CN102676619B - 一种海洋鱼类鱼皮的综合利用工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水产动物加工副产物来源的海洋活性物质制备领域，其目的在于提供一种海洋鱼类鱼皮综合利用提取胶原蛋白和硫酸皮肤素的工艺。本发明包括鱼皮处理、鱼皮除杂蛋白、鱼皮除脂肪、鱼皮酶解、胶原蛋白盐析、胶原蛋白收集、胶原蛋白透析和冻干、硫酸皮肤素糖苷键保护、硫酸皮肤素沉淀、硫酸皮肤素纯化等步骤。本发明能够简便、快速、高效的从海洋鱼类鱼皮中提取活性物质，达到胶原蛋白和硫酸皮肤素联产目的，提高了鱼皮的利用效益，增加了经济效益。工艺简单易行，提取效率高，适合工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及水产动物加工副产物来源的海洋活性物质制备领域，特别涉及一种海洋鱼类鱼皮综合利用提取胶原蛋白和硫酸皮肤素的工艺。
背景技术
胶原蛋白是动物来源最丰富的蛋白， 大概占动物总蛋白的30%。广泛存在于脊椎动物的皮、骨、软骨、韧带、肌腱、血管、角膜及其它器官。胶原蛋白在皮革、化妆品、食品、膜工业、制药业、生物医学材料等方面应用广泛。
硫酸皮肤素( detmatan sulfate, DS) 属黏多糖类化合物，是动物皮中最主要的糖胺聚糖，广泛存在于动物组织中, 尤其是在细胞表皮和细胞外基质中, 它参与心血管疾病、肿瘤发生、感染、伤口修复及纤维化等多种病理、生理过程。DS具有较强的抗凝血活性，还有调血脂、抗炎、抗动脉样硬化等作用。将其作为药物具有抗栓作用强，半衰期长的特点，与肝素相比，其突出优点在于没有出血副作用，病人耐受性好。因此，DS作为一种新型功能因子在食品、医药及化妆品领域均具有广阔的应用前景。
牛和猪的皮通常是胶原蛋白和硫酸皮肤素的主要来源，然而，牛海绵状脑病（BSE）、传染性海绵状脑病（TSE）和口蹄疫（FMD）的爆发使得人们对陆生动物来源的硫酸皮肤素和胶原蛋白及其衍生产品的安全性产生恐慌。另外，由于宗教因素，从猪来源提取的胶原蛋白作为食物的组分，其应用受到限制。因此寻找可替代的新的来源的胶原蛋白和硫酸皮肤素就显得非常迫切。
水产品加工副产物约有30%为鱼皮和鱼骨，其中鱼皮含有较为丰富的胶原蛋白和硫酸皮肤素，利用这些副产物来提取胶原蛋白和硫酸皮肤素， 不仅能提高水产品的附加值，充分有效地利用生物资源，而且还能减少由于不经处理就直接丢弃造成的环境污染。
已有文献和专利报道了利用海洋鱼类加工副产物鱼皮单一地提取胶原蛋白或硫酸皮肤素等工艺，如公开号CN101091509A的发明公开了一种深海红鱼皮胶原蛋白的制备方法，包括选用深海红鱼皮洗净剪碎，利用NaCL溶液进行预处理，再加入预冷的0.5M乙酸溶液，用磁力搅拌器搅拌后，冰浴,超声波200W处理，冷冻离心后上清液中加入NACL盐析，再离心，沉淀再用乙酸溶液溶解，透析冷冻干燥，即可得到白色深海红鱼皮胶原蛋白固体。但该制备方法未综合利用海洋鱼类鱼皮，并且胶原蛋白提取效率不高，工艺较为复杂。因此，综合开发利用海洋鱼类鱼皮的工艺显得非常迫切。
发明内容
本发明的目的在于提供一种海洋鱼类鱼皮综合利用提取胶原蛋白和硫酸皮肤素的工艺，以解决现有技术未综合利用海洋鱼类鱼皮，并且胶原蛋白或硫酸软骨素提取效率不高，工艺较为复杂。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 一种海洋鱼类鱼皮的综合利用工艺，所述的综合利用工艺包括如下步骤：
（1）鱼皮处理：新鲜或冷冻鱼皮经清水冲洗干净后，再用蒸馏水冲洗2-3遍，捣碎后备用；鱼皮优选鮟鱇鱼、鳕鱼、金枪鱼的鱼皮中的一种；
