鄧曉龍，高德友，胡建蘭，林麗繁，胡建恩

(1.石獅海星食品有限公司 362711； 2.大連海洋大學(xué))

羅非魚魚鱗膠原蛋白肽脫色工藝研究

鄧曉龍1，高德友1，胡建蘭1，林麗繁1，胡建恩2

(1.石獅海星食品有限公司 362711； 2.大連海洋大學(xué))

為了探索羅非魚魚鱗膠原蛋白肽的最佳脫色工藝，采用大孔吸附樹脂脫色，對(duì)羅非魚魚鱗膠原蛋白肽脫色工藝進(jìn)行研究，結(jié)果表明：較適合用于脫色的樹脂種類為D4006，其最佳工藝脫色為樹脂用量2 g/g(樹脂/肽粉)，處理時(shí)間80 min，處理溫度25℃；在此條件下多肽損失率為6.71%，終產(chǎn)物白度62.48，達(dá)到脫色和改善膠原蛋白肽品質(zhì)的目的。

羅非魚魚鱗；膠原蛋白肽；樹脂；脫色；工藝

近年來(lái)，羅非魚出口量快速增加，已成為我國(guó)淡水水產(chǎn)品出口量最大宗的主導(dǎo)品種之一[1]。羅非魚在加工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生1%～2%的魚鱗，其膠原蛋白含量豐富，且前處理比較簡(jiǎn)單，是一種優(yōu)良的膠原蛋白提取原料。從水產(chǎn)品加工廢棄物中獲取膠原蛋白并制備活性肽，既可以減少環(huán)境污染，又能夠充分利用現(xiàn)有資源，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益[2]。

生物活性肽是一類分子量較低的小分子蛋白，具有特殊的生物活性。近年來(lái)，由于口蹄疫、瘋牛病等動(dòng)物疾病的爆發(fā)及宗教等原因，從水產(chǎn)品中提取膠原蛋白已成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。以水產(chǎn)動(dòng)物為原料通過(guò)酶解制備的生物活性肽具有抗氧化、降血壓、提升免疫力等多種生物學(xué)活性[3]。關(guān)于水產(chǎn)動(dòng)物膠原蛋白活性肽的報(bào)道已屢見(jiàn)不鮮，宋永相等[4]研究發(fā)現(xiàn)，海洋膠原蛋白肽可以溫和地清除自由基，且可以抑制酪氨酸酶，具有潛在的美白價(jià)值。汪靜慧等[5]用水產(chǎn)膠原蛋白肽飼喂小鼠，發(fā)現(xiàn)中、高劑量的水產(chǎn)膠原肽對(duì)于小鼠營(yíng)養(yǎng)性肥胖有一定的預(yù)防作用。國(guó)內(nèi)關(guān)于膠原蛋白肽脫色的研究較少，郭玉華等[6]用活性炭對(duì)鱈魚皮膠原蛋白肽酶解液進(jìn)行脫色脫腥，提高了產(chǎn)品品質(zhì)。大孔吸附樹脂具有良好的大孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和較大的比表面積，可以有選擇地吸附水溶液中的有機(jī)物，已在環(huán)保、食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。目前，使用大孔吸附樹脂對(duì)膠原蛋白肽液進(jìn)行脫色處理的研究還未見(jiàn)報(bào)道。本試驗(yàn)采用大孔樹脂對(duì)羅非魚魚鱗膠原蛋白肽脫色工藝進(jìn)行研究，為利用羅非魚魚鱗提取膠原蛋白肽提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

羅非魚魚鱗膠原蛋白肽：實(shí)驗(yàn)室制備；大孔吸附樹脂AB-8、X-5、D3520、D4006：天津南開大學(xué)化工廠。

1.2 儀器設(shè)備

電子分析天平：北京賽多利儀器系統(tǒng)有限公司；恒溫振蕩器：常州市萬(wàn)合儀器制造有限公司；SHZ-D循環(huán)水式真空泵：河南省予華儀器有限公司；Scients-10N冷凍干燥機(jī)：寧波新芝生物科技股份有限公司；色差儀：日本柯尼卡美能達(dá)控股株式會(huì)社。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 樹脂種類的篩選 將羅非魚魚鱗膠原蛋白肽配制成40 g/L的溶液，取100 mL于錐形瓶中，然后分別稱取10 g大孔吸附樹脂AB-8、X-5、D3520、D4006，加入錐形瓶，用保鮮膜封口后置于恒溫振蕩器中，在溫度25℃、轉(zhuǎn)速100 r/min條件下?lián)u60 min。抽濾將樹脂與肽液分離，肽液濃縮后于冷凍干燥機(jī)中凍干，稱量后計(jì)算多肽損失率，計(jì)算公式如下：

