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馬面魚骨膠原多肽粉功能性質(zhì)的研究

2016-03-21 11:05:07 安裝信息網(wǎng)

瞿葉輝1，丁利君1，鄭正男1，黃金2，成曉玲1，林青蘭1

1．廣東工業(yè)大學輕工化工學院（廣州510006）；2．廣東工業(yè)大學材料與能源學院（廣州510006）

摘要主要以從馬面魚骨廢棄物中提取并純化后的膠原蛋白多肽粉為研究對象，對不同分子量的膠原蛋白多肽的溶解性、起泡性及泡沫穩(wěn)定性、乳化性及乳化穩(wěn)定性、吸水性、保水性和吸油性進行了對比研究。大分子多肽的分子量約為1 500~3 000 D a，小分子多肽的分子量約為200-1 500 D a，兩種多肽的氮溶解指數(shù)(NSI)：大分子多肽89.43%，小分子多肽97.24%;起泡性：大分子多肽306%，小分子多肽-322%;乳化性：大分子多肽36.12%，小分子多肽37.05%;吸水性：大分子多肽0.62 m L/g，小分子多肽0.56 m L/g，且大分子多肽的保水性優(yōu)于小分子多肽；吸油性：大分子多肽2.211 m L/g，小分子多肽2.288 m L/g。結(jié)果表明，小分子多肽的這些功能性質(zhì)明顯優(yōu)于大分子多肽。為馬面魚骨膠原多肽粉的后續(xù)開發(fā)利用提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞馬面魚骨；膠原蛋白多肽；溶解性；穩(wěn)定性

馬面魚學名綠鰭馬面鮑（Navodon septentrionalis），主要分布于太平洋西部，廣泛分布于朝鮮、日本沿海以及我國東海、黃海，在我國的數(shù)量龐大，現(xiàn)有資源充足。馬面魚的可食部分僅占47%，而不可食部分占53%，骨蛋白酶解產(chǎn)物含有人體所需的8種必需氨基酸，生物效價高，且魚骨中的蛋白質(zhì)90%為膠原、骨膠原及軟骨素（酸性黏多糖），有增強皮下細胞代謝、延緩衰老的作用。然而人體不易吸收骨中的膠原蛋白，利用生物酶工程的方法能夠?qū)⒐侵械哪z原蛋白酶解，制備活性多肽，提高其營養(yǎng)價值。膠原蛋白多肽具有良好的功能特性，如溶解性、吸油性、起泡性和吸水性等。膠原蛋白多肽既可直接作為基料用于生產(chǎn)各種飲料、食品和美容產(chǎn)品，又可作為保濕劑、乳化穩(wěn)定劑和發(fā)泡劑用于面包、飲料以及冰淇淋

等食品的生產(chǎn)中。從馬面魚骨中提取出來的多肽營養(yǎng)豐富，具有良好的抗氧化性以及抑制人體前列腺癌細胞的增殖作用。但是如果要將馬面魚骨多肽更好地應用于食品和飲料中，需對其功能特性進行進一步的研究。因此，在前人從馬面魚骨中提取了膠原蛋白多肽的基礎上，對這些多肽進行了一系列功能性質(zhì)的研究探討，為后續(xù)開發(fā)馬面魚骨膠原多肽的功能和應用

提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1材料

1.1.1材料與試劑

馬面魚多肽粉，預制:花生油、茶油、葵花籽油：上海福臨門食品有限公司；酪蛋白磷酸多肽：廣州威佳科技有限公司；硫酸鋅、硫酸銅、甲基紅、溴甲酚綠、乙醇、硼酸、丙三醇、鹽酸、濃硫酸、氫氧化鈉，分析純：天津市大茂化學試劑廠。

1.1.2儀器與設備

5975C氣-質(zhì)聯(lián)用儀：安捷倫科技公司上海分公司；HYP-1020消化爐：上海纖檢儀器有限公司：JJ-2組織搗碎勻漿機：金壇市富華儀器有限公司；1767改良式微量定氮蒸餾儀：江都市銀都玻璃儀器廠；XW-80A漩渦混合儀：上海醫(yī)大儀器廠：CLT-900旋風分離器：新泰市金鼎機械制造有限公司。

1.2試驗方法

1.2.1樣品處理

將馬面魚骨膠原多肽粉經(jīng)過旋風分離器進行再分離，旋風分離器基于不同分子量，會將分子量大的多肽分子從主風口處提前分離出來，而分子量小的多肽分子會從旋風口中分離出來，得到的兩種不同分子量的多肽粉，即試驗研究的兩種樣品。采用凝膠過濾層析分析兩種樣品的分子量，得到樣品的分子量分別為：大分子多肽粉分子量約為1 500～3 000 D a，小分子多肽粉的分子量約為200～1 500 D a。

1.2.2馬面魚膠原多肽功能性質(zhì)的測定

1.2.2.1溶解度的測定

蛋白質(zhì)類物質(zhì)的水溶性是其重要的功能特性之一，即在各種條件下的溶解程度，一般用氮溶解指數(shù)( NSI)來表示，馬面魚膠原多肽粉溶解度的測定參考王逐等的方法測定NSI。

1.2.2.2起泡性和泡沫穩(wěn)定性的測定

起泡性是指蛋白產(chǎn)品攪打起泡的能力，泡沫穩(wěn)定性是指泡沫保持穩(wěn)定的能力。起泡性參考劉大川等的方法測定；泡沫從攪拌停止到泡沫完全消失所用的時間為多肽泡沫的穩(wěn)定性。