（2）鱼皮除杂蛋白：步骤（1）捣碎的鱼皮与 NaOH溶液以1:10-15重量比混合，磁力搅拌器搅拌24-36 h，期间每6 h更换NaOH溶液1次，用蒸馏水洗至中性；期间每6 h更换NaOH溶液1次是为了更好地去除鱼皮中的脂肪；
（3）鱼皮除脂肪：步骤（2）处理得到的鱼皮以1:15-20重量比加入质量浓度10%-15%的丁醇溶液，搅拌浸泡18-24 h，蒸馏水冲洗除尽丁醇；搅拌条件下浸泡有利于脂肪的溶出，以去除脂肪，去除脂肪利于胶原蛋白提取，提高胶原蛋白的产率；
（4）鱼皮酶解：步骤（3）处理得到的鱼皮以1:10-15重量比加入蒸馏水，调节pH至7.0-7.5，加入鱼皮重量1%-2%中性蛋白酶，在45-55℃下保温搅拌3-5h，然后用浓度2-2.5mol/L NaOH溶液调节pH为8.5-9.0，加入鱼皮重量1%-2%碱性蛋白酶，在45-55℃下保温搅拌3-5h得酶解液，将酶解液加热至95-100℃，保温5-10 min灭酶活；中性蛋白酶酶解控制pH至7.0-7.5，适合酶解，提高胶原蛋白的提取率；加入两种酶两次酶解，酶解更彻底，胶原蛋白提取率高；
（5）胶原蛋白盐析：将步骤（4）所得酶解液在温度0-4℃，离心15-20 min收集上清液，向上清液中缓慢加入NaCl盐析，在温度0-4℃下，搅拌过夜得盐析液；
（6）胶原蛋白收集：将步骤（5）所得盐析液在0-4℃，离心15-20 min得沉淀为胶原蛋白粗品，上清液取出用于提取硫酸皮肤素；
（7）胶原蛋白透析和冻干：向步骤（6）所得胶原蛋白粗品中加入浓度0.4-0.5 mol/L 的醋酸溶液复溶，然后先使用浓度0.1-0.2 mol/L的醋酸溶液作为透析外液进行透析24-36 h，再使用蒸馏水作为透析外液透析24-36 h，冷冻干燥后即得胶原蛋白成品；加入浓度0.4-0.5 mol/L 的醋酸溶液复溶，浓度0.4-0.5 mol/L 的醋酸溶液加入量为溶解胶原蛋白粗品的量为标准，复溶目的是为了进一步除去小分子杂蛋白，提高胶原蛋白提取的纯度。透析外液每4小时更换一次，透析效果更好。
（8）硫酸皮肤素糖苷键保护：向步骤（6）离心所得上清液加入NaOH和NaBH4至终浓度分别为0.2-0.4 mol/L和0.15-0.2mol/L，于35-45℃下水浴反应15-18 h，离心取上清液，用HCl调上清液pH至6.5-7.0；控制NaOH和NaBH4至终浓度分别为0.2-0.4 mol/L和0.15-0.2mol/L，利于提取硫酸皮肤素，提高了硫酸皮肤素的提取效率；
（9）硫酸皮肤素沉淀：向步骤（8）所得上清液加入3-4倍体积的无水乙醇，于0-4℃静置18-24小时，离心15-20 min收集沉淀；
（10）硫酸皮肤素纯化：向步骤（9）所得沉淀以1：20-30重量比加水充分溶解，离心去除不溶成分，水溶液用10,000-12,000 Da的透析袋透析除去小分子物质，冷冻干燥得到纯化的硫酸皮肤素。
本发明能够简便、快速、高效的从海洋鱼类鱼皮中提取活性物质，达到胶原蛋白和硫酸皮肤素联产目的，提高了鱼皮的利用效益，增加了经济效益。
作为优选，步骤（2）所述的NaOH溶液的浓度为0.1 mol/L-0.15mol/L。控制NaOH溶液的加入量，以利于去除杂蛋白，提高提取的胶原蛋白的纯度。
作为优选，步骤（5）中NaCl的加入量为至上清液中NaCl的浓度为0.8-1.2mol/L。控制NaCl的浓度为0.8-1.2mol/L，盐析效果好，利于胶原蛋白的提取。
作为优选， 步骤（5）所述的离心的离心力为3,000-4,000×g。利于分离，分离效果好。
