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超声波辅助提取罗非鱼皮胶原蛋白及其功能结构性质的研究

梁健华  
【摘要】:胶原蛋白是动物组织中的一类结构蛋白,鱼皮中胶原蛋白含量约为25%。随着我国水产加工行业的发展,在水产加工中会产生约50—60%的废弃物,其中含有大量的胶原蛋白。传统的胶原蛋白的提取方式是一个高耗能、高耗溶剂、高耗时的过程,对环境的破坏大,而且提取过程难以控制,得到的多为变性胶原蛋白产品。本论文首先研究超声对鱼皮中杂蛋白的除去作用及对鱼皮胶原纤维结构的影响;然后研究超声波辅助提取鱼皮中非变性胶原蛋白的方法,并结合超声波脉冲间歇方式和温度的影响,构建了新型环保的超声辅助提取方法;此外,构建了3种提取装置,并对比了3种反应装置在胶原蛋白提取中的效果,探讨了不同条件下超声波辅助提取对胶原蛋白结构及功能特性的影响。1.鱼皮中约含3.55%的杂蛋白,超声波辅助鱼皮中杂蛋白分离过程中,使用HIU2s off 3s on该脉冲超声方式时,在60 min内,杂蛋白的溶出量为37.37 mg/g,胶原蛋白的迁出量为0.63 mg/g。SEM图像观察,鱼皮结构松散,鱼皮胶原纤维伸展,部分断裂,利于后续胶原蛋白的快速提取;且FTIR图像表明,鱼皮胶原纤维的酰胺键位置保持不变;经后续提取,胶原蛋白的一级结构保持完整。2.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30mmin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,超声辅助提取能够促进胶原蛋白多聚链的溶解(SDS电泳表明)。3.不同脉冲超声辅助作用下,胶原蛋白的溶解度、粘度和热稳定性存在一定的差异:HIU1s off 4s on器该脉冲提取的胶原蛋白的溶解度较HIU1s off 1s on的高10.43%;在相同温度下,四种脉冲提取方式下胶原蛋白的粘度大小为,HIU2s off 3s onHIU4s off 1s onHIU3s off 2s on》HIU4s off 1s on而HIU1s off 4s on器该脉冲提取方式的胶原蛋白的变性温度较低,为33.5℃。由UV、CD和FTIR光谱分析得到,HIU4s off 1s on该脉冲方式提取的胶原蛋白其三螺旋结构发生部分解体。4.比较了4、15和30℃下三种不同的提取方式——常规搅拌提取12 h(S12h)、泵搅拌提取30min (P30min)和超声波辅助泵搅拌提取30min ((P-H)30min)对胶原蛋白性质的影响:经(P-H)30min提取能够增大胶原蛋白的溶解度及粘度,且随着超声温度的升高,其溶解度及粘度也增高;但是,DSC及热粘度曲线表明,(P-H)30℃ 30min方法提取的胶原蛋白其热变性温度和热焓均较其他方式的低,分别为33.5℃和16.68 J/g。5.不同温度下,三种提取方式对胶原蛋白的功能性质影响表明,(P-H)该种提取方式下胶原蛋白的吸油能力下降,但其乳化性及乳化稳定性较好,而30℃下超声辅助提取的胶原蛋白的成胶性能相对较弱。6.SDS-PAGE、CD及FTIR图像显示,超声辅助提取不会破坏胶原蛋白的一级结构,而在相对较高的提取温度下——30℃,由于超声波的空化效应结合较高的温度(30℃)作用将导致胶原蛋白三螺旋结构的部分解体。


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