F=(m0-m1)/m0×100%

其中，m0為初始肽粉質(zhì)量，m1為樹脂處理后肽粉重量。

處理后的肽粉用色差儀測(cè)定并計(jì)算其白度，計(jì)算公式[7]如下：

其中L，a，b是樣品在Lab系統(tǒng)中的明度指數(shù)和色度指數(shù)。

1.3.2 D4006脫色單因素試驗(yàn) 分別研究樹脂用量、處理溫度、處理時(shí)間對(duì)膠原蛋白肽脫色效果的影響。

(1)樹脂用量對(duì)膠原蛋白肽白度的影響：對(duì)4%的膠原蛋白肽液固定處理溫度25℃，處理時(shí)間60 min，分別用0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 g/g(樹脂/膠原蛋白肽粉)吸附樹脂D4006處理，抽濾將樹脂與肽液分離，肽液濃縮后于冷凍干燥機(jī)中凍干，分別測(cè)定白度。

(2)處理時(shí)間對(duì)膠原蛋白肽白度的影響：對(duì)4%的膠原蛋白肽液固定樹脂用量2.0 g/g，處理溫度25℃，分別用吸附樹脂D4006處理20、40、60、80、100 min，抽濾將樹脂與肽液分離，肽液濃縮后于冷凍干燥機(jī)中凍干，分別測(cè)定白度。

(3)處理溫度對(duì)膠原蛋白肽白度的影響：對(duì)4%的膠原蛋白肽液固定樹脂用量2.0 g/g，處理時(shí)間60 min，分別在15℃、20℃、25℃、30℃、35℃條件下用吸附樹脂D4006處理，抽濾將樹脂與肽液分離，肽液濃縮后于冷凍干燥機(jī)中凍干，分別測(cè)定白度。1.3.3 D4006脫色正交試驗(yàn) 根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，以白度為指標(biāo)選擇對(duì)膠原蛋白肽粉白度影響較大的樹脂用量、處理溫度、處理時(shí)間為因素進(jìn)行正交試驗(yàn)，試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素水平見(jiàn)表1。

表1 正交試驗(yàn)因素、水平

2 結(jié)果與分析

2.1 樹脂種類篩選

根據(jù)膠原蛋白中可能存在有色物質(zhì)的特點(diǎn)，初步篩選出用于試驗(yàn)的4種樹脂：AB-8、X-5、D3520、D4006。處理4%膠原蛋白肽液100 mL，樹脂用量2 g/g，溫度25℃，時(shí)間60 min，樹脂種類對(duì)肽損失率和白度的影響如圖1所示。AB-8處理的肽粉白度最大，顏色感官最佳，其次是D4006和D3520，X-5最差。但AB-8處理的多肽損失率達(dá)到18.65%，D4006處理多肽損失率最低，為7.52%。綜合考慮，選擇D4006進(jìn)行下一步試驗(yàn)。

圖1 樹脂種類對(duì)白度和肽損失率的影響

2.2 D4006脫色單因素試驗(yàn)

2.2.1 不同樹脂用量對(duì)膠原蛋白肽白度的影響 采用吸附樹脂D4006對(duì)膠原蛋白肽液進(jìn)行處理，時(shí)間60 min，溫度25℃，不同樹脂用量對(duì)膠原蛋白肽白度的影響如圖2所示。由圖2可知，當(dāng)樹脂用量低于2.0 g/g時(shí)，隨樹脂用量增加膠原蛋白肽粉白度增加。主要原因是膠原蛋白肽未達(dá)到吸附飽和時(shí)，樹脂用量越大，吸附有色物質(zhì)的量也越大，白度值就越大；當(dāng)樹脂用量達(dá)到2.0 g/g時(shí)，白度值趨于穩(wěn)定，即膠原蛋白肽已吸附飽和，再增加樹脂用量對(duì)白度基本無(wú)影響。所以樹脂用量以2.0 g/g為宜。

圖2 樹脂用量對(duì)白度的影響

2.2.2 不同處理時(shí)間對(duì)膠原蛋白肽白度的影響 在樹脂用量2.0 g/g、溫度25℃條件下，不同處理時(shí)間對(duì)白度的影響如圖3所示。由圖3可知，隨處理時(shí)間增加，膠原蛋白肽粉的白度也增加。主要原因是在樹脂用量一定時(shí)，處理時(shí)間越長(zhǎng)，吸附有色物質(zhì)的量也越大，白度值就越大，處理效果越好。當(dāng)處理時(shí)間達(dá)到80 min后，白度值增長(zhǎng)趨勢(shì)變緩，再延長(zhǎng)處理時(shí)間對(duì)白度值的增加影響不大。所以處理時(shí)間以80 min為宜。

圖3 處理時(shí)間對(duì)白度的影響

2.2.3 不同處理溫度對(duì)膠原蛋白肽白度的影響 在樹脂用量2.0 g/g、處理時(shí)間60 min條件下，不同處理溫度對(duì)白度的影響如圖4所示。由圖4可知當(dāng)處理溫度低于25℃時(shí)，隨處理溫度升高，膠原蛋白肽粉的白度也增加。主要原因是溫度是影響分子熱運(yùn)動(dòng)的重要因素，一定范圍內(nèi)溫度越高，分子運(yùn)動(dòng)越劇烈，樹脂吸附有色物質(zhì)的量越大，白度值就越大，處理效果越好；但隨溫度升高，被吸附的物質(zhì)會(huì)容易解析，有色物質(zhì)又被釋放到膠原蛋白肽液中，導(dǎo)致白度值降低。當(dāng)處理溫度高于25℃后，白度值增長(zhǎng)趨于平緩。因此，處理溫度以25℃為宜。

圖4 處理溫度對(duì)白度的影響

2.3 D4006脫色正交試驗(yàn)

根據(jù)以上以樹脂用量、處理時(shí)間、處理溫度為單因素的試驗(yàn)結(jié)果設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，結(jié)果如表2所示。各因素對(duì)白度值影響的主次順序?yàn)椋簶渲昧?處理時(shí)間>處理溫度。在試驗(yàn)選定的處理溫度范圍內(nèi)，極差分析不顯著，對(duì)產(chǎn)品的白度值沒(méi)有顯著影響。取各因素最高水平組合，得到吸附樹脂處理的最佳工藝組合為A3B3C2，即最佳工藝條件：樹脂用量2.0 g/g、處理時(shí)間80 min、處理溫度25℃。在此條件下膠原蛋白肽的損失率為6.71%，白度值62.48。

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果

3 小結(jié)與討論

試驗(yàn)結(jié)果表明，影響羅非魚魚鱗膠原蛋白肽白度值因素的主次順序?yàn)闃渲昧?處理時(shí)間>處理溫度，其最佳工藝條件為樹脂用量2.0 g/g、處理時(shí)間80 min、處理溫度25℃。在此條件下膠原蛋白肽的損失率為6.71%、白度值62.48。

本研究以羅非魚魚鱗膠原蛋白肽為原料，運(yùn)用吸附樹脂脫色技術(shù)，以肽損失率和白度為主要指標(biāo)，通過(guò)靜態(tài)吸附的方法研究樹脂用量、處理時(shí)間和處理溫度對(duì)膠原蛋白肽的吸附脫色效果，初步確定樹脂類型及最佳工藝條件，可為魚鱗膠原蛋白肽的工業(yè)化生產(chǎn)提供一定的借鑒。但在工業(yè)生產(chǎn)中，肽損失率6.71%略顯偏高，其產(chǎn)品得率會(huì)降低，從而造成資源的浪費(fèi)和損失，且樹脂再生涉及乙醇梯度洗脫和回收，乙醇為易燃易爆物品，需特別注意生產(chǎn)安全。在后續(xù)研究中，需要量化膠原蛋白肽在抗氧化和ACE抑制活性方面數(shù)據(jù)，為其利用提供理論依據(jù)。

[1]朱華平,盧邁新,黃樟翰,等.我國(guó)羅非魚加工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J].漁業(yè)科技產(chǎn)業(yè)，2008(2)：30.

[2]林琳,李八方.魷魚皮膠原蛋白水解肽抗氧化活性研究[J].中國(guó)海洋藥物雜志，2006，25(4)：48.

[3]SHIM ONOSEK I.Characterization and identification of antioxidant peptide from proteolytre digest of dried bonito[J].Bull Jap Soc Sei Fish，1999，65(1)：92-96.

[4]宋永相,孫謐,王躍軍,等.海洋活性膠原肽的抗氧化性及對(duì)酪氨酸酶的抑制作用與初步分離研究[J].中國(guó)食品學(xué)報(bào)，2009，9(5)：7-13.

[5]汪靜慧,唐立仁,何山，等.水產(chǎn)膠原肽對(duì)小鼠營(yíng)養(yǎng)性肥胖的預(yù)防作用[J].中國(guó)美容醫(yī)學(xué)，2009，18(7)：976-979.

[6]郭玉華,李鈺金,吳新穎,等.鱈魚皮膠原蛋白肽酶解液脫色脫腥工藝的研究[J].中國(guó)食品添加劑，2009(4)：125-128.

[7]宋宗明.CIE1994(ΔL*ΔCab*ΔHab*)色空間均勻性的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證[J].紡織高?；A(chǔ)科學(xué)學(xué)報(bào),1997，10(2)：160-163.

(責(zé)任編輯：林玲娜)

Study on extracting and decoloring technology of collagen peptide from tilapia scales

DENG Xiao-long1,GAO De-you1, HU Jian-lan1, LIN Li-fan1, HU Jian-en2

(1.HaixingFoodCo.,LTDofShishiCity,FujianProvince362711; 2.DalianOceanUniversity,LiaoningProvince)

In order to explore the best decoloring technology of collagen peptide from tilapia scales, the decolorizing with macro-porous adsorption and resin decolorizing were used to study the technology. The results showed that the resin type which more suitable for decoloring was D4006, its optimum decoloring dosage was 2g/g (resin/peptide powder), and the treating time was 80 min and the treating temperature was 25 ℃. Under these conditions, the peptide loss rate was 6.71%, the end product whiteness was 62.48, which achieved the decoloring goal and quality requirement for sending collagen peptide.

Tilapia scale; collagen peptide; resin; decoloration; technology

2015-09-20

鄧曉龍，男，1989年生，碩士。

福建省海洋經(jīng)濟(jì)創(chuàng)新發(fā)展區(qū)域示范專項(xiàng) (2013FJ10)。

10.13651/j.cnki.fjnykj.2015.11.011