鱼鳞胶原肽与活性钙的回收、活性评价及相关产品开发

论文摘要

我国渔业资源丰富,但是加工技术落后,在淡水鱼加工过程中产生的大量鱼鳞、鱼皮等下脚料未被充分利用,大部分只是作为垃圾抛弃,既污染了环境同时又造成严重的资源浪费。鱼鳞中含有十分丰富的胶原蛋白和钙质,可以通过酶解等方式将其中的鱼鳞肽和鱼鳞钙有效回收,实现鱼资源的高值利用。但是目前利用鱼鳞提取制备鱼鳞活性肽的研究较少,用鱼鳞提取钙质的报道就更为少见。本论文选用草鱼鱼鳞为原料,采用碱性蛋白酶及有机酸分别从鱼鳞中回收了鱼鳞胶原肽和鱼鳞钙,对回收所得的鱼鳞酶解产物进行了体外和体内的抗氧化活性进行了研究,并采用动物实验比较了鱼鳞回收钙与其它补钙制剂的补钙效果,在此基础上尝试开发了一种鱼鳞胶原肽咀嚼片。主要研究内容及结果如下：1低分子量鱼鳞胶原肽的酶解制备工艺及特性分析采用单因素和正交试验的方法,以水解度、肽得率、对羟基自由基的清除能力三个指标对影响草鱼鱼鳞胶原肽的酶解制备工艺进行了优化,确定了酶解鱼鳞制备鱼鳞活性胶原肽的最佳水解条件为：碱性蛋白酶的用量为3%,温度55℃,料液比为l：10,初始pH9.0,水解时间5h后沸水灭酶。再通过真空浓缩及冷冻干燥得到鱼鳞胶原肽成品。在此条件下得到的鱼鳞胶原肽为淡黄色,粗蛋白含量为90.80%,灰分0.89%,水分9.97%,双缩脲法测得的肽含量为63.23%。鱼鳞酶解产物的分子量在1000-190Da的占74.2%,190Da以下的占17.2%。鱼鳞酶解产物富含脯氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、羟脯氨酸、精氨酸、天冬氨酸、丝氨酸、亮氨酸和赖氨酸等,含量分别占氨基酸总量的12.28%、9.5%、20.84%、8.68%、7.81%、6.88%、5.14%、3.38%、2.68%和3.22%。肽的等电点为2.6左右,溶解性良好,在不同pH下溶解度均大于98%。鱼鳞酶解产物有着较低的粘度,在浓度为1%时它的粘度为0.58mPaS,在浓度为10%时粘度也仅为0.87mPaS。另外,鱼鳞酶解产物还有着较好的润湿性和吸油性。2鱼鳞酶解产物的抗氧化活性研究体外抗氧化活性试验中,草鱼鱼鳞胶原肽对DPPH自由基、羟基自由基、超氧阴离子自由基的清除能力分别为5.44±0.25mg/mL、0.15±0.02 mg/mL、78.03±4.31 mg/mL,还原能力显示鱼鳞酶解产物在5mg/mL和20mg/mL在700nm下的吸光度分别为0.109和0.434。鱼鳞酶解产物在加工过程中活性受温度影响较小,在碱性pH下活性会明显降低,活性会因Cu2+、Ca2+的存在而降低,但是Na+、K+对其活性影响较小。葡萄糖和蔗糖的加入会增加酶解产物的活性,但是食盐对其活性无影响。模拟胃肠消化环境显示鱼鳞酶解产物在单独的胃、肠消化道时的活性基本上无变化,但是经过胃肠综合消化后活性会降低,但是降低幅度较小。体内抗氧化活性试验显示灌胃鱼鳞酶解产物能显著（p<0.05）或极显著（p<0.01）降低小鼠血清和肝脏中MDA的含量,显著增加血清和肝脏中的T-AOC、GSH-Px活性以及肝脏中的SOD活性,并能显著增加小鼠皮肤中羟脯氨酸的含量。这些都说明鱼鳞酶解产物在体外和体内都有较好的抗氧化活性。3鱼鳞回收钙的制备及补钙效果研究以鱼鳞渣制备鱼鳞回收钙的最佳条件为：温度55℃,料液比1：15,时间2h,每克鱼鳞渣的柠檬酸用量为0.625g。在此条件下每克鱼鳞渣能得到鱼鳞回收钙0.78g,鱼鳞回收钙中钙元素的含量为19.56%。动物试验显示鱼鳞回收钙有着较好的补钙效果,与缺钙组小鼠相比,能增加血清钙、骨钙含量,降低血清磷含量,同时血清和肝脏中ALP活性也会降低。鱼鳞回收钙与碳酸钙和葡萄糖酸钙相比,补钙效果差别不大。同时试验证明鱼鳞酶解产物也有一定的促钙吸收的作用。4鱼鳞肽含钙咀嚼片的研制利用单因素和正交试验确定了鱼鳞肽含钙咀嚼片的最佳配方为：鱼鳞肽20%、全脂甜奶粉40%、糖粉25%、可压性淀粉8.6%、柠檬酸2%、香精0.4%、鱼鳞回收钙4%。在此条件下压片得到的产品硬度适中、酸甜可口、香味纯正、外观光滑完整。产品营养丰富,又有补钙作用,有较好的应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 缩略语表
