鲫鱼鱼皮胶原蛋白提取工艺的研究

晋中学院本科毕业论文（设计）题目鲫鱼鱼皮胶原蛋白提取工艺的研究院系生物科学与技术学院专业生物技术姓名史康婕学号1010122126学习年限2010年9月至2014年6月指导教师霍建新职称副教授申请学位理学学士学位2014年5月30日鲫鱼鱼皮胶原蛋白提取工艺的研究学生姓名：史康婕指导教师：霍建新摘要:实验对从鲫鱼的鱼皮中提取胶原蛋白工艺的优化进行了研究。主要用酶提取法，采用胃蛋白酶，通过单因素试验与正交试验法调节酶用量、酶解温度、酶解时间、pH值来找到对胶原蛋白破坏性较小、提取率较高的工艺。结果表明：最佳工艺是酶用量1.5%、pH值2.0、温度37℃、酶解时间120min，提取率最高且为30.15%。以废弃鲫鱼皮作试验材料，可减少环境污染，节约资源，并提高水产品废弃物的附加值。关键字：鲫鱼鱼皮胶原蛋白正交试验酶提取法CrucianFishskinCollagenExtractionTechnologyResearchAuthor’sName:ShiKangjieTutor:HuoJianxinABSTRACT:Inthisresearchcollagenwasextractedfromcrucianfishskin,whichcontainsrichcollagen.Crucianbelongstofreshwaterfish.Fishskinweretreatedbythepepsin.Theoptimalprocessparameterswereobtainedbythesingle-factorandorthogonalexperiments,whichincludedthedosageofenzyme,enzymatichydrolysistime,enzymatichydrolysistemperatureandpH.Theresultshowedthatoptionalconditionsweretime(120min),temperature(37℃),pH(2.0),anddosageofenzyme(1.5%).Collagenextractionratiois30.15%.Usingwastefishskinasmaterialcouldreduceenvironmentalpollution,saveresourcesandimprovetheadditionalvalue.KEYWORDS:crucianfishskincollagenorthogonaltestenzymaticextraction目录1前言..............................................................................................................11.1鲫鱼的分布与营养分析.....................................................................11.2鲫鱼鱼皮胶原蛋白提取的目的与意义.............................................11.3鱼皮胶原蛋白提取工艺研究在国内外的进展.................................31.4本文主要研究内容.............................................................................32材料方法与步骤........................................................................................32.1实验材料..............................................................................................42.2实验方法..............................................................................................42.3实验步骤..............................................................................................63结果分析.....................................................................................................83.1单因素实验分析.................................................................................83.2正交试验分析...................................................................................103.3最佳条件讨论...................................................................................124结论............................................................................................................13参考文献.........................................................................................................13致谢..............................................................................................................16晋中学院生物科学与技术学院2014届本科毕业论文（设计）11前言1.1鲫鱼的分布与营养分析鲫鱼穿梭于全国各地的水域，是鲤形目、鲤科、鲫属。