军曹鱼鱼皮胶原蛋白的提取及其功能特性的研究

论文摘要

本研究以军曹鱼（Rachycentron canadum）皮为原料,分析测定其中的胶原蛋白含量,并在低温条件下利用酸溶解方法或酶促酸溶解方法提取酸溶性胶原蛋白（ASC）、酶促酸溶性胶原蛋白（PSC）,并对其理化性质、亚基组成、功能特性进行研究,从而为军曹鱼皮的综合利用提供理论依据。研究结果表明:军曹鱼鱼皮粗蛋白含量丰富,其含量为28.53%（湿基）,以干基计为81.58%。军曹鱼鱼皮蛋白质组成中甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸和脯氨酸含量最为丰富,含量高低依次为4.45、2.28、2.27、2.23%,每1000个氨基酸残基中甘氨酸含量为328个,约占三分之一,符合胶原蛋白Gly-X-X的特点。胶原蛋白含量为20.09%,胶原蛋白占其粗蛋白含量的72.4﹪。以干基计,军曹鱼鱼皮中ASC和PSC的提取得率分别35.5%和12.2%。ASC、PSC氨基酸组成相似,甘氨酸含量极其丰富,分别占总氨基酸的32.9%和34.2%。ASC、PSC氨基酸组成中,每1000总氨基酸残基中亚氨基酸——脯氨酸和羟脯氨酸分别为213和197;ASC、PSC分别在219 nm、221 nm处有一强紫外吸收峰,符合Ⅰ型胶原蛋白光吸收特征;DSC曲线反映ASC、PSC的变性温度分别为38.17℃、36.03℃;ASC在pH 3时有最大溶解度,而PSC在pH 4溶解度最大;在pH 7时ASC、PSC溶解度最小,ASC在盐浓度大于2%（W/V）时溶解度迅速下降,而PSC在盐浓度高于3%（W/V）时溶解度迅速下降,当NaCl浓度大于2%（W/V）时,PSC的溶解性优于ASC。这说明在酸性及低盐浓度的环境应用ASC、PSC更为方便。傅立叶红外转换扫描证明了实验制取的军曹鱼鱼皮胶原保存有比较完整的螺旋结构。CM-52纤维素层析结果及SDS-PAGE电泳分析表明:ASC、PSC符合Ⅰ型胶原蛋白的结构特点,ASC、PSC均由3条α链组成,其组成形式为（α1）2α2、α1α2α3两种三聚体。SDS-PAGE电泳分析同时表明,α3链存在于军曹鱼皮胶原蛋白中。军曹鱼皮ASC和PSC的α1、α2的氨基酸分析结果表明,可以看出ASC和PSC的α1、α2链的氨基酸组成彼此非常相似但并不相同,这些数据表明ASC和PSC的α1、α2链均符合I型胶原的特征。在吸湿性方面:在相对湿度（RH）43%、81%条件下, ASC和PSC的吸湿性要差于甘油,PSC要好于ASC。在体外保湿性方面:在RH=43%、81%下,0.2% PSC、0.2% ASC都能很好的降低失水率,说明具有良好的保湿性。在体表保湿性方面:所有的配方都较好的保湿效果,单纯PSC保湿性有好于丙二醇,单纯的ASC要比丙二醇的保湿性能差。而相对单纯的丙二醇而言,胶原蛋白和丙二醇的叠加效果更好。胶原蛋白浓度达到0.25%时,ASC与PSC的起泡性（FA）均达到最高。当pH为5时,ASC与PSC的FA均最高;不同盐浓度条件下,PSC比ASC的FA好;随着温度的变化,ASC和PSC的FA先提高然后就急剧下降,总体来说PSC要优于ASC。30℃时ASC和PSC的FA最好。不同pH条件下ASC与PSC的起泡稳定性（FS）相近,都具有较高的泡沫稳定性;随着NaCl浓度的增加,ASC、PSC的FS降低。30℃时ASC和PSC的FS最好。ASC、PSC的乳化活性指数(EAI随离子强度的增加而呈下降趋势,在0.25mol/L的氯化钠体系中,乳化性最好;ASC、PSC在酸、碱性溶液中具有较高的乳化能力,在等电点左右乳化能力达到低点;随着转速的增加、温度的提高、盐浓度的提高ASC、PSC乳化能力都有不同程度的提高。pH 4和pH 9时乳化稳定性最好;转速达到18000 r/min时,PSC乳化稳定性均达到最大;PSC在40℃时乳化稳定性最好,ASC的乳化稳定性对温度变化不明显。ASC和PSC具有较高的吸油性,ASC和PSC的吸油性分别为19.97 mL/g、21.65 mL/g。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 胶原蛋白概述