• 第一章 前言
• 1 鱼鳞资源的综合开发利用现状
• 1.1 鱼鳞的化学组成与结构
• 1.2 鱼鳞综合利用现状
• 1.2.1 提取鱼鳞羟基磷灰石（HAP）
• 1.2.2 提取鱼鳞胶原蛋白
• 1.2.3 制备鱼鳞胶
• 1.2.4 提取功能性肽
• 1.2.5 提取其他物质
• 2 抗氧化肽的研究现状
• 2.1 抗氧化肽的研究现状
• 2.1.1 动物源抗氧化肽
• 2.1.1.1 水产动物源活性肽
• 2.1.1.2 乳制品来源抗氧化肽
• 2.1.1.3 其他动物来源抗氧化肽
• 2.1.2 植物源抗氧化肽
• 2.1.2.1 大豆蛋白抗氧化肽
• 2.1.2.2 玉米蛋白抗氧化肽
• 2.1.2.3 小麦蛋白抗氧化肽
• 2.1.2.4 其他植物来源抗氧化肽
• 2.1.3 天然抗氧化肽
• 3 补钙研究现状
• 3.1 补钙的意义
• 3.2 不同补钙制剂的补钙效果研究现状
• 4 咀嚼片的研究现状
• 4.1 咀嚼片的定义及种类
• 4.2 咀嚼片研究开发概况
• 5 研究目的、意义及内容
• 第二章 碱性蛋白酶酶解鱼鳞制备抗氧化产物的条件优化及其功能特性研究
• 1 材料与方法
• 1.1 实验材料及仪器设备
• 1.1.1 实验材料
• 1.1.2 主要试剂
• 1.1.3 仪器及设备
• 1.2 实验方法
• 1.2.1 鱼鳞抗氧化产物制备工艺
• 1.2.2 蛋白酶酶解条件的确定
• 1.2.3 常规成分的测定
• 1.2.4 酶活力的测定
• 1.2.5 可溶性短肽含量测定
• 1.2.6 鱼鳞酶解产物等电点的测定
• 1.2.7 鱼鳞酶解产物粘度的测定
• 1.2.8 鱼鳞酶解产物水解度（DH）的测定
• 1.2.9 鱼鳞酶解产物溶解性的测定
• 1.2.10 鱼鳞酶解产物湿润性的测定
• 1.2.11 鱼鳞酶解产物吸油性
• 1.2.12 羟基自由基清除率的测定
• 1.2.13 鱼鳞酶解产物相对分子质量的测定
• 1.2.14 鱼鳞酶解产物氨基酸分析
• 2 结果与分析
• 2.1 酶解鱼鳞所用酶的选择
• 2.2 碱性蛋白酶水解鱼鳞的影响因素
• 2.2.1 温度对酶解效果的影响
• 2.2.2 加酶量对碱性蛋白酶水解鱼鳞的影响
• 2.2.3 底物浓度对碱性蛋白酶水解鱼鳞的影响
• 2.2.4 起始pH对碱性蛋白酶水解鱼鳞的影响
• 2.3 正交试验确定最佳水解条件
• 2.4 鱼鳞酶解产物组成成分与理化性质分析
• 2.4.1 鱼鳞抗氧化酶解产物成分分析
• 2.4.2 鱼鳞酶解产物的相对分子质量
• 2.4.3 鱼鳞酶解产物的氨基酸组成
• 2.4.4 鱼鳞酶解产物的等电点分析
• 2.4.5 鱼鳞酶解产物的溶解性
• 2.4.6 鱼鳞酶解产物的粘度
• 2.4.7 草鱼鱼鳞酶解产物湿润性
• 2.4.8 草鱼鱼鳞酶解产物吸油性
• 3 小结
• 第三章 草鱼鱼鳞酶解产物的抗氧化活性研究
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料与实验设备
• 1.1.1 试验原料与试剂
• 1.1.2 主要仪器设备
• 1.2 试验方法
• 1.2.1 鱼鳞酶解产物的体外抗氧化活性
• 1.2.1.1 鱼鳞酶解产物清除羟基自由基的测定
• 1.2.1.2 鱼鳞酶解产物清除DPPH·的测定
• 1.2.1.3 鱼鳞酶解产物对超氧阴离子自由基清除率测定
• 1.2.1.4 鱼鳞酶解产物还原能力
