1、毕业论文文献综述食品质量与安全水产品胶原蛋白及其提取工艺的研究进展摘要胶原蛋白是生物体内一种重要的蛋白质，也是结缔组织的主要蛋白成分。水产胶原蛋白由于其优良的理化性质，已引起人们的广泛关注，本文简要综述了水产胶原蛋白的提取方法以及胶原蛋白在食品、生物医学等领域中的应用，并对今后的研究前景进行展望。关键词水产动物，胶原蛋白，提取工艺0前言胶原蛋白（COLLAGEN存在所有多细胞动物体内，是一种细胞外蛋白质，主要存在于动物的皮、骨、软骨、牙齿、肌腱、韧带和器官中，也是结缔组织中主要的结构蛋白，起着支撑器官、保护肌体的功能，胶原是哺乳动物体内含量最多的蛋白质，占体内蛋白质重要的25301。在皮革、化
2、妆品、食品、膜工业、制药业、生物医学材料等方面应用广泛。牛和猪的皮、骨头通常是胶原蛋白的主要来源，然而，牛海绵状脑病（BSE）等传染性疾病的爆发使得从陆生动物皮、骨中提取胶原蛋白的危险性增大2。胶原蛋白需求量日益增加，因此寻找可替代的新的来源的胶原蛋白就显得非常迫切。水产胶原蛋白与陆生动物的胶原蛋白相比，其特性、组成及溶液的性质都存在显著的差异3，因此开发水产胶原蛋白不仅扩大了胶原蛋白的原料来源，还拓宽了胶原蛋白的应用范围。1胶原蛋白的概述胶原蛋白是一个庞大的家族，种类繁多，结构高度复杂，从分子结构、超分子结构，再到组织分布和功能等，具有较多的多样性。尽管如此，它们都有一个共同的特点由三条肽链
3、以右手螺旋方法形成的蛋白质，每一个肽链在分子结构上都是左手螺旋，三条链在氨基酸残基的相互作用下，以同一轴为中心，以右手螺旋方式形成三股螺旋。形成三股螺旋的先决条件是有很大的甘氨酸的存在，在胶原蛋白的肽链上每三个氨基酸就有一个甘氨酸，形成了三肽GLYXY的重复区域，超螺旋体中各链借助甘氨酸残基的肽链之间形成氢键交联在一起。所有的甘氨酸残基聚在三股螺旋的中心轴上，而其他的氨基酸占据螺旋的外围位置。X，Y经常是脯氨酸或者羟脯氨酸。羟脯氨酸残基可通过形成分子内氢键稳定胶原蛋白分子。绝大多数蛋白质中脯氨酸含量很少，而胶原蛋白中脯氨酸和羟脯氨酸的含量是各种蛋白质中最高,可视为胶原蛋白的特征氨基酸16。胶原
4、蛋白的类型目前已增加至27种7，已从鱼类中分离鉴定出的胶原类型为广泛分布在真皮、骨、鳞、鳔、肌肉等处的I型、软骨和脊索的型和型以及肌肉的V型。而且，I型胶原蛋白是水产品加工废弃物皮、骨、鳞和鳍中含量最多的蛋白质。2水产胶原蛋白的提取方法胶原蛋白的提取方法主要有酸法浸提、热水浸提、碱法浸提与酶法浸提，其基本的原理都是根据胶原蛋白的特性，改变蛋白质所在的外界环境，把胶原蛋白从其他蛋白质中分离出来。因为各种方法本身缺点的限制8，实际提取过程中经常将不同方法相互结合。高压技术的应用也引起了越来越多研究者的兴趣。221酶法浸提酶法提取时得到酶溶性胶原蛋白PEPSINSOLUBLECOLLAGEN,简称P
5、SC，是用对胶原作用较弱的酶处理样品，只作用于胶原的非螺旋端肽，而不会改变胶原的三螺旋结构。目前应用于实际生产中的酶主要有碱性蛋白酶、中性蛋白酶、胃蛋白酶、木瓜蛋白酶、胰蛋白酶等912。酶解胶原蛋白的工艺主要分为单酶水解法和多酶水解法13。影响酶法浸提的因素有温度、时间、酶量、PH、料液比等。胡建平14采用胃蛋白酶、木瓜蛋白酶和胰蛋白酶三种不同蛋白酶提取鲢鱼磷胶原蛋白，选取效果最好的酶用正交试验优化胶原蛋白制备工艺。结果表明，胃蛋白酶提取鲢鱼磷胶原蛋白效果最好，其最佳工艺条件为40、48H、酶量4和PH2，提取率为568。陈小娥等15以安康鱼皮为原料，采用酶法提取胶原蛋白，用正交实验堆安康鱼皮
