卵形鲳鯵俗称金鲳鱼,是我国南方沿海重要的海产经济鱼类之一,2016年产量约15万,年产值将近100亿元,2005年以来,卵形鲳鯵的加工制品比例不断升高,占卵形鲳鯵总产量的50%~80%。在加工的过程中将会产生鱼头、鱼骨、鱼鳍、鱼皮、鱼鳞、鱼尾、内脏等加工副产物,此类废弃物占总鱼重的35%左右,卵形鲳鯵加工副产物含有丰富的蛋白质资源,如果将此类这些副产物随意丢弃,不仅污染了环境,还会造成资源的浪费。利用此类副产物进行明胶提取,可以提高卵形鲳鯵的产业附加值。
目前对卵形鲳鯵加工副产物的加工利用研究报道较少,仅见从金鲳鱼内脏提取粗酶物,从鱼骨提取油脂,或从金鲳鱼皮中提胶原蛋白的报道,从卵形鲳鯵采肉加工后得到的鱼头、鱼骨、鱼鳍、鱼尾等副产物中提取明胶的研究还未见报道。
明胶是一种通过胶原蛋白发生热变性形成的水溶性蛋白质。定义明胶是胶原经温和而不可逆断裂后的主要产物。目前市售明胶主要从牛、猪等哺乳动物的骨、皮中提取获得,近年来着眼点开始转向水产动物明胶,如王珊珊等从真鳕鱼骨中提取明胶,张丰香利用酶法制备草鱼鱼鳞明胶,于洋等利用罗非鱼皮提取明胶等的研究报道。
明胶的制备工艺分为胶原的明胶化和热力提胶两个部分。目前诱导胶原明胶化的方法主要有酸法、碱法和酶法。其中,碱法和酸法在生产过程中需要使用大量的酸碱等化学试,环境污染严重,但是酸碱法可以在碱处理水洗后可以利用酸中和,在一定程度上可以减少环境污染。酶法提取具有提取条件温和,环境污染较少等优点,但酶对胶原分子的作用位点和酶解终点的控制机理等不明确,从而限制了酶法提取明胶的实际应用。因此,本研究以卵形鲳鯵加工副产物为原料,采用酸碱法诱导胶原明胶化,再进行热水浸提制备明胶,确定明胶的最优提取工艺,并对明胶产品进行相关理化性质进行测定,为卵形鲳鳕加工副产物的再利用提供一定的理论及应用基础。
一、材料和方法
1、实验材料与试剂
卵形鲳鯵:购于三亚市胜利广场旺豪超市;石油醚(沸程60~90)、95%乙醇、36%冰乙酸、氢氧化钠、盐酸、十二烷基硫酸钠:化学纯,西陇科学股份有限公司;乙酸镁:化学纯,天津市大茂化学试剂厂;硫酸铜、硫酸钾:化学纯,成都金山化学试剂有限公司;色拉大豆油:食品级,广州市金晨油脂有限公司;β-巯基乙醇、30%制胶液29:1(30%Ac/Bis)、5×Tris-甘氨酸电泳缓冲液、lMTris-HCl(pH6.8)、1.5MTris-HCl(pH8.8)、N,N,N,N-四甲基乙二胺(TEMED)、彩虹245plus广谱蛋白Marker(5-245KD)、过硫酸铵(AP)、考马斯亮蓝R250:电泳级,北京索莱宝公司;17种氨基酸混合溶液标准物质(优级纯):中国计量科学研究院。
2、实验仪器与设备
XHF-DY高速分散器:宁波新芝生物股份有限公司;GM200全新刀片式研磨仪GRINDOMIX:德国莱驰Retsch公司;PB-10酸度计:赛多利斯科学仪器(北京)有限公司;HWS-26超级恒温水浴槽:金坛市盛蓝仪器制造有限公司;RE-52旋转蒸发器:上海亚荣生化仪器厂;LT-DBX120F精密可编程热风循环烘箱:立德泰劫(上海)科学仪器有限公司,TMS-Pro质构仪:美国FoodTechologyCorporantion公司;NDJ-8S旋转黏度计:上海平轩科学仪器有限公司HLX-12B马弗炉:洛阳