罗非鱼皮胶原蛋白的提取条件优化及性质

2 结果与分析
2.1 响应面优化试验结果分析
2.1.1 响应面优化试验结果
表 2 响应面分析试验设计及结果 Table 2 Arrangement and results of the four-variable/five-levels
response surface central composite design
V) at 42 ℃ for 12.6 h, and the optimized extraction led to a collagen content of 293.018 mg/g. The collagen was rich in glycine,
proline and hydroxyproline. SDS-PAGE analysis showed that this collagen contained α1, α2 and β chains indicating that it
食品科学
※工艺技术
Box-Benhnken 的四因素五水平试验中共有 27 个试验 点，其中试验 1～24 是分析因子试验、试验 25～27 是 零点试验，胶原蛋白含量( Y ) 为响应值，试验所得的胶 原蛋白含量(Y)见表 2。
采用 SAS 9.0 软件对表 2 中胶原蛋白含量试验数据进 行多元回归分析，分析结果见表 3、4。由表 3、4 可 知方程的一次项、二次项的影响都是极显著的，交互 项不显著，方程的决定系数为 97.98%，说明响应值有 97.98% 来源于所选变量，回归方程可以较好地描述各因 素与响应值之间的真实关系。根据分析结果，去掉非 显著项得到胶原蛋白含量对盐酸浓度(X1)、盐酸浸泡时 间(X2)、提取温度(X3)和提取时间(X4)的二次回归模型， 该方程表达了提取所得胶原蛋白含量(Y)与各因素之间的 变化规律，其二次回归模型为：
0
0
－2
22
0
0
+2
23
0
0
0
24
0
0
0
25
0
0
0
26
0
0
0
27
0
0
0
X4 胶原蛋白含量 (mg/g)
－1
215.208
+1
224.469
－1
243.726
+1
263.130
－1
214.767
+1
220.647
－1
238.287
+1
261.807
－1
220.353
+1
224.910
－1
261.660
extraction of collagen from tilapia skin were determined as follows: soaking tilapia skin in 0.213 mol/L HCl solution with a ratio
of material to liquid of 1:20 (m/V) at 4 ℃ for 21 min prior to the hot water extraction with a ratio of material to liquid of 1:7 (m/
中图分类号：TS254.9
文献标识码：A
文章编号：1002-6630(2009)16-0106-05
胶原蛋白是一种天然高分子化合物，具有一定的凝 胶强度、乳化性、低黏度性、吸水和保湿性等，广 泛应用于食品、医药、化妆品等工业中[1]。胶原蛋白 主要存在于动物的皮、骨、软骨、牙齿、肌腱、韧 带和血管中，在鱼皮和鱼鳞中也有大量分布。我国是 世界上水产大国，每年有大量的鱼皮及鱼鳞等废弃物产 生，以往这些废弃物多被丢掉或制成鱼粉饲料出售，不 仅污染环境，还对资源造成极大的浪费，因此研究从 鱼类下脚料中提取胶原蛋白具有深远意义。
106 2009, Vol. 30, No. 16
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罗非鱼皮胶原蛋白的提取条件优化及性质
杨贤庆 1，张 帅 1,2，郝淑贤 1，李来好 1，吴燕燕 1，石 红 1，黄 卉 1
(1.中国水产科学研究院南海水产研究所，广东 广州 510300；2.上海海洋大学，上海 200090)
摘 要：采用 Box-Benhnken 中心组合试验设计及响应面分析法优化热水提取罗非鱼鱼皮胶原蛋白工艺，得到最佳提 取工艺为：4℃条件下用 0.213mol/L 盐酸浸泡鱼皮 21min(料液比 1:20，m/V)，蒸馏水浸泡(料液比 1:7，m/V)， 42℃水浴提取 12.6h，最终得到的胶原蛋白含量达 293.018mg/g，产品甘氨酸、脯氨酸和羟脯氨酸含量丰富。SDSPAGE 实验结果表明胶原蛋白中含有α1、α2 和β链，是典型的Ⅰ型胶原蛋白，凝胶强度为 6 8 2 g ，特性黏度为 1.461dl/g。 关键词：罗非鱼鱼皮；胶原蛋白；热水提取；凝胶强度；黏度
