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      大鯢膠原蛋白肽制備工藝的優(yōu)化

      2021-12-30 08:28:30王東方白義化邢曉明
      食品安全導(dǎo)刊 2021年34期
      關(guān)鍵詞:大鯢解液脫脂

      于 洋,王東方,王 欣,白義化,邢曉明,馮 靜

      (威海市宇王集團(tuán)海洋生物工程有限公司,山東威海 264200)

      大鯢又稱娃娃魚,是世界上現(xiàn)存兩棲類動物中壽命最長的動物。野生大鯢作為我國珍稀名貴特產(chǎn),已被列為國家二級保護(hù)動物[1-2],經(jīng)現(xiàn)代營養(yǎng)成分分析研究結(jié)果表明:其含有18種氨基酸,是人體營養(yǎng)需求的優(yōu)質(zhì)蛋白源,具有極高的營養(yǎng)價值和藥用價值,被譽(yù)為“水中人參”[3]。大鯢喜棲息于山區(qū)清澈溪流以及山溪的石隙間,洞穴位于水面以下。其是中國特有物種,產(chǎn)于華北華中、華南和西南各省。近年來,由于人為因素,尤其是生存環(huán)境喪失、棲息地破壞以及過度利用,使野生大鯢物種數(shù)量銳減,大鯢的分布區(qū)成倍縮小。其生存地點多為人們難以達(dá)到的石灰?guī)r溶洞或者地下暗河。溶洞或者暗河這些惡劣的環(huán)境下,大鯢生存受到嚴(yán)峻的脅迫?,F(xiàn)因國家批準(zhǔn)許可小部分養(yǎng)殖專業(yè)戶利用人工養(yǎng)殖子二代以下的個體進(jìn)行科研、加工和利用,故涌現(xiàn)大量人工養(yǎng)殖和馴化大鯢的景象。目前,大鯢主要被粗加工成菜肴,但大鯢的深加工產(chǎn)品寥寥無幾。所以為了充分有效地開發(fā)利用人工養(yǎng)殖子二代大鯢和提高其附加值,其營養(yǎng)價值等問題的研究非常重要。

      膠原蛋白廣泛存在于自然界的動物組織中,并且具有重要的作用。因其結(jié)構(gòu)的多樣性和良好的生物相容性,在日常生活中,膠原蛋白被廣泛地應(yīng)用于食品、化妝品、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域,而它的生產(chǎn)來源主要依賴于陸地生物(主要為豬和牛)。由于氨基酸組成和交聯(lián)度等方面的差異,使得大鯢所含有的豐富膠原蛋白具有很多牲畜膠原蛋白所沒有的優(yōu)點,例如大鯢膠原蛋白肽具有膠原蛋白含量高、分子量低、生物污染物少和毒素微量、低抗原性、低過敏性等優(yōu)點。傳統(tǒng)大鯢膠原蛋白肽提取工藝是先將大鯢經(jīng)過高溫提取,在最適pH條件下,加入適量的酶解劑,進(jìn)行酶解提取,即成肽,完成后進(jìn)行精細(xì)過濾;濾液進(jìn)入蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)濃縮脫水,經(jīng)濃縮后的液體達(dá)到一定濃度后,進(jìn)入噴霧干燥設(shè)備,所得粉末即為大鯢膠原蛋白肽。但是這樣制得的傳統(tǒng)大鯢膠原蛋白肽,過濾傳統(tǒng)工藝有以下缺點:①提取液體積較大,產(chǎn)品的生產(chǎn)周期較長;②酶解液除雜不徹底,影響產(chǎn)品品質(zhì);③所得成品往往具有苦腥味,口感差。基于此,本文以人工養(yǎng)殖子二代大鯢為原料,對大鯢膠原蛋白肽的工藝進(jìn)行優(yōu)化。

      1 材料與方法

      1.1 材料與儀器

      大鯢,威海市宇王集團(tuán)海洋生物工程有限公司提供;水解蛋白酶(40萬U/g)、中性蛋白酶(20萬U/g)、風(fēng)味蛋白酶(10萬U/g),諾維信(中國)生物技術(shù)有限公司。

      膠原蛋白肽生產(chǎn)線,威海市宇王集團(tuán)海洋生物工程有限公司;生物膜過濾系統(tǒng),合肥科佳高分子材料科技有限公司;高效液相色譜儀,日本島津公司;恒溫干燥箱,上?,槴\實驗設(shè)備有限公司;超聲水浴箱,昆山美美超聲儀器有限公司;超聲波振蕩器,昆山美美超聲儀器有限公司;分析天平,奧豪斯儀器常州有限公司。

      1.2 試驗方法

      1.2.1 大鯢膠原蛋白肽制備工藝的優(yōu)化

      本研究在前期研究的基礎(chǔ)上,針對大鯢膠原蛋白肽質(zhì)量不高、純度低、異味重、過敏原難去除以及分子量分布不均等許多共性問題和難題,精確研究分子量均一可控的酶解關(guān)鍵技術(shù),以及生物膜過濾純化核心配套技術(shù),實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)高純度、高效率、低能耗、分子量均一可控的大鯢膠原蛋白肽產(chǎn)品自主創(chuàng)新技術(shù)。大鯢膠原蛋白肽提取優(yōu)化工藝為人工養(yǎng)殖子二代大鯢→宰殺去膽囊和脂肪組織→預(yù)處理→脫脂→絞碎→提取→酶解催化→脫腥脫味→多級生物膜過濾分離技術(shù)→濃縮→噴霧干燥。

