSEAREDFISHSEBASTESMENTELLAJFOODCHEMISTRY，20081086166235KALIMAA，RAJEEVBHATFISHGELATINPROPERTIES，CHALLENGES，ANDPROSPECTSASANALTERNATIVETOMAMMALIANGELATINSJFOODHYDROCOLLOIDS，200923563576下转第L5页3期杨硕，李诗龙，张麟肉馅去筋膜技术的研究现状及发展趋势15上接第10页6张俊杰，曾庆孝鱼鳞中羟脯氨酸的测定J淮海工学院学报，