Optimization of Extraction and Physico-chemical Properties of Tilapia Skin Collagen
YANG Xian-qing1，ZHANG Shuai1,2，HAO Shu-xian1，LI Lai-hao1，WU Yan-yan1，SHI Hong1，HUANG Hui1 (1. South China Sea Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences, Guangzhou 510300, China； 2. Shanghai Ocean University, Shanghai 200090, China)
表1 Table 1
中心组合试验 Box-Benhnken 方案设计因素水平编码表 Independent variables and levels in the four-variable/
five-levels response surface design
因素
代码
盐酸浓度(mol/L) X1
盐酸浸泡时间(min) X2
1.2.5 紫外光谱分析 参考赵苍碧等[4]的方法略有改进，将胶原蛋白成品
配制成 1mg/ml 溶液(溶剂为 0.5mol/L 醋酸)，用紫外分光 光度计在波长 200～400nm 间进行扫描。
1.2.6 胶原蛋白的氨基酸组成 参考 Liu 等[5]的方法将一定量的胶原蛋白置于水解管
中，加入 6mol/L 盐酸，抽真空密封，110℃水解 24h， 用氨基酸自动分析仪测定各氨基酸含量。
1.2.3 实验条件响应面优化设计 经前期研究发现，盐酸浓度、酸处理时间、热水
提取温度和提取时间四个因素对胶原蛋白提取效果影响 较大，因此针对这四个因素进行优化，根据 B o x Benhnken 的中心组合设计原理，选用影响胶原蛋白提 取的四个主要因素：X1 盐酸浓度(mol/L)，X2 盐酸浸泡 时间(min)，X3 提取温度(℃)，X4 提取时间(h)。每一个 自变量的水平分别以－ 2 、－ 1 、0 、+ 1 、+ 2 进行编码， 试验因素与水平设计见表 1 ，数据采用 S A S 9 . 0 和 Minitab15 软件分析。
is a typical type I collagen. Its gel strength and characteristic viscosity were 682 g and 1.461dl/g, respectively.
Key words：tilapia skin；collagen；hot water extraction；gel strength；characteristic viscosity
+1
265.629
－1
230.202
+1
225.057
－1
264.600
+1
278.271
0
224.910
0
269.010
Байду номын сангаас
0
247.401
0
263.277
0
158.760
0
251.370
－2
257.691
+2
283.710
0
287.091
0
287.532
0
287.973
108 2009, Vol. 30, No. 16
1.2.9 特性黏度的测定 参照文献[8]、[9]将胶原蛋白成品配成 1mg/ml 的胶原
蛋白醋酸溶液，以此溶液为基准，以 0.5mol/L 的醋酸 为对照，用乌氏黏度计在室温 25℃下分别测定 5/6、2/3、 1/2、1/3 含量时的黏度，计算公式为：
增比黏度ηsp=t/t0 － 1 特性黏度[η]= cl→im0ηsp/C 式中：t 是样品流出时间；t 0 为溶剂流出时间；C 为样品浓度；ηsp/C 为比浓度黏度；[η]为浓度外推到 0 时 的比浓度黏度即特性黏度。
※工艺技术
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1.2.1 罗非鱼皮处理 将新鲜罗非鱼皮清洗去除脂肪等杂物，切成 1cm ×
1cm 块状后于－ 20℃冷冻备用。
1.2.2 胶原蛋白提取 鱼皮解冻后清洗、沥干，经 20 倍体积(m/V)的盐酸
于 4℃浸泡处理后，取出鱼皮用蒸馏水洗涤至 pH5，沥 水后用 7 倍体积(m/V)的蒸馏水浸泡，水浴提取，提取后 的胶原蛋白经冷冻干燥后即得罗非鱼皮胶原蛋白成品。
试验号
X1
X2
X3
1
－1
－1
－1
2
－1
－1
－1
3
－1
－1
+1