鲫鱼在不同地区叫法不一，江苏、浙江等地区称为河鲫鱼，东北叫它鲫瓜子，湖北称其为喜头鱼等。鲫鱼分布范围很广，除西部高原地区以外，广泛分布于全国各地水域。鲫鱼生活能力非常强，不论是深水、浅水、流水或静水、高温水(32℃)或低温水(0℃)均可以生存。即使在pH为9的强碱性水流，盐度高达4.5%的湖，仍然能生长发育繁殖[1-3]。鲫鱼是平民百姓养身之宝。因为：第一，鲫鱼所含的蛋白质种类多样化、易于消化吸收，是血液粘度大的疾病患者的良好蛋白质来源，经常食用可增强抗病能力，疾病患者可经常食用[4-5]。第二，鲫鱼有多种中药所具有的润肺功效，有很好的滋补食疗作用；刚生育后妇女炖喝鲫鱼汤，可以补虚通乳。第三，鲫鱼肉质肥美鲜嫩，可以做汤、做菜、做小吃等等；尤其适于做汤，鲫鱼汤不仅味香汤鲜，而且具有较强的滋补功效，非常适合中老年人和病后虚弱的人食用，也特别适合产妇食补。1.2鲫鱼鱼皮胶原蛋白提取的目的与意义鲫鱼极强的生活适应能力使得鲫鱼作为北方淡水鱼已经走进千家万户的厨房并且成为工业水产品分割加工的主要鱼种[6]。但是，对于占鱼类质量10%的鱼皮，无论是生活中还是工业加工中绝大部分没有被利用，而被作为废弃物被丢弃，造成资源浪费的同时还会严重污染生活生存环境；但是鱼皮中却富含丰富的胶原蛋白。近几年来中国鱼类总产量超过3000万吨，其中鱼皮占有6%以上。鱼皮含有高达80%的蛋白质，其中含量最高的是I型胶原蛋白，是提取胶原蛋白潜在的原料。鱼皮胶原蛋白具有低变性温度、低抗原性、低过敏性、易酶解等特性，用于开发分子量小的活性肽明显优于猪、牛皮胶原蛋白，降低了因食用偶蹄类动物胶原而患疯牛病和口蹄疫等疾病的风险。生物活性肽不仅具有很好的溶解性、低粘度、高浓度、良好的流动性、热稳定性，且在体内吸收快、利用率高。据文献报道，活性肽容易吸收，营养丰富，而且具有抗高血压、抗血栓形成，改善脂质代谢，增强人体体能和肌肉力量，防止动脉硬化，促进肌红细胞复原，帮助恢复疲劳、促进钙磷和其它微量元素吸收，可以形成肽络合钙而直接进入血液，沉积于骨组织中，不需要维生素D参与，生物活性肽还能够促进大脑发育，提高记忆力，增强免疫功能，具有增强吞噬细胞和B细胞活力，具有抗癌、抗衰老。保护表皮细胞，消除氧自由基，防止黑色素沉淀。促进细晋中学院生物科学与技术学院2014届本科毕业论文（设计）2胞繁殖，防止肝硬化，有助于肝功能恢复，保护肝脏，对糖尿病人具有医疗和预防作用，可预防老年痴呆和胆结石的发生，还具有结合矿物质特性。此外，生物活性肽还具有多种营养作用：Boza等(1995)报道，当以小肽形式作为氮源时，整体蛋白质沉积高于相应游离氨基酸日粮或完整蛋白质日粮。一些肽类营养优于氨基酸，是因为：(1)短肽与游离氨基酸相比更便于通过肠壁转运；(2)肽比游离氨基酸更少高渗性，故可提高吸收效率，减少渗透压问题；(3)在很多情况下，短肽的抗原性要比在的多肽或其原型蛋白质的抗菌性低；(4)短肽还具有良好的感官效应。Daniel(1994)认为在蛋白质消化过程中，以肽形式存在的氨基酸的浓度远比游离氨基酸的浓度大，而且肽的吸收速度也比等量的游离氨基酸的速度快，数量多。这表明蛋白质肽比组成蛋白质肽的等量游离氨基酸具有更高的生物效价和营养价值。蛋白质虽然仅仅是氨基酸构成成分的特殊序列，但供给游离氨基酸却不能替代日粮中的蛋白质，可能日粮蛋白质的部分重要性是通过在胃肠道降解过程所形成的中间生物活性肽来体现的。全世界胶原蛋白的需求量每年以20%的速度在增加，胶原蛋白及其多肽产业化有着巨大的发展前景。胶原蛋白存在于动物的所有组织结构中，主要是集中在皮肤和骨骼中，是结缔组织重要的组成成分，起着支撑器官和保护机体免疫能力的功能。胶原蛋白是人体内含量最多的蛋白质，占人体蛋白质总量的25-30％，相当于人体重量的6％。它是一种细胞外蛋白质，其分子是由三条肽链相互缠绕形成的螺旋形纤维状蛋白质，结缔组织与弹性蛋白及多糖蛋白相互交织形成网状结构，形成具有极大伸展性的不溶性纤维，能使腱、骨、软骨、牙、皮和血管等结缔组织具有足够的机械强度，具有一定的结构与机械力学性质，如张力、强度、拉力、弹力等，以达到支撑、保护的功能，是承托人体曲线、体现挺拔体态的物质基础，例如腱胶原蛋白的抗张强度约为20~30Kg/mm，相当于12号冷拉钢丝的拉力。每个成人体内含3Kg左右的胶原蛋白，这些胶原蛋白遍及人体组织的各个器官，骨折、腱和软骨损伤都涉及组织中胶原蛋白基质的撕裂或伸张过度。它还具有调节人体新陈代谢、清除体内垃圾、强健脾胃、改善睡眠、延缓衰老的作用。具有生理活性的特殊蛋白质——胶原蛋白，它与组织的形成、神经细胞间信息传递，与细胞生长、分裂、增生、分化、运动、免疫、肿瘤转移以及关节润滑、伤口愈合、钙化作用、血液凝固和细胞衰老等有着密切的关系。胶原蛋白的低抗原性和良好的生物相容性[7]，让其在烧伤、创伤、美容、创面止血等医药卫生领域广泛应用。如注射型晋中学院生物科学与技术学院2014届本科毕业论文（设计）3胶原蛋白凝胶被应用于人体面部皮肤皱纹的修复等。近年来，胶原蛋白在食品、化妆品以及生物医学等诸多领域的应用逐渐普及，充分认识胶原蛋白的结构特征显得日益重要。胶原蛋白来源和应用相当广泛，有着广阔的经济前景和开发前景。我们可以有目的地选择富含所需胶原蛋白分子的材料类型，以获取高纯度胶原蛋白，进一步开展胶原蛋白及其多肽结构的研究，高效率提取与高附加值利用胶原蛋白资源，打开胶原蛋白这座生物资源宝库，造福人类，具有十分重要的现实意义和深远的历史意义。1.3鱼皮胶原蛋白提取工艺研究