CN109503707A - 一种提高鱼皮明胶品性的方法 - Google Patents

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陈雪岚
黄明珠
涂宗财
李双
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    • C07K14/435—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

本发明公开了一种提高鱼皮明胶品性的方法。利用脯氨酸羟基化酶(L‑proline cis‑4‑hydroxylase，P4H)对鱼皮明胶进行改性，从而提高明胶的品性以扩大其在市场的应用范围。

Description

一种提高鱼皮明胶品性的方法
技术领域
本发明涉及利用脯氨酸羟基化酶(L-proline cis-4-hydroxylase，P4H)对鱼皮明胶进行改性，从而提高其品性的方法。
背景技术
明胶是一种生物高聚物，常从动物结缔组织中提取制备。因明胶具有独特的功能特性，可作为胶凝剂、增稠剂、发泡剂及稳定剂等而广泛应用于食品、医药、化妆品等行业。目前，工业上应用的明胶大部分来源于哺乳动物，如猪皮、牛皮、猪骨、牛骨等；但近年疯牛病和口蹄病等哺乳动物传染疾病的肆意传播，导致哺乳动物明胶的安全性受到广大消费者的普遍质疑；另因宗教信仰等原因使得哺乳动物明胶在某些食品中的应用亦受到一定限制。因此开发非哺乳动物来源的明胶具有重要的现实意义。
我国是淡水水产品养殖大国，淡水水产品产量居世界第一，淡水水产品消耗量呈现逐年增长趋势，为提高其附加值，尤其是提高废弃鱼皮的再利用，开发非哺乳动物的明胶以满足社会需求的研究受到关注。与哺乳动物来源的明胶相比，鱼皮明胶中的亚氨基酸—羟脯氨酸含量相对偏低，导致其没有足够的羟基与水形成氢键来稳定明胶的三联体螺旋结构，使其明胶品性不及哺乳动物明胶。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种提高鱼皮明胶品性的方法，利用P4H对鱼皮明胶进行改性，使鱼皮明胶品性得到提升。
本发明实现目的的技术方案如下。
一种提高鱼皮明胶品性的方法，包括以下步骤：
(1)将鱼皮明胶溶解于缓冲液中，恒温搅拌；
(2)向步骤(1)的溶液中加入P4H，并加入所需的其他物质，混匀后在一定温度下反应一段时间，最后灭活，得到改性的鱼皮明胶。
所述的P4H可以来源于任何微生物用于鱼皮明胶品性的改善，所述的鱼皮明胶可来源于淡水鱼也可来源于海鱼。
在步骤(1)中，缓冲液可以是MES缓冲液、磷酸钾缓冲液、Tris缓冲液或乙酸缓冲液。优选缓冲液是pH为5.5、浓度为0.02mol/L的Tris/HCl缓冲液。恒温搅拌在55℃条件下进行，搅拌1h。
在步骤(2)中，所需的其他物质可以是α-酮戊二酸、L-抗坏血酸和FeSO4·7H20。优选地，加入的α-酮戊二酸的终浓度为40mmol/L，加入的L-抗坏血酸的终浓度为8mmol/L，加入的FeSO4·7H20的终浓度为4mmol/L。反应温度为20～50℃，优选为26℃。反应时间优选为30min。灭活在100℃下进行，灭活5min。
本发明的技术效果是：本发明采用脯氨酸羟基化酶(L-proline cis-4-hydroxylase，P4H)催化鱼皮明胶中的脯氨酸转化为羟脯氨酸以改善其明胶品性，为市场提供改性鱼皮明胶产品，实现废弃物鱼皮的高值化利用。
附图说明
图1为不同温度对P4H酶活性的影响的示意图。在图1中，温度分别设置为20、26、28、30、32、34、40及50℃。
图2为不同pH值对P4H酶活性的影响的示意图。在图2中，pH值分别设置为4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5和8的乙酸缓冲液。
图3为不同缓冲液对P4H酶活性的影响的示意图。在图3中，缓冲液分别为MES缓冲液、磷酸钾缓冲液、Tris缓冲液、乙酸缓冲液。
具体实施方式
下面将结合附图1-3和实施例1-2详细说明本发明所具有的有益效果，旨在帮助阅读者更好地理解本发明的实质，但不能对本发明的实施和保护范围构成任何限定。
实施例1
以脯氨酸转化为羟脯氨酸的反应来对P4H催化最佳反应条件进行研究，包括以下步骤：
(1)确定P4H的最佳反应pH：250μL含有终浓度为20mmol/L的脯氨酸、终浓度为40mmol/L的α-酮戊二酸、终浓度为4mmol/L的硫酸亚铁、终浓度为8mmol/L的维生素C的反应体系设置在不同的pH值(具体见图2)的乙酸钠缓冲液中，确定最佳的反应pH值为5.5。
(2)确定最佳的反应温度：在最佳pH值条件下，将反应体系置于不同的温度(具体见图1)中反应，确定最佳的温度为26℃。
(3)确定最佳的缓冲液：在最佳pH和最佳温度的条件下，考察不同缓冲液(见图3)对P4H催化的影响，确定Tris缓冲液为最佳缓冲液。以以上最优条件作为P4H催化鱼皮明胶中脯氨酸转化为羟脯氨酸的反应条件。
