鱼鳞胶原肽的分步酶解法制备及其特性研究

论文摘要

鱼鳞是有鳞鱼类加工过程中产生的副产物,2008年我国淡水鱼总产量1998万吨,其中有鳞鱼1310万吨以上,每年大约可产生65万吨的鱼鳞,除部分以原料形式出口于日本外,大部分未得到很好的开发利用。目前国内已开展鱼鳞酶解工艺研究,且多采用大酶量、长酶解时间及恒定pH等技术来获取较高的得率和水解度,从而导致产物苦味较重、盐分含量过高,在工业化生产中不得不进行脱苦、脱盐处理。本课题以鱼鳞为对象,在分析不同储藏时间及不同鱼种的鱼鳞基本成分变化的基础上,研究了水解条件和预处理方式对鱼鳞酶解效果的影响,评价了三种蛋白酶酶解进程中酶解产物的功能特性,建立了分步酶解法制备高抗氧化活性的鱼鳞胶原肽的生产工艺。主要研究内容和结果如下：（1）鱼鳞原料的确定。测定了储藏0.5～4年的草鱼和鲢鱼鳞及五种淡水鱼（草鱼、鲫鱼、鲤鱼、鲢鱼和鳊鱼）鱼鳞的基本成分。储藏时间对鱼鳞的胶原蛋白含量影响不大,草鱼、鳊鱼及鲢鱼鳞中胶原蛋白含量较高,且草鱼鳞片较大便于收集,故选择存放0.5年的干草鱼鳞为研究对象进行后续酶解实验。（2）水解条件的确定。起始pH值、热处理温度、热处理时间、底物浓度、加酶量对草鱼鳞水解产物的水解度和氮收率均有显著影响（p<0.01）。碱性蛋白酶水解草鱼鳞的适宜条件为：料液比1：17,热处理温度85℃,热处理时间1.5h,起始pH值8.0～8.5,加酶量420u/gpro,在60℃水解4.5h。中性蛋白酶和复合蛋白酶水解草鱼鳞的适宜条件为：料液比1：17,热处理温度85℃,热处理时间1.5h,起始pH值7.0～7.5,加酶量450u/gpro,在50℃水解4.5h。（3）草鱼鳞的预处理方式的确定。预处理对草鱼鳞酶解产物的氮收率、水解度和氨基酸生成量有显著影响（p<0.01）。在粉碎-热处理、不粉碎-热处理、不粉碎-不热处理等三种处理方式中,粉碎-热处理的草鱼鳞的酶解产物的氮收率、水解度和氨基酸生成量均最高。预处理对鱼鳞的复合蛋白酶和中性蛋白酶酶解产物抗氧化活性影响不大,而对鱼鳞的碱性蛋白酶酶解产物的抗氧化活性有明显影响。对于碱性蛋白酶酶解产物而言,不粉碎-不热处理鱼鳞的酶解产物的抗氧化活性最强（DPPH清除率的IC50值最小）,但其氮收率仅71%,远低于经粉碎和加热处理鱼鳞的酶解产物的氮收率的（99%左右）。预处理方式对酶解产物分子量分布的影响不明显。（4）酶解进程中产物特性的研究。三种蛋白酶水解产物的氮收率、水解度、游离氨基酸、乳化活力指数（ESI）及抗氧化活性随酶解时间的延长其变化规律相似。酶解时间为0～4h,其氮收率、水解度、游离氨基酸及DPPH自由基清除率呈增大趋势,ESI和分子量呈减小趋势。酶解超过4h后继续延长酶解时间,碱性蛋白酶、复合蛋白酶和中性蛋白酶水解液氮收率分别维持在97%、97%、90%左右,而DPPH自由基清除率呈下降趋势,产物分子量分布无明显变化。（5）两步酶解法制备抗氧化肽。碱性蛋白酶与风味蛋白酶分步酶解草鱼鳞的水解产物水解度和氨基酸生成量最高,当总酶活为840 u/gpro时,其水解度和氨基酸生成量分别为15%和130mg/g鱼鳞。水解产物的DPPH自由基清除率随总酶活的增加而升高,当总酶活高于525 u/gpro时,碱性蛋白酶与复合蛋白酶分步酶解产物的DPPH自由基清除率最高。在总酶活为840u/gpro时,碱性蛋白酶与复合蛋白酶分步酶解产物的平均分子量最小,其中分子量高于9952Da的多肽含量仅占14%,且5946Da以下的多肽占多肽总量的1/2左右。