• 1.1.1 胶原蛋白的分类
• 1.1.2 胶原蛋白的氨基酸组成
• 1.1.3 胶原蛋白的结构
• 1.1.4 胶原蛋白在食品、化妆品中的应用
• 1.2 水产胶原蛋白
• 1.2.1 水产胶原蛋白的特点
• 1.2.2 水产胶原蛋白的研究现状
• 1.3 开发军曹鱼鱼皮胶原蛋白的背景及意义
• 1.4 本论文主要研究任务和内容
• 2 军曹鱼鱼皮的原料特性及胶原蛋白的提取
• 2.1 引言
• 2.2 材料与仪器
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 实验试剂
• 2.2.3 仪器设备
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 基本营养成分的测定
• 2.3.2 氨基酸分析
• 2.3.3 羟脯氨酸含量的测定方法
• 2.3.4 胶原蛋白的提取与纯化
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 基本营养成分
• 2.4.2 氨基酸组成及评价
• 2.4.3 胶原蛋白含量
• 2.4.4 ASC 和PSC 的提取与纯化
• 2.5 本章小结
• 3 军曹鱼鱼皮胶原蛋白理化性质研究
• 3.1 引言
• 3.2 材料与仪器
• 3.2.1 材料与试剂
• 3.2.2 仪器设备
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 ASC、PSC 氨基酸组成分析
• 3.3.2 ASC、PSC 的紫外光谱分析
• 3.3.3 热变性温度（Ts）的测定
• 3.3.4 胶原蛋白溶解性试验
• 3.3.5 傅立叶变换红外光谱（FT-IR）分析
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 ASC、PSC 的氨基酸组成
• 3.4.2 ASC、PSC 紫外吸收光谱
• 3.4.3 ASC、PSC 热变性温度
• 3.4.4 ASC、PSC 溶解性能
• 3.4.5 傅立叶变换红外光谱（FT-IR）分析
• 3.5 小结
• 4 军曹鱼皮 ASC、PSC 的亚基分析
• 4.1 引言
• 4.2 材料与仪器
• 4.2.1 材料与试剂
• 4.3 实验方法
• 4.3.1 ASC 和 PSC 亚基的 SDS-PAGE 电泳分析
• 4.3.2 离子交换层析分离ASC、PSC
• 4.3.3 氨基酸分析
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 SDS-PAGE 电泳分析
• 4.4.2 ASC、PSC 亚基的分离
• 4.4.3 亚基氨基酸分析
• 4.5 小结
• 5 军曹鱼鱼皮胶原蛋白功能特性的研究
• 5.1 引言
• 5.2 材料与仪器
• 5.2.1 实验材料
• 5.2.2 试剂
• 5.2.3 仪器设备
• 5.3 实验方法
• 5.3.1 吸湿性的测定
• 5.3.2 保湿性的测定
• 5.3.3 起泡性与泡沫稳定性的测定
• 5.3.4 乳化性及乳化稳定性的测定
• 5.3.5 吸油性的测定
• 5.4 结果与讨论
• 5.4.1 ASC 和PSC 的吸湿性
• 5.4.2 ASC 和PSC 的保湿性
• 5.4.3 ASC 和PSC 的起泡性与泡沫稳定性
• 5.4.4 ASC 和PSC 的乳化性及乳化稳定性
• 5.4.5 ASC 和PSC 的吸油性
• 5.5 小结
• 6 总结
• 6.1 本研究取得的主要成果
• 6.1.1 军曹鱼鱼皮的原料特性及及胶原蛋白的提取
• 6.1.2 军曹鱼鱼皮胶原蛋白理化性质研究
• 6.1.3 军曹鱼皮ASC、PSC 的亚基分析
• 6.1.4 军曹鱼鱼皮胶原蛋白功能特性的研究
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 导师简介