Page 42 - 《精细化工》2022年第9期
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·1760·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 39 卷


                                                               解过度进而影响成品品质。使用 NaOH 与 Ca(OH) 2
                                                               进行碱处理的时间比酸处理长，一般在几天到几周，
                                                               时间不等。韩玮等        [36] 对罗非鱼鱼皮采用 4 种不同的
                                                               提取方法进行提取，得到了相似的结果，即碱法提
                                                               取到的胶原蛋白纯度低，效果差。所以，工业上碱
                                                               处理多作为预处理方式与酶法进行联用提取。
                                                               3.3   酶法提取
                                                                   胶原蛋白分子中的赖氨酸、羟赖氨酸、脯氨酸、

                                                               羟脯氨酸所形成的氢键是维持胶原蛋白稳定的重要
               图 2   水产品副产物胶原蛋白提取工艺流程示意图                       的分子间作用力，蛋白酶的水解作用在保证胶原蛋
            Fig. 2    Schematic diagram of collagen extraction process
                   of by-products of aquatic products          白三螺旋结构稳定的前提下，使肽链展开，使氨基酸
                                                               更易溶于提取介质，在提高胶原蛋白得率                  [37] 的同时，
            3.1   酸法提取
                                                               也减少了酸、碱法提取胶原蛋白所导致的环境污染。
                 动物结缔组织具有交联性，经稀酸处理后，发
                                                                   目前，酶法提取胶原蛋白的方式分为两种：单
            生部分水解，既降低了胶原蛋白的交联程度也保持                             一酶法或复合酶法。酶法提取需要考虑原料酶的来
            了胶原蛋白单链的完整性            [31] 。原料被浸泡在酸性溶
                                                               源，不同来源的酶会对胶原蛋白的品质造成影响。
            液中，胶原被稀酸溶液渗透，使体积膨胀到初始体
                                                               BENJAKUL 等    [38] 从鲷鱼内脏和猪胃中分别提取到
            积的 2~3 倍，从而导致分子间和分子内非共价键的                          胃蛋白酶，同时对鲷鱼鱼皮胶原蛋白进行提取后发
            断裂。由于胶原蛋白呈三维纤维状结构，酸性溶液
                                                               现：鲷鱼胃蛋白酶提取得到的胶原蛋白产量较高，
            增加了原胶原蛋白分子之间的排斥力，破坏胶原蛋
            白分子间的离子键与 Schiff 键，酸性溶液中大量的                        两种胃蛋白酶提取得到的胶原蛋白热稳定性相似，
              +
            H 帮助水分子进入胶原纤维，使原料中蛋白分子出                            但溶解度差别较大，利用鲷鱼皮肤制成的蛋白酶溶
                                                               解度更大，这说明鲷鱼皮胶原蛋白在自身蛋白酶的
            现足够的溶胀，在保证胶原结构完整的前提下促进
            胶原蛋白的溶解        [31] 。同时，在小鼠胶原蛋白动力特                 处理下具有较弱的键组成，更易于和其余组分结合，
                                                               但由于从鲷鱼内脏提取蛋白酶费时费力，工业上一
            性的研究中发现，通过乙酸提取的胶原蛋白溶液具
                                                               般采用成本较低的猪胃蛋白酶进行提取。
            有较高的特性黏度（溶剂效率的量度：特性黏度值
            越大，表明聚合物与溶剂分子结合能力越强）                      [32] 。       表 2 列举了水产品副产物酶法提取工艺与胶原
                                                               蛋白得率。对于同一原料，在优化提取工艺后，单
            为了解胶原分子和酸性溶剂之间的相互作用，
            YANG 等   [33] 研究了胶原溶液与乙酸浓度的函数流变                    一酶解提取到的胶原蛋白得率较酸法多                  [37] 。复合酶
            行为。所有样品在稳定剪切实验下均表现出剪切变                             解蛋白得率均优于单一酶解，复合酶能降低胶原蛋
            稀行为。即随着乙酸浓度的增加，胶原蛋白的流动                             白分子量，实现对胶原蛋白的多位点分解，使酶解
            能力与其呈现正相关。因此，乙酸凭借优秀的蛋白                             产物的水解度、底物转化率更高，水解时间更短。
            溶解性被广泛应用在水产品胶原蛋白提取中。表 2                            同时，水产品副产物在酶解过程中由于疏水氨基酸含
            列举了水产品副产物酸法提取工艺与胶原蛋白得                              量较高，造成的酶解液的苦味、腥味较重等结果不利
            率。从表 2 可以看出，对于水产品而言，乙酸提取                           于后续胶原产品的开发          [39] 。通过风味蛋白酶的复配添
            并不是唯一的工艺选择。柠檬酸提取的蜥蜴鱼鱼骨                             加，能够更好地避免由单一酶解所造成的胶原蛋白风
            胶原蛋白，与乙酸相比，蛋白结构并无明显差异，                             味劣变问题。
            但具有较高的蛋白得率           [34] 。                            表 3 列举了目前市面上主流提取方式对胶原蛋
                 由于酸介质在废液排放阶段需要投入更多的成                          白得率以及性质的影响。不同提取方式最直观的差
            本来避免水体环境的污染，酸法提取已不作为商业提                            异表现在胶原蛋白得率上，酶、酸的种类是造成得
            取蛋白的首选。但酸在胶原蛋白的提取上具有其他介                            率不同的主要原因。针对同一原料，酸、酶可能会
            质不具备的优势，需要其作为辅助手段参与蛋白提取。                           导致提取的蛋白类型不同，并且肽链强度会发生变
            3.2   碱法提取                                         化，具体表现在与金属离子螯合率、抗氧化、热变
                 碱法提取是利用强碱或强碱盐，如 NaOH、                         性温度等指标上。针对酸法与酶法提取得率的差异，
            Na 2 CO 3 等破坏胶原蛋白螺旋结构，再通过浸泡、冲                      胶原蛋白的 N 端和 C 端两端的端肽区是一种非螺旋
            洗、离心等步骤提取胶原蛋白。碱法破坏性较强，                             部分的交联结构       [51] ，这种交联结构限制了胶原蛋白
            在提取过程中会造成胶原蛋白中含有羟基、疏基的                             在无蛋白酶的情况下在酸介质中的溶解度。在这种
            氨基酸不稳定，碱液浓度、提取时间控制不当会导                             情况下，经过蛋白酶特异性地切割端肽，能够得到
            致样品蛋白变性、氨基酸被破坏、性能变差                     [35] ，水    较高的蛋白得率       [52] 。
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