论文目录

• 目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 低值淡水鱼产品及其副产品的综合利用
• 1.2 淡水鱼鳞的组成与利用现状
• 1.2.1 鱼鳞的组织结构
• 1.2.2 淡水鱼鳞的化学组成
• 1.2.3 淡水鱼鳞的保健价值
• 1.2.4 淡水鱼鳞的加工利用
• 1.3 胶原蛋白的特性
• 1.3.1 胶原蛋白概述
• 1.3.2 淡水鱼类胶原蛋白的特性
• 1.4 水产活性蛋白肽的研究
• 1.4.1 水产蛋白肽及其活性研究
• 1.4.2 活性蛋白肽的制备方法
• 1.4.3 蛋白肽的分子量测定
• 1.4.4 胶原肽的性质与应用
• 1.4.4.1 胶原肽的性质
• 1.4.4.2 胶原肽在食品中的应用
• 1.4.4.3 胶原肽在医药上的应用
• 1.4.4.4 胶原肽在化妆品上的应用
• 1.4.4.5 胶原肽在其他方面的应用
• 1.5 研究目的及意义
• 2 材料与方法
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 主要试剂
• 2.2 主要仪器
• 2.3 试验方法
• 2.3.1 常规分析方法
• 2.3.1.1 水分含量测定
• 2.3.1.2 粗蛋白含量测定
• 2.3.1.3 粗脂肪含量测定
• 2.3.1.4 灰分含量测定
• 2.3.2 羟脯氨酸含量的测定
• 2.3.3 蛋白酶活力的测定
• 2.3.4 单酶水解制备草鱼鳞胶原肽的单因素实验
• 2.3.4.1 原料的热处理
• 2.3.4.2 水解条件的确定
• 2.3.5 分步酶解法制备草鱼鳞胶原肽的工艺条件
• 2.3.6 草鱼鳞水解产物指标测定
• 2.3.6.1 游离氨基酸的测定
• 2.3.6.2 水解度测定
• 2.3.6.3 氮收率测定
• 2.3.7 胶原肽的分子量分布
• 2.3.8 胶原肽的功能特性测定
• 2.3.8.1 体外抗氧化活性的检测
• 2.3.8.2 乳化性
• 2.3.9 数据分析
• 3 结果与分析
• 3.1 鱼鳞的基本成分分析
• 3.1.1 储藏不同年份鲢鱼和草鱼鳞的基本成分
• 3.1.2 五种淡水鱼鱼鳞的基本成分分析
• 3.2 水解条件对草鱼鳞酶解效果的影响
• 3.2.1 预处理条件对草鱼鳞酶解效果的影响
• 3.2.1.1 热处理温度对草鱼鳞酶解效果的影响
• 3.2.1.2 热处理时间对草鱼鳞酶解效果的影响
• 3.2.2 酶解条件对草鱼鳞酶解效果的影响
• 3.2.2.1 起始pH对草鱼鳞酶解效果的影响
• 3.2.2.2 加酶量对草鱼鳞酶解效果的影响
• 3.2.2.3 料液比对草鱼鳞酶解效果的影响
• 3.2.3 小结
• 3.3 蛋白酶酶解草鱼鳞的工艺条件优化及验证
• 3.3.1 碱性蛋白酶水解草鱼鱼鳞制备胶原肽的工艺优化
• 3.3.2 中性蛋白酶水解草鱼鱼鳞制备胶原肽的工艺优化
• 3.3.3 复合蛋白酶水解草鱼鱼鳞制备胶原肽的工艺优化
• 3.3.4 制备草鱼鳞胶原肽的正交试验验证及其产物特性研究
• 3.3.4.1 预处理方式对草鱼鳞酶解产物的氮收率的影响
• 3.3.4.2 预处理方式对草鱼鳞酶解产物的水解度和游离氨基酸的影响
• 3.3.4.3 预处理方式对草鱼鳞酶解产物的紫外吸收的影响
• 3.3.4.4 预处理方式对草鱼鳞酶解产物的抗氧化活性的影响
• 3.3.4.5 预处理方式对草鱼鳞酶解产物的分子量分布的影响
• 3.3.5 小结
• 3.4 蛋白酶对草鱼鳞的酶解进程研究
• 3.4.1 草鱼鳞酶解进程中水解液中pH的变化
• 3.4.2 草鱼鳞酶解进程中水解产物的氮收率的变化
• 3.4.3 草鱼鳞酶解进程中水解产物的水解度的变化
• 3.4.4 草鱼鳞酶解进程中水解产物的氨基酸生成率的变化
• 3.4.5 草鱼鳞酶解进程中水解产物的乳化性的变化
• 3.4.6 草鱼鳞酶解进程中水解产物的DPPH清除率的变化
• 3.4.7 草鱼鳞酶解进程中水解产物的分子量分布的变化
• 3.4.8 小结
• 3.5 分步酶解法制备草鱼鳞抗氧化性胶原肽
• 3.5.1 第二步酶解的酶种类及酶量对产物氮收率的影响
• 3.5.2 第二步酶解的酶种类及酶量对产物水解度的影响
• 3.5.3 第二步酶解的酶种类及酶量对产物氨基酸生成量的影响
• 3.5.4 第二步酶解的酶种类及酶量对产物抗氧化活性的影响
• 3.5.5 第二步酶解的酶种类及酶量对产物分子量分布的影响
• 3.5.6 小结
• 4 讨论
• 4.1 水解条件和蛋白酶种类对草鱼鳞水解效果的影响
• 4.2 草鱼鳞胶原肽的抗氧化活性机理的初探
• 4.3 草鱼鳞酶解进程中水解产物的产物特性的变化
• 4.4 分步酶解法制备抗氧化鱼鳞胶原肽
• 5 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录