作为优选，步骤（6）所述的离心的离心力为5,000-6,000×g。利于分离，分离效果好。
作为优选， 步骤（9）所述的离心的离心力为4,000-6,000×g。利于分离，分离效果好。
本发明的有益效果是：
1、能够简便、快速、高效的从海洋鱼类鱼皮中提取活性物质，达到胶原蛋白和硫酸皮肤素联产目的，提高了鱼皮的利用效益，增加了经济效益。
2、工艺简单易行，提取效率高，适合工业化生产。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
实施例1
（1）鱼皮处理：新鲜的鮟鱇鱼鱼皮经清水冲洗干净后，再用蒸馏水冲洗2遍，捣碎后备用；
（2）鱼皮除杂蛋白：步骤（1）捣碎的鱼皮与浓度为0.1 mol/L的NaOH溶液以1:10重量比混合，磁力搅拌器搅拌24h，期间每6 h更换NaOH溶液1次，用蒸馏水洗至中性；
（3）鱼皮除脂肪：步骤（2）处理得到的鱼皮以1:15重量比加入质量浓度10%的丁醇溶液，搅拌浸泡18 h，蒸馏水冲洗除尽丁醇；
（4）鱼皮酶解：步骤（3）处理得到的鱼皮以1:10重量比加入蒸馏水，调节pH至7.0，加入鱼皮重量1%中性蛋白酶，在45℃下保温搅拌5h，然后用浓度2mol/L NaOH溶液调节pH为8.5，加入鱼皮重量2%碱性蛋白酶，在45℃下保温搅拌5h得酶解液，将酶解液加热至95℃，保温10 min灭酶活；
（5）胶原蛋白盐析：将步骤（4）所得酶解液在温度0℃，离心力3,000×g下离心20 min收集上清液，向上清液中缓慢加入NaCl盐析，NaCl的加入量为至上清液中NaCl的浓度为0.8mol/L，在温度0℃下，搅拌过夜得盐析液；
（6）胶原蛋白收集：将步骤（5）所得盐析液在0℃，离心力5,000×g下离心20 min得沉淀为胶原蛋白粗品，上清液取出用于提取硫酸皮肤素；
（7）胶原蛋白透析和冻干：向步骤（6）所得胶原蛋白粗品中加入浓度0.4mol/L 的醋酸溶液复溶，然后先使用浓度0.1 mol/L的醋酸溶液作为透析外液进行透析24 h，再使用蒸馏水作为透析外液透析36 h，冷冻干燥后即得胶原蛋白成品；
（8）硫酸皮肤素糖苷键保护：向步骤（6）离心所得上清液加入NaOH和NaBH4至终浓度分别为0.2 mol/L和0.15mol/L，于35℃下水浴反应18 h，离心取上清液，用HCl调上清液pH至6.5；
（9）硫酸皮肤素沉淀：向步骤（8）所得上清液加入3倍体积的无水乙醇，于0℃静置18小时，离心力4,000×g下离心20 min收集沉淀；
（10）硫酸皮肤素纯化：向步骤（9）所得沉淀以1：20重量比加水充分溶解，离心去除不溶成分，水溶液用10,000 Da的透析袋透析除去小分子物质，冷冻干燥得到纯化的硫酸皮肤素。
实施例2
（1）鱼皮处理：新鲜的鳕鱼鱼皮经清水冲洗干净后，再用蒸馏水冲洗3遍，捣碎后备用；
（2）鱼皮除杂蛋白：步骤（1）捣碎的鱼皮与浓度为0.15mol/L的NaOH溶液以1:15重量比混合，磁力搅拌器搅拌36 h，期间每6 h更换NaOH溶液1次，用蒸馏水洗至中性；
（3）鱼皮除脂肪：步骤（2）处理得到的鱼皮以1:20重量比加入质量浓度15%的丁醇溶液，搅拌浸泡24 h，蒸馏水冲洗除尽丁醇；
（4）鱼皮酶解：步骤（3）处理得到的鱼皮以1:15重量比加入蒸馏水，调节pH至7.5，加入鱼皮重量2%中性蛋白酶，在55℃下保温搅拌3h，然后用浓度2.5mol/L NaOH溶液调节pH为9.0，加入鱼皮重量1%碱性蛋白酶，在55℃下保温搅拌3h得酶解液，将酶解液加热至100℃，保温5 min灭酶活；