实施例2
采用P4H对鱼皮明胶(fish gelatin，FG)进行改性，改性方法包括以下步骤：
(1)将购买的草鱼FG置于55℃水浴锅pH为5.5的0.02mol/L Tris/HCl缓冲液中溶解制备成10％(w/v)母液，恒温100rpm搅拌1h。
(2)向FG溶液中分别加入0、10、15、20、25、30％(w/v)纯化的P4H酶，同时加入反应所需的其他物质至其终浓度分别为40mmol/Lα-酮戊二酸、8mmol/L L-抗坏血酸和4mmol/LFeSO4·7H20，使鱼皮明胶的终浓度为6.67％(w/v)，混匀后于26℃充分反应30min，最后于100℃灭活5min。
(3)将上述反应液进行凝胶强度测定分析、质构特性分析(texture profileanalysis，TPA)、熔融温度及氨基酸含量分析等。结果表1显示，P4H可提高FG的凝胶强度，且凝胶强度随着P4H添加浓度的提高而增加；TPA的结果见表2，从表中可以看到P4H对FG性质的改变是显著的；对FG的凝胶温度和融胶温度的影响也是显著的，P4H作用后FG的凝胶温度从16.50℃最高上升到20.32℃，融胶温度由23.45℃最高上升到27.03℃；P4H催化脯氨酸生成4-羟基脯氨酸，用其对FG进行改性后其脯氨酸和羟脯氨酸的含量会发生变化，采用HPLC方法检测经25％的P4H改性的FG，发现脯氨酸的含量由8.20下降至6.95，羟脯氨酸的含量由11.27增加至12.52。以上结果说明P4H可以将FG中的脯氨酸催化为4-羟基脯氨酸，从而影响FG的凝胶强度、TPA及凝胶温度和熔融温度等品性。
表1 P4H对鱼明胶凝胶强度的影响
a-c：同一行中不同的小写字母表示具有显著性差异(p<0.05)
表2 P4H对鱼明胶质构特性的影响
a-b：同一列中不同的小写字母表示具有显著性差异(p<0.05)
目前在国内外，还未见采用P4H对鱼皮明胶进行改性，以提高其品性的报道。本发明在前期工作的基础上，将P4H用于改造FG，成功地使明胶品性发生显著改善。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种提高鱼皮明胶品性的方法，包括以下步骤：
(1)将鱼皮明胶溶解于缓冲液中，恒温搅拌；
(2)向步骤(1)的溶液中加入P4H，并加入所需的其他物质，混匀后在一定温度下反应一段时间，最后灭活，得到改性的鱼皮明胶。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤(1)中，缓冲液是MES缓冲液、磷酸钾缓冲液、Tris缓冲液或乙酸缓冲液。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：缓冲液是pH为5.5、浓度为0.02mol/L的Tris/HCl缓冲液。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤(1)中，恒温搅拌在55℃条件下进行，搅拌1h。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤(2)中，所需的其他物质是α-酮戊二酸、L-抗坏血酸和FeSO4·7H2O。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：加入的α-酮戊二酸的终浓度为40mmol/L，加入的L-抗坏血酸的终浓度为8mmol/L，加入的FeSO4·7H2O的终浓度为4mmol/L。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤(2)中，反应温度为20～50℃，反应时间为30min。灭活在100℃下进行，灭活5min。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：反应温度为26℃。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤(2)中，灭活在100℃下进行，灭活5min。
10.一种改性的鱼皮明胶，其特征在于：由权利要求1～9任一权利要求所述的方法得到。
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Non-Patent Citations (2)

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Title
JOHN A. M. RAMSHAW等: "Collagens as biomaterials", 《JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE: MATERIALS IN MEDICINE VOLUME》 *
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