恒立窑炉有限公司;Pilot-12E真空冷冻干燥机:北京博医康实验仪器有限公司;T6新世纪紫外可见分光光度计:北京普析通用仪器有限责任公司;Nicoletnexos型傅立叶红外光谱仪:美国Nicolet公司制造;MultifugeXIR型高速冷冻离心机:ThemoFisher有限公司;MiniPROTEAN型电泳槽、PowerPacBasic型电泳电压仪:美国Bio—Rad公司;GelDocIt&ChemiDo电泳成像系统:德国Jena分析仪器有限公司;A300型全自动氨基酸分析仪:德国曼默博尔有限公司。
3、实验方法
(1)明胶提取的工艺流程
卵形鲳鯵→预处理(去内脏、皮、肉)→加工副产物洗净→加工副产物烘干→粉碎→石油醚脱脂→氢氧化钠溶液处理→水洗至中性→盐酸溶液处理→水洗至中性→水浴提取→抽滤、浓缩→真空冷冻干燥→明胶成品
操作要点:将卵形鲳鯵洗净,剔除鱼肉和鱼皮,去除内脏及加工副产物上的大部分碎肉。在60℃烘箱中烘干至恒重,粉碎,加工副产物粉在沸程为60~90的石油醚作用下回流6~8h进行脱脂处理,0.8%碱溶液中处理2h之后水洗至中性,再在浓度0.4%酸溶液中处理1h,最后在60℃水浴下加热6h提取明胶。进行抽滤,滤过液在60℃、真空度高于5000mmHg条件下浓缩到20%,10Pa压力下真空冷冻干燥,得到明胶产品。
(2)卵形鲳鳆加工副产物的基本成分测定
卵形鲳鯵加工副产物烘干粉碎后,测定其基本成分,水分含量测定采用GB5009.3-2016的直接干燥法;蛋白质含量测定采用GB5009.5-2016的凯氏定氮法;灰分含量测定采用GB5009.4—2016的高温灼烧法;脂肪含量测定采用GB5009.6—2016的索氏抽提法。
(3)单因素及正交试验设计
卵形鲳鯵加工副产物中明胶提取的基本条件初步设定为:0.2%NaOH处理1h,0.2%HCl处理1h,热提温度为60℃,热提时间为6h。分别展开NaoH处理浓度(0.1、0.3、0.5、0.7、0.9%)、NaOH处理时间(0.5、1、1.5、2、2.5h)、Hcl处理浓度(0.1、0.2、0.3、0.4、0.5%)、HCl处理时间(0.5、1、1.5、2、2.5h)、热水提胶温度(40、50、60、70、80℃)和热水提胶时间(4、5、6、7、8h)6个因素,以明胶得率为指标,每组实验重复3次,结果取平均值,从而确定最优的单因素条件。在单因素试验基础上,进行L9(34)正交试验,具体因素及水平见表1。
明胶得率计算公式:明胶得率%=(m1/m2)*100%
式中m1为干燥后的明胶质量(g),
m2为卵形鲳鯵加工副产物(干燥脱脂后)质量(g)。
(4)明胶产品的性质测定
黏度的测定参照位绍红等的方法;凝胶强度测定参照金文刚等的方法;紫外光谱及傅立叶红外光谱(FT~IR)分析参照王珊珊等的方法;SDS—PAGE电泳具体参照吴潇扬等的方法;氨基酸组成分析具体参照金文刚等的方法。
4、数据处理
采用0ringin8.0、Excel2010和SSPS17.0进行数据绘图和分析,其中数据表达则以X±S的形式来表示,利用SSPS17.0进行单因素方差分析,P<0.05时具有显著性。
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