6、胶原蛋白提取工艺进行优化，结果表明，当胃蛋白酶质量分数L，料液比110，酶解时间6H，酶解温度5，平均提取率为1101，纯度为965。222碱法浸提碱法提取胶原蛋白，常用的处理剂有石灰、氢氧化钠等。一般的是把样品匀浆后，用碱溶液多次溶胀后，再离心提取。碱法提取胶原蛋白的报道相对较少，大多是和其他方法结合使用。223热水浸提热水提取法是将原料经过除杂蛋白等前处理之后，直接在热水中提取已经变性了的胶原蛋白或胶原蛋白水解物的方法16。李闻欣，杨明来等17研究了淡水鱼鳞水法制胶原蛋白。结果表明制胶条件为温度6070、时间23H。并通过研究发现温度高些有助于提胶，但温度过高抽提率还有所下降。224酸法浸
7、提酸法浸提，所用的酸多数为乙酸，还有的用柠檬酸、磷酸等18，柠檬酸因不产生颜色和异味得以广泛使用于食品工业的胶原蛋白的提取中。酸法提取的工艺流程水产品预处理酸萃取离心（上清液）盐析（NACL）透析ASC浓缩液冷冻干燥，即可得到酸溶性胶原蛋白（ACIDSOLUBLECOLLAGEN，ASC）19。张虹、桌素珍等20采用05MOL/L醋酸提取，结合NACL沉淀法从鮟鱇鱼皮中提取酸溶性胶原蛋白（ASC），冻干鱼皮与01MOL/LNAOH以110（W/V）的料液比混合，磁力搅拌器搅拌24H，用蒸馏水洗至样液呈弱碱性。加入10丁醇搅拌浸泡，用蒸馏水冲洗除尽丁醇后，加入05MOL/L醋酸溶液浸泡提取24H
8、，离心，沉淀用醋酸溶液继续提取24H，提取物也按上述方法处理。两次提取、离心得到的上清液混合后用09MOL/LNACL盐析，沉淀物以05MOL/L醋酸溶液复溶、盐析来达到提纯胶原蛋白的目的。由于不同的季节，不同水产品的羟脯氨酸与脯氨酸的含量都不同18。而这2种氨基酸的含量则直接影响胶原的稳定性，含量越高，胶原越稳定，则越难以提出。所以可以考虑酸酶联用来提取胶原蛋白。225结合法提取结合法是指将酸法、碱法、酶法及热水法等互相结合运用在提取胶原蛋白上8。酸、酶结合法相对于酸法溶解量提高。曾嵘等21新鲜草鱼鱼鳞、鱼鳍为原料将酸、碱法提取与酸、酶结合提取作了比较，结果发现用传统的酸、碱提取法产率较低，
9、然而酸酶结合提取法有较高的产率，且反应条件温和，蛋白结构不易被破坏。此外还有酸碱结合法，酸碱与热水结合法等。结合法是现在很多研究者正在做的工作，以期通过此法克服分钟单一方法的不足，得到高提取率的胶原蛋白21、22。226其他方法在胶原蛋白的提取中的应用另一些技术也逐渐应用到胶原蛋白的提取当中，例如高压、微波23。庄永亮、李八方24等研究了高压辅助热水提取海蜇胶原蛋白的工艺条件。以胶原蛋白得率（用羟脯氨酸含量计算）为指标，分别研究了高压功率、高压处理的时间、热水温度以及热水提取时间对胶原蛋白得率的影响，得到优化的工艺条件料液比L4（W/V），高压功率250MPA，高压处理时间10MIN，热水处理
10、温度70，热水提取时间15H。此条件下，海蜇胶原蛋白的得率为682。与传统的胶原蛋白提取方法比较，高压辅助提取方法具有操作工艺简单易控制，产品无小分子盐掺入，生产周期短，生产环保无污染等优点。3水产胶原蛋白的应用胶原蛋白具有很强的生物活性及生物功能，能参与细胞的迁移、分化和增殖，使骨、腱、软骨和皮肤具有一定的机械强度。同时胶原蛋白还能促进细胞生长，具有止血，生物相容性和生物降解性。因其具有这些性质，胶原蛋白在烧伤。创伤、眼角膜疾病、美容、矫形、硬组织修复、创面止血等医药卫生领域有着广泛的应用。胶原蛋白可以作为功能食品和保健食品，也可以生产可食性包装材料。水产胶原蛋白中应用较多的是鱼皮胶原蛋白，
