狹鱈魚皮膠原蛋白結(jié)構(gòu)和物理特性的研究.pdf

1、為了充分利用水產(chǎn)品加工廢棄物，本文以資源豐富并且資源集中的水產(chǎn)品加工下腳料-狹鱈魚魚皮為原料，研究其中膠原纖維的分布和形態(tài)，并采用先進(jìn)的分離技術(shù)和手段提取純化魚皮中的主要成分-膠原蛋白，主要進(jìn)行膠原蛋白分子結(jié)構(gòu)和物理特性的研究。 1．組織切片觀察發(fā)現(xiàn)狹鱈魚皮中主要含有膠原纖維，沒有觀察到肌纖維的存在，并且其類型主要為Ⅰ型膠原。膠原纖維表現(xiàn)周期性的明暗相間的條帶，但是纖維的直徑分布是不均勻的。 2．通過醋酸法提取了狹鱈魚皮

2、中的酸溶性膠原蛋白，經(jīng)分析確定其為Ⅰ型膠原蛋白，并較好地保持了螺旋結(jié)構(gòu)。但是，該膠原蛋白具有不同于哺乳動物膠原蛋白的熱穩(wěn)定性，其熱變性溫度和熱收縮溫度分別為24.6℃和47℃。 3．經(jīng)DEAE-52纖維素柱和Sephacryl S-300 HR凝膠柱層析，得到進(jìn)一步純化的狹鱈魚皮酸溶性膠原蛋白。該蛋白凍干樣品為絲狀纖維結(jié)構(gòu)，并較好地保持了三螺旋結(jié)構(gòu)，纖維中分子鏈之間的距離為1.18nm，螺旋結(jié)構(gòu)上相鄰氨基酸殘基之間的距離為0.2

3、7nm。經(jīng)肽質(zhì)量指紋圖譜