[发明专利]一种鱼皮胶原蛋白的提取方法及应用

说明书

本发明属于胶原蛋白提取技术领域，尤其涉及一种鱼皮胶原蛋白的提取方法及应用。本发明提供了一种快速提取非变性鱼皮胶原的方法，解决淡水鱼加工副产物浪费的问题，克服了传统胶原蛋白提取方法提取率低，提取时间长的缺点；本发明技术方法简单可行，提取时间短，提取效率高，最重要的是保证了胶原大分子结构的完整性，相比于其他方法大大缩短了提取时间。本发明在传统“酸‑酶”结合法提取胶原蛋白之前对其进行超声处理，保证所提鱼皮胶原分子的天然活性，通过测定得到的鱼皮胶原保持Ⅰ型胶原蛋白的天然结构，为非变性的Ⅰ型胶原蛋白。该方法操作简单，耗能较低，提取效率高，易于放大应用于生产。

技术领域

本发明属于胶原蛋白提取技术领域，尤其涉及一种鱼皮胶原蛋白的提取方法及应用。

背景技术

我国水产资源丰富，淡水鱼加工过程中产生大量鱼皮、鱼鳞等加工副产物，约占水产品总量的40％-60％。而胶原主要分布于鱼皮和鱼鳞这些副产物中，其中鱼皮胶原含量高达25％，且主要为高价值的Ⅰ型胶原。由于来源充足，将鱼皮作为提取Ⅰ型胶原的主要原料不仅可以避免浪费大量宝贵资源、提高鱼类加工的附加值、减少环境污染；同时还可获得良好的经济效益与社会效益；另外水生生物的抗原性比陆生哺乳动物源性胶原蛋白的抗原性更弱，且更易提取；并具备较高的水溶解度；最重要的是水生动物源胶原避免了陆生哺乳动物源性疾病和病原体传播的风险。因此使用鱼皮、鱼鳞等加工副产物作为提取Ⅰ型胶原原材料具有广阔的研究前景，而如何在快速、高效提取的同时避免破坏胶原分子结构逐渐成为当前研究的热点与重点。

Ⅰ型胶原已被公认为是最有用的生物材料之一，与其他生物材料相比，具有极好的生物相容性，能够促进细胞的黏附、生长、增殖、分化。广泛应用于骨组织修复材料、人工皮肤材料、人造血管、心脏瓣膜或细胞移植装置等。国内外提取水产品中胶原常用方法有酸法、碱法、盐法及酶提法。酸法提取法提取时间短，且能在最大程度上保持胶原分子结构完整，保持天然活性，尤其适用于生物医用材料的制备。但胶原末端存在醛基相互作用和分子共价交联作用，导致酸溶出的胶原量较少；另外酸提取法还存在溶剂残留、设备受腐蚀和环境污染等问题。碱法操作简单、提取速度快，但碱法会造成肽键水解，胶原分子中含羟基和巯基的氨基酸全部被破坏，产生消旋。因此，实际应用相对较少。盐法指的是一定浓度的中性盐溶液如NaCl、三羟甲基氨基甲烷盐酸盐(Tris-HCl)、柠檬酸盐等可使胶原溶解。在提取过程中使用NaCl使胶原表面电荷增加，从而与水分子间的作用力增强，加速胶原的溶出。但当盐浓度过高时盐析反应会降低得率。酶法提取是目前最常用的方法，酶法提取胶原，具有提取时间短、得率高，且对环境污染较小等特点；同时由于酶法提取条件温和所以能获得具有良好生物活性的胶原。但酶法提取最大的问题就是水解不够彻底，为了提高胶原得率的同时保证胶原具有良好生物活性，探究新型提取方式就显得尤为重要。

超声辅助提取鱼皮胶原的原理主要有两个：一是由于超声波产生空化效应和机械效应能够让溶剂有效、迅速地进入组织内部，使组织结构变松散，胶原纤维发生膨胀，加快了后续提取中醋酸溶液进入纤维间隙的速度，从而加快提取效率；二是松散的组织结构更易在后续酶解过程中与胃蛋白酶的酶切位点结合，提高酶解效率(Defu Li,2009)。研究表明适当功率下超声处理只将胶原的部分氢键轻微破坏，既不影响三股螺旋结构的完整性又提高活性胶原的提取率，在生物大分子分离提取方面成效显著(梁建华2016)。梁建华等人研究超声波辅助提取鱼皮中非变性胶原蛋白的方法，超声波辅助提取能够显著提高胶原蛋白的得率，超声辅助提取30min胶原蛋白的得率为28.32％(较传统搅拌提取12h高8.0％)，随着超声脉冲时间的增加，胶原蛋白的得率也增加，SDS电泳表明超声辅助提取能够促进胶原蛋白多聚链的溶解(梁建华，2015)。对超声辅助胃蛋白酶酶提鳙鱼鱼鳞胶原蛋白工艺进行研究，最终得出超声波功率420W、超声时间30min、固液比1：15(g/mL)、胃蛋白酶用量6％、酶解液pH 1、酶提时间3h。在此条件下,胶原蛋白提取率为56.01％。紫外-可见分光光度仪、傅立叶变换红外光谱仪和X-射线衍射分析仪的表征及氨基酸分析仪的分析表明,产品为Ⅰ型胶原蛋白,其氨基酸成分和含量与典型的哺乳动物和鱼类胶原蛋白基本一致(万丽娟，熊磊，2017)。