• 1.2.2 加工因素对鱼鳞酶解产物抗氧化活性的影响
• 1.2.2.1 温度对草鱼鱼鳞酶解产物抗氧化性影响
• 1.2.2.2 pH对草鱼鱼鳞酶解产物抗氧化性影响
• 1.2.2.3 金属离子对草鱼鱼鳞酶解产物抗氧化性影响
• 1.2.2.4 食品配料对草鱼鱼鳞酶解产物抗氧化性影响
• 1.2.3 模拟人体消化环境对鱼鳞酶解产物抗氧化性的影响
• 1.2.3.1 模拟胃消化环境
• 1.2.3.2 模拟肠消化环境
• 1.2.3.3 模拟胃肠综合作用
• 1.2.4 鱼鳞酶解产物体内抗氧化研究
• 1.2.4.1 动物饲养及分组
• 1.2.4.2 组织匀浆的制备
• 1.2.4.3 T-AOC能力测定
• 1.2.4.4 MDA含量测定
• 1.2.4.5 总SOD活力的测定
• 1.2.4.6 GSH-Px活性的测定
• 1.2.4.7 羟脯氨酸含量的测定
• 1.2.4.8 组织匀浆中蛋白质含量的测定
• 2 结果与分析
• 2.1 鱼鳞酶解产物体外抗氧化研究
• 2.1.1 羟基自由基清除活性
• 2.1.2 超氧阴离子自由基清除活性
• 2.1.3 DPPH自由基清除活性
• 2.1.4 还原能力
• 2.2 加工因素对鱼鳞酶解产物抗氧化活性的影响
• 2.2.1 温度对草鱼鱼鳞酶解产物抗氧化性影响
• 2.2.2 pH对草鱼鱼鳞酶解产物抗氧化性影响
• 2.2.3 金属离子对草鱼鱼鳞酶解产物抗氧化性影响
• 2.2.4 食品配料对草鱼鱼鳞酶解产物抗氧化性影响
• 2.3 模拟人体消化环境对鱼鳞酶解产物抗氧化性的影响
• 2.4 鱼鳞酶解产物体内抗氧化活性研究
• 2.5 鱼鳞酶解产物对小鼠皮肤羟脯氨酸含量影响
• 3 小结
• 第四章 草鱼鱼鳞回收钙的补钙效果研究
• 1 材料与方法
• 1.1 实验材料和仪器设备
• 1.1.1 实验材料
• 1.1.2 主要试剂
• 1.1.3 仪器设备
• 1.1.4 实验动物
• 1.2 实验方法
• 1.2.1 鱼鳞低分子量酶解产物的制备
• 1.2.2 鱼鳞回收钙的制备
• 1.2.2.1 料液比对鱼鳞回收钙产量的影响
• 1.2.2.2 柠檬酸添加量对回收钙产量的影响
• 1.2.2.3 温度对回收钙产量的影响
• 1.2.3 小鼠饲料的制备
• 1.2.4 动物试验及分组
• 1.2.5 血清钙含量的测定
• 1.2.6 血清磷含量的测定
• 1.2.7 血清及肝脏碱性磷酸酶（ALP）活性的测定
• 1.2.8 股骨长度及直径的测量
• 1.2.9 股骨湿重及干重的测量
• 1.2.10 骨钙的测定
• 1.3 统计学处理
• 2 结果与分析
• 2.1 鱼鳞回收钙的工艺优化
• 2.1.1 料液比对鱼鳞回收钙制备量的影响
• 2.1.2 柠檬酸添加量对鱼鳞回收钙制备量的影响
• 2.1.3 温度对鱼鳞回收钙制备量的影响
• 2.2 小鼠体重及脏器重量
• 2.3 血清磷、血清钙及骨钙含量
• 2.4 小鼠血清和肝脏中ALP活性
• 2.5 小鼠股骨长度和直径
• 3 小结
• 第五章 营养型鱼鳞肽补钙咀嚼片的研制
• 1 材料与方法
• 1.1 材料与设备
• 1.2 工艺流程
• 1.3 实验方法
• 1.3.1 初始配方的确定
• 1.3.2 预备实验
• 1.3.3 正交试验
• 2 结果与讨论
• 2.1 不同成分对营养型鱼鳞肽补钙咀嚼片质量的影响
• 2.2 正交试验
• 2.3 操作要点及注意事项
• 2.3.1 原辅料粉碎
• 2.3.2 原辅料的混合
• 2.3.3 压片
• 2.3.4 产品的包装与贮存
• 2.4 产品质量标准
• 2.4.1 感官指标
• 2.4.2 理化指标
• 3 小结
• 第六章 结论与展望
• 结论
• 研究特色及创新点
• 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录（硕士期间发表的论文）