      1.2.2 試驗步驟

      ①樣品處理:將活的人工養(yǎng)殖子二代大鯢停食數(shù)天使其排空腸道,再宰殺,去膽囊和部分脂肪組織。②預(yù)處理:將大鯢清洗干凈,并切成1~3 cm大鯢塊,備用。③脫脂:用氫氧化鈉溶液對大鯢塊進(jìn)行脫脂處理,脫脂溫度為20~25 ℃,時間1 h。④絞碎:將脫脂后的大鯢塊投入絞肉機(jī)中,絞成肉糜。⑤提?。簩⒚撝幚砗蟮拇篥F塊加水提取,提取過程中控制溫度95~100 ℃,熬煮時間1 h。⑥酶解催化:待提取液冷卻后,加入水解蛋白酶、中性蛋白酶和風(fēng)味蛋白酶組成的復(fù)合蛋白酶進(jìn)行酶解。酶解溫度為50~55 ℃,酶解時的pH控制在7.5~8.5左右,酶解時間4 h。⑦滅活:酶解完成后將酶解液升溫滅活,滅火溫度為90~100 ℃,滅火時間20~30 min。⑧脫腥脫味:將酶解液經(jīng)過多級過濾后,加入活性炭和助濾劑進(jìn)行脫炭處理30 min,得到澄清透亮的大鯢酶解液。⑨多級生物膜過濾分離技術(shù):在常溫下對物料進(jìn)行有效的過濾,分離時不發(fā)生相變化,適用對膠原蛋白肽進(jìn)行分離,去除雜質(zhì)、菌絲。對于大鯢酶解液中分子量為150~1 000 Dalton小分子肽有分離性能;對于無機(jī)鹽的分離則存在Donnan效應(yīng)。⑩濃縮:利用雙效濃縮器對大鯢膠原蛋白肽液進(jìn)行濃縮。?離心噴霧:離心噴霧干燥得到大鯢膠原蛋白肽粉。

      2 結(jié)果與分析

      工藝改進(jìn)前后生產(chǎn)的大鯢膠原蛋白肽的分子量如圖1、圖2所示。傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的大鯢膠原蛋白肽相對分子量小于1 000 D的水解物所占比例為36.2%;而水解物中≥80%的肽段相對分子質(zhì)量為643.7,如表1所示。工藝改進(jìn)后生產(chǎn)的大鯢膠原蛋白肽中相對分子量<1 000 D的肽段占比達(dá)到95.04%,≥80%肽段的相對分子質(zhì)量為317.14,如表2所示。因此,通過多級逆流萃取技術(shù)和納濾膜分離技術(shù)的共同改進(jìn),生產(chǎn)出的大鯢膠原蛋白肽粉的分子量由原來的1 000 D~2 000 D變成現(xiàn)在均一穩(wěn)定、易于人體吸收且低于1 000 D的低聚肽。高溫催化、風(fēng)味酶的添加、管膜、納濾膜過濾等方法避免了膠原蛋白肽在酶解過程中產(chǎn)生的苦味肽,使得現(xiàn)在生產(chǎn)的大鯢膠原蛋白肽的口感更優(yōu),并且無明顯的腥苦味,為以后以大鯢膠原蛋白肽為基礎(chǔ)生產(chǎn)不同劑型的保健品、飲品、糖果等提供了保障,可滿足不同客戶人群的需求。

      圖1 傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)大鯢膠原蛋白肽的分子量分布圖

      圖2 工藝改進(jìn)后生產(chǎn)大鯢膠原蛋白肽的分子量分布圖

      表1 傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)大鯢膠原蛋白肽分子量分布范圍

      表2 工藝改進(jìn)后生產(chǎn)大鯢膠原蛋白肽分子量分布范圍

      3 結(jié)論

      本研究采用堿處理對大鯢進(jìn)行脫脂預(yù)處理,通過三重生物酶復(fù)合酶解和多級逆流固液萃取技術(shù)以及生物濾膜過濾技術(shù),將原來分子量大部分為1 000~2 000 D的大鯢膠原蛋白肽更新為分子量在1 000 D以下的低分子量的產(chǎn)品,獲得了高純度、無異味、易于人體吸收的低分子量的大鯢膠原蛋白肽,為不同人群、不同需求供應(yīng)不同產(chǎn)品提供了技術(shù)支持。并且有文獻(xiàn)記載,小分子量多肽更有利于人體吸收和抗氧化活性的增強(qiáng)[4-5],這表明大鯢活性肽作為保健食品具有潛在的優(yōu)勢。

      經(jīng)過提取工藝的改進(jìn)和采用多級生物膜過濾分離技術(shù),大鯢膠原蛋白肽的分子量由原來小于1 000 D的蛋白質(zhì)水解物所占比例為36.2%轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)在95.04%。解決了大鯢膠原蛋白肽產(chǎn)品質(zhì)量不高、純度低、異味重、過敏原難去除以及分子量分布不均等許多共性問題和難題,實現(xiàn)了規(guī)?;a(chǎn)高純度、高效率、低能耗、分子量均一可控的大鯢膠原蛋白肽產(chǎn)品自主創(chuàng)新技術(shù)。

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