（5）胶原蛋白盐析：将步骤（4）所得酶解液在温度4℃，离心力4,000×g下离心15 min收集上清液，向上清液中缓慢加入NaCl盐析，NaCl的加入量为至上清液中NaCl的浓度为1.2mol/L，在温度4℃下，搅拌过夜得盐析液；
（6）胶原蛋白收集：将步骤（5）所得盐析液在4℃，离心力6,000×g下离心15 min得沉淀为胶原蛋白粗品，上清液取出用于提取硫酸皮肤素；
（7）胶原蛋白透析和冻干：向步骤（6）所得胶原蛋白粗品中加入浓度0.5 mol/L 的醋酸溶液复溶，然后先使用浓度0.2 mol/L的醋酸溶液作为透析外液进行透析36 h，再使用蒸馏水作为透析外液透析36 h，冷冻干燥后即得胶原蛋白成品；
（8）硫酸皮肤素糖苷键保护：向步骤（6）离心所得上清液加入NaOH和NaBH4至终浓度分别为0.4 mol/L和0.2mol/L，于45℃下水浴反应15 h，离心取上清液，用HCl调上清液pH至7.0；
（9）硫酸皮肤素沉淀：向步骤（8）所得上清液加入4倍体积的无水乙醇，于4℃静置24小时，离心力6,000×g下离心15 min收集沉淀；
（10）硫酸皮肤素纯化：向步骤（9）所得沉淀以1：30重量比加水充分溶解，离心去除不溶成分，水溶液用12,000 Da的透析袋透析除去小分子物质，冷冻干燥得到纯化的硫酸皮肤素。
实施例3
（1）鱼皮处理：冷冻的金枪鱼鱼皮经清水冲洗干净后，再用蒸馏水冲洗3遍，捣碎后备用；
（2）鱼皮除杂蛋白：步骤（1）捣碎的鱼皮与浓度为0.12mol/L的NaOH溶液以1:12重量比混合，磁力搅拌器搅拌30 h，期间每6 h更换NaOH溶液1次，用蒸馏水洗至中性；
（3）鱼皮除脂肪：步骤（2）处理得到的鱼皮以1:18重量比加入质量浓度12%的丁醇溶液，搅拌浸泡20 h，蒸馏水冲洗除尽丁醇；
（4）鱼皮酶解：步骤（3）处理得到的鱼皮以1:12重量比加入蒸馏水，调节pH至7.2，加入鱼皮重量1.5%中性蛋白酶，在50℃下保温搅拌4h，然后用浓度2.2mol/L NaOH溶液调节pH为9.0，加入鱼皮重量1.5%碱性蛋白酶，在50℃下保温搅拌4h得酶解液，将酶解液加热至100℃，保温8 min灭酶活；
（5）胶原蛋白盐析：将步骤（4）所得酶解液在温度4℃，离心力3500×g下离心18 min收集上清液，向上清液中缓慢加入NaCl盐析，NaCl的加入量为至上清液中NaCl的浓度为1.0mol/L，在温度4℃下，搅拌过夜得盐析液；
（6）胶原蛋白收集：将步骤（5）所得盐析液在4℃，离心力6000×g下离心18 min得沉淀为胶原蛋白粗品，上清液取出用于提取硫酸皮肤素；
（7）胶原蛋白透析和冻干：向步骤（6）所得胶原蛋白粗品中加入浓度0.45 mol/L 的醋酸溶液复溶，然后先使用浓度0.15 mol/L的醋酸溶液作为透析外液进行透析30 h，再使用蒸馏水作为透析外液透析30h，冷冻干燥后即得胶原蛋白成品；
（8）硫酸皮肤素糖苷键保护：向步骤（6）离心所得上清液加入NaOH和NaBH4至终浓度分别为0.3 mol/L和0.18mol/L，于40℃下水浴反应16 h，离心取上清液，用HCl调上清液pH至7.0；
（9）硫酸皮肤素沉淀：向步骤（8）所得上清液加入4倍体积的无水乙醇，于0℃静置20小时，离心力5,000×g下离心18 min收集沉淀；
（10）硫酸皮肤素纯化：向步骤（9）所得沉淀以1：25重量比加水充分溶解，离心去除不溶成分，水溶液用11,000 Da的透析袋透析除去小分子物质，冷冻干燥得到纯化的硫酸皮肤素。