11、利用鱼皮胶原蛋白可生产新型的胶原多肽、氨基酸口服液、胶原蛋白饮料等保健食品25。由于胶原及其水解物与人皮肤胶原的结构相似，相容性好，可以扩散到皮肤的深层，对人的皮肤有很好的营养作用，且胶原蛋白分子外侧存在大量的羧基和羟基，同时存在大量的甘氨酸等天然保湿因子，能提高组织细胞的贮水能力，使皮肤保湿；胶原蛋白溶液还有很强的抗辐射作用，因而广泛应用于化妆品行业2628。4水产胶原蛋白的研究展望就我国而言，我们虽然拥有广阔的水域，但是我国的水产品加工滞后，尤其是水产品加工废弃物利用较少，来源于水产动物的胶原蛋白在许多方面明显优于牛、猪皮胶原蛋白。因此，我们在积极开发海洋新产品的同时，应集中研究从水产废弃
12、物中提取具有各种生理功能的低分子肽，开发各种功能的胶原多条等，使胶原蛋白及其制品的研究和生产工艺不断改进，越来越多的满足人们不同需要，尤其是在生物医学及功能食品领域的胶原蛋白开发利用，相信随着科学技术的不断发展，这个产业将带来更好的经济、社会和生态效应。胶原蛋白自身的缺点也制约了其应用范围，人们通过化学和物理的方法对胶原蛋白进行交联或修饰，不仅能增强纯化后天然胶原的性能，并且能提高和改善其它性能；也可以将胶原蛋白与其它生物材料复合，如其它蛋白质，多糖类以及无机盐或有机高分子生物材料等，不仅能改善胶原蛋白的各项性能，而且能拓宽胶原蛋白在生物材料的临床应用。制备胶原高分子复合材料，使其同时具有两种
13、材料的共同优点，取长补短，这将为医用生物材料的变革性发展提供广阔的前景26。参考文献1王荣春,徐德昌,秦兰霞胶原蛋白与VI型胶原蛋白结构概述J生物信息学,2004,430332JUNJIEZHANG,RUIDUAN,YUANYONGTIAN,ETA1CHARACTERISATIONOFACIDSOLUBLECOLLAGENFROMSKINOFSILVERCARPHYPOPHTHALMICHTHYSMOLITRIXJFOODCHEMISTRY,2009,1163183223陈胜军,曾名勇,董士远水产胶原蛋白及其活性肽的研究进展J水产科学,2004,23644464张达江,王亮I型胶原蛋白的结构、
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16、秋琴安康鱼皮中胶原蛋白的提取工艺研究J食品工业科技,2007,28113113316王丽娜,黄素珍胶原蛋白的研究进展J肉类研究,2010,1162217理闻欣,杨明来,王润辰等鱼鳞水法制胶的研究J食品科学,2006,271134634818王信苏,汪之和草鱼鱼鳞胶原蛋白的提取J现代食品科技,2008,22414815019金桂芬,裘俊红海蜇胶原蛋白优化提取条件的研究J浙江化工,2008,397050920张虹,卓素珍,戴志远鮟鱇鱼皮重胶原蛋白的提取及性质研究J中学食品学报,2009,96344021曾嵘,杨忠华,王玉等水产废弃物胶原蛋白的提取J生物加工过程,2008,65273022潘杨,许学勤酸碱法提取鱼鳞胶的工艺研究J食品科技,2008,318318623张联英,曾名勇微波技术在水产胶原蛋白提取中的应用J北京水产,2005,6404224庄永亮,李八方,赵雪等高压辅助提取海蜇胶原蛋白的工艺J食品与发酵工业,2009,355798125郭瑶,曾名勇,崔文萱水产胶原蛋白及胶原多肽的研究进展J水产科学,2006,25210110426廖艳阳胶原蛋白的研究进展J长沙大学学报,2009,235363827周倩,罗志刚,何小维胶原蛋白的应用研究J现代食品科技,2008,24328528928陈国梁,贺翠莲胶原蛋白的研究进展J延安大学学报,2000,1927881
