Page 41 - 《精细化工》2022年第9期

第 9 期 黄可承，等: 水产品副产物胶原蛋白制备方法及应用 ·1759·

表 1 水产品胶原蛋白来源及类型 3 胶原蛋白提取方法
Table 1 Sources and types of collagen in aquatic products
来源 胶原蛋白类型 组织部位 参考文献 胶原蛋白的提取效率取决于两大因素：原料的
鲶鱼 Ⅰ型 表皮 [11] 预处理和提取方法的选择。脂类、色素、非胶原蛋
鳗鱼 Ⅰ型 表皮 [12] 白、灰分杂质存在于各种水产品副产物中影响提取
大西洋鳕鱼 Ⅰ型 鱼鳔 [13] 后胶原蛋白的纯度 [10] 。通常在原料经过切割分组后，
中华鳖 Ⅰ型 肌肉、裙边 [14] 进行物理或温和化学预处理，以提高提取效率并去
大鲵 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型 鱼骨 [15] 除非胶原物质。
水母 Ⅱ型 口器 [16] 针对鱼皮等软组织原料，常用酸、碱进行预处
鲟鱼 Ⅱ型 软骨 [17] 理，而骨和鳞等含有大量矿物质的原料，在提取前
巨型鱿鱼 Ⅰ、Ⅳ型 表皮 [18] 需用乙二胺四乙酸（EDTA）和盐酸来完成脱盐过
软珊瑚 Ⅰ、Ⅱ型 组织 [19] 程 [10] 。预处理试剂的选取往往会影响终产品的种
类。在对鲤鱼鱼皮胶原蛋白的研究中发现，氯化物
水生动物表皮被认为是胶原蛋白含量最高的部 预处理得到的羟脯氨酸含量高于酸法和碱法，胶原
分，对鱼类而言，鱼皮通常含有高纯度（约 70%） 蛋白肽含量增长明显。对于明胶而言，氯化物具有
的Ⅰ型胶原蛋白 [11-12] 。鱼鳞作为鱼类加工中产量最 更强的肽链聚合能力，对于小分子肽与明胶的提取
大的废料，从中获得的胶原蛋白也具有典型的Ⅰ型 具有更好的效果，但对大分子蛋白的提取不友好 [25] 。
胶原蛋白的特征 [20] 。鱼骨中的Ⅱ型胶原蛋白含量丰 为提高胶原产物提取效率，除了通过酸、碱、
富，但原料存在质构硬、灰分含量多等问题 [15] ，需 盐等预处理方式，研究人员也着手研究物理、生物
要从前处理以及提取方法上降低提取难度，才能有 预处理对胶原产物提取效率的影响。经过发酵处理
效提升鱼骨原料胶原蛋白的提取效率。 后的罗非鱼皮，胶原蛋白产量提升了 0.5%，蛋白分
不同产品的同种副产物胶原蛋白性质存在差 子的热变性温度也有一定程度的提升 [26] 。在探究预
异。在硬骨鱼和软骨鱼鱼皮胶原蛋白的对比研究中 处理对胶原蛋白损失程度的研究中，生物酶在保证
发现，不同种类鱼皮提取得到的胶原蛋白均为Ⅰ型 较高的脂肪清除率外，极大程度地降低了原料中胶
成纤维蛋白，但电泳条带结果显示软骨鱼鱼皮胶原 原蛋白的流失 [27] 。WAN 等 [28] 研究表明，超声波与
蛋白中 α 2 链含量略低于硬骨鱼皮，并且两者胶原蛋 热的参与能使肉类胶原纤维变柔软。在对大鲵皮胶
白溶解度的差异与所含亚基链的含量与强度密切相 原蛋白的提取中 [29] ，超声破碎能有效破坏大鲵表皮
关 [21] 。同属头足类的章鱼与巨型鱿鱼触手中的胶原 细胞，使溶液能够与内部组织充分接触，达到提高
蛋白均具有Ⅱ型胶原蛋白特征，但巨型鱿鱼胶原蛋 提取效率的目的，超声辅助处理增大了鲵皮表面结
白热变性温度达到 117 ℃，远高于章鱼胶原蛋白 [22] ， 构的孔隙度，有助于胶原蛋白溶出；超声处理使鲵
这是因为巨型鱿鱼中还存在与Ⅱ型胶原蛋白不同的 皮胶原蛋白的二级结构组成发生了改变，空间网状
另一种类型的胶原蛋白，才会导致蛋白变性温度发 结构、亚基组成和三螺旋结构则无明显变化。另外，
生改变。胶原蛋白凝胶性能的研究指出，α 1 与 α 2 链 科学家在超声波辅助提取水母胶原蛋白的研究中也
比值与胶原蛋白储能模量呈正相关 [23] ，说明硬骨鱼 得到了相似的结论，经过超声处理后样品的胶原蛋
与软骨鱼、章鱼与巨型鱿鱼胶原蛋白性质的差别与 白得率是未经超声处理的 5~7 倍 [16] 。由此可见，水
蛋白亚基密切相关。而蓝鳍金枪鱼皮胶原蛋白研究 产品原料预处理工艺的选择会极大程度影响胶原蛋
显示，虽然其蛋白一级结构与鲑鱼几乎相同，但在 白甚至胶原蛋白水解产物（明胶）的产量及性质，
蛋白的抗体表现上却有明显差异 [24] 。 需要根据目标产物特性选择合适的预处理工艺。
水产品原料不同决定了胶原蛋白组成成分的差 合理的预处理能够降低后续胶原蛋白的提取难
异，包括氨基酸含量、亚基、结构域等，在一定程 度，提升胶原蛋白的提取效率。水产品副产物胶原
度上体现胶原蛋白性质的差异（热稳定性、蛋白凝 蛋白提取流程示意图如图 2 所示。目前，水产品胶
胶强度、蛋白结构），但是这并不代表胶原蛋白的诸 原蛋白主要提取方法可分为：酸法、碱法、酶法 3
多特性均由蛋白来源与组成成分决定，即使是一级 类 [30] 。随着水产品副产物原料的不断开发与研究，
结构相同的同类型胶原蛋白，它们在对同一抗体的 以这 3 类方法为主的复合提取法，如：酸-酶复合提
反应性上依旧存在差异。因此，对于不同来源的胶 取、酶-碱复合提取等，在简化工艺、提高效率方面
原蛋白的相同点与特异性还需进行深入的探究。 提供了宝贵的实践经验。