本发明提取的胶原蛋白产品为白色粉末，无腥味，得率为18.4%-21.3%（鱼皮干品重量计），纯度为93.1-96.7%。对提取的胶原蛋白的理化性质研究表明，其水分含量为8.2%-9.4%，热变性温度36.7-41.5℃，甘氨酸含量占所有氨基酸总数的35.8%-43.4%， 亚氨酸含量为18.2%-21.9%，电泳显示提取的胶原蛋白为典型的Ⅰ型胶原蛋白。
提取的硫酸皮肤素产品为灰白色粉末，无腥味，得率为3.4%-5.3%（鱼皮干品重量计），纯度为73.1-78.7%。对提取的硫酸皮肤素的理化性质研究表明，其水分含量为8.7%-10.4%，氨基己糖含量为34.3-36.8%，己糖醛酸含量为25.7-29.7%，硫酸基含量为17.2-19.9%，硫酸基与梭酸基的比值为0.96-1.14。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
Claims (1)
1.一种海洋鱼类鱼皮的综合利用工艺，其特征在于：所述的综合利用工艺包括如下步骤：
（1）鱼皮处理：新鲜或冷冻鱼皮经清水冲洗干净后，再用蒸馏水冲洗2-3遍，捣碎后备用；鱼皮选择鮟鱇鱼、鳕鱼、金枪鱼的鱼皮中的一种；
（2）鱼皮除杂蛋白：步骤（1）捣碎的鱼皮与 NaOH溶液以1:10-15重量比混合，磁力搅拌器搅拌24-36 h，期间每6 h更换NaOH溶液1次，用蒸馏水洗至中性；所述的NaOH溶液的浓度为0.1 mol/L-0.15mol/L；
（3）鱼皮除脂肪：步骤（2）处理得到的鱼皮以1:15-20重量比加入质量浓度10%-15%的丁醇溶液，搅拌浸泡18-24 h，蒸馏水冲洗除尽丁醇；
（4）鱼皮酶解：步骤（3）处理得到的鱼皮以1:10-15重量比加入蒸馏水，调节pH至7.0-7.5，加入鱼皮重量1%-2%中性蛋白酶，在45-55℃下保温搅拌3-5h，然后用浓度2-2.5mol/L NaOH溶液调节pH为8.5-9.0，加入鱼皮重量1%-2%碱性蛋白酶，在45-55℃下保温搅拌3-5h得酶解液，将酶解液加热至95-100℃，保温5-10 min灭酶活；
（5）胶原蛋白盐析：将步骤（4）所得酶解液在温度0-4℃，离心15-20 min收集上清液，向上清液中缓慢加入NaCl盐析，在温度0-4℃下，搅拌过夜得盐析液；NaCl的加入量为至上清液中NaCl的浓度为0.8-1.2mol/L；所述的离心的离心力为3,000-4,000×g；
（6）胶原蛋白收集：将步骤（5）所得盐析液在0-4℃，离心15-20 min得沉淀为胶原蛋白粗品，上清液取出用于提取硫酸皮肤素；所述的离心的离心力为5,000-6,000×g；
（7）胶原蛋白透析和冻干：向步骤（6）所得胶原蛋白粗品中加入浓度0.4-0.5 mol/L 的醋酸溶液复溶，然后先使用浓度0.1-0.2 mol/L的醋酸溶液作为透析外液进行透析24-36 h，再使用蒸馏水作为透析外液透析24-36 h，冷冻干燥后即得胶原蛋白成品；
（8）硫酸皮肤素糖苷键保护：向步骤（6）离心所得上清液加入NaOH和NaBH4至终浓度分别为0.2-0.4 mol/L和0.15-0.2mol/L，于35-45℃下水浴反应15-18 h，离心取上清液，用HCl调上清液pH至6.5-7.0；
（9）硫酸皮肤素沉淀：向步骤（8）所得上清液加入3-4倍体积的无水乙醇，于0-4℃静置18-24小时，离心15-20 min收集沉淀；所述的离心的离心力为4,000-6,000×g；
（10）硫酸皮肤素纯化：向步骤（9）所得沉淀以1：20-30重量比加水充分溶解，离心去除不溶成分，水溶液用10,000-12,000 Da的透析袋透析除去小分子物质，冷冻干燥得到纯化的硫酸皮肤素。
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