1.2.2.3乳化性和乳化穩(wěn)定性的測定

乳化性是指油品和水形成乳化液的能力，參考趙冬艷等的方法，分別測定多肽粉的乳化性和乳化穩(wěn)定性。

1.2.2.4吸水性的測定

吸水性是指蛋白質(zhì)產(chǎn)品吸附或攝取水分的能力，按照賈冬英等的方法，用每克產(chǎn)品吸附水分的克數(shù)或毫升數(shù)來表示。

1.2.2.5保水性的測定

保水性是指蛋白質(zhì)產(chǎn)品保持水分的能力，按照賈冬英等的方法，用水分殘存率來表示多肽粉的保水性。同時用丙三醇和蒸餾水作對比試驗。

1.2.2.6吸油性的測定

吸油性是指蛋白產(chǎn)品吸附油的能力，參考李鳳霞等的方法，用每克蛋白產(chǎn)品吸附油的毫升數(shù)表示，一般用離心法測定。

2結(jié)果與討論

2.1 馬面魚骨膠原多肽的溶解性

NSI是指在控制浸出條件，溶解在水中的氮占總氮的百分率，蛋白質(zhì)的其他功能特性如乳化性、起泡性和凝膠性等也多與其溶解性有關(guān)，所以測量不同分子量多肽的NSI來確定溶解性。由表1可以看出，馬面魚骨膠原多肽粉有較高的溶解性，而且小分子多肽的溶解性更好。蛋白質(zhì)產(chǎn)品的水溶性取決于蛋白質(zhì)一水的相互作用，即水合作用程度，而水合程度與蛋白質(zhì)大分子中可電離基團和親水基團的多少有關(guān)，蛋白經(jīng)水解后斷裂成小分子短鏈物質(zhì)，使得-NH2和-COOH的數(shù)目增多，極性增加，電荷密度增大，分子間相互排斥作用增加，親水性增強，從而提高了溶解性和酸性溶液中的分散穩(wěn)定性。對于從不同出料口得出的膠原多肽樣品，其溶解性有一定的差異，小分子多肽的溶解性明顯比大分子多肽的溶解性好，即小分子多肽有更多的親水基團（-NH2，-COOH和-OH等），從而使得多肽與水分子之間的相互作用增強，其水溶性大為增加。

2.2馬面魚骨膠原多肽的起泡性和泡沫穩(wěn)定性

由圖1可以看出，馬面魚骨膠原多肽有較強的起泡性，都能達到300%以上，但兩者泡沫穩(wěn)定性較差，在幾分鐘內(nèi)，泡沫就會消失完全，小分子多肽的泡沫完全消失所用的時間比大分子多肽泡沫消失所用的時間要長，即小分子肽泡沫穩(wěn)定性比大分子多肽好。由于蛋白通過酶解使得肽鏈展開，使許多疏水基被充分暴露出來，從而導致了疏水性能的增強，表面張力減弱，為形成堅韌液膜營造了良好的條件，增強了蛋白質(zhì)溶液的發(fā)泡力；但由于多肽肽鏈短，黏度低，導致了液膜非常脆弱，無法包裹氣泡，于是使得其泡沫穩(wěn)定性差。由于分子量越小溶解性越好，更多的多肽分子參與到液膜的形成中去，使得起泡性更強。

2.3馬面魚骨膠原多肽的乳化性及乳化穩(wěn)定性

以酪蛋白磷酸多肽作為對照，比較三者的乳化性和乳化穩(wěn)定性。由表2可知，三者的乳化性：小分子多肽>大分子多肽>酪蛋白磷酸多肽。小分子多肽的乳化性在較低轉(zhuǎn)速下能達到50%以上，隨著離心轉(zhuǎn)速的不斷提高，小分子多肽的乳化性降低，大分子多肽及酪蛋白磷酸多肽的乳化性幾乎沒有發(fā)生變化，所以測定馬面魚骨膠原多肽乳化性的最優(yōu)離心轉(zhuǎn)速不能太大，應該在1 500～2 000 r/min之間。多肽是蛋白質(zhì)水解的中間產(chǎn)物，而蛋白質(zhì)的乳化能力與其溶解性有關(guān)，溶解度越高，乳化能力越強，而以上的試驗數(shù)據(jù)也充分證實了這一理論。

由圖2可知，小分子多肽的乳化穩(wěn)定性比大分子多肽的要好一些，兩者都優(yōu)于酪蛋白磷酸多肽。

2.4馬面魚骨多肽的吸水性

以酪蛋白磷酸多肽作為對照，以1 g多肽樣品吸附水分的克數(shù)來表示，分析多肽的吸水性。由表3可知，馬面魚骨多肽有一定的吸水性，而酪蛋白磷酸多肽則完全溶解。

2.5 馬面魚骨多肽的保水性

由圖3可知，馬面魚骨膠原多肽的保水性比對照丙三醇稍微遜色一點，小分子多肽的保水效果最差。

2.6馬面魚骨多肽的吸油性

以酪蛋白磷酸多肽作為對照，觀察不同分子量多肽對不同油情況下的吸油性。由圖4可知，馬面魚骨膠原多肽對不同油的吸收率的優(yōu)選順序為：茶油>花生油>葵花籽油。馬面魚骨膠原多肽的吸油性優(yōu)于酪蛋白磷酸多肽的吸油性，小分子多肽的吸油性優(yōu)于大分子多肽的吸油性。酪蛋白磷酸多肽對不同油的吸收率的優(yōu)選順序與馬面魚骨膠原多肽的優(yōu)選順序有些不同，其為：花生油>茶油>葵花籽油。造成這種吸油性差異的原因可能與多肽表面親脂基團與脂類的羥基相結(jié)合的能力有關(guān)，同時也受分子結(jié)構(gòu)等因素的影響。馬面魚骨膠原多肽較強的吸油性表明多肽分子表面有較多的疏水基團，所以能更好地與脂類物質(zhì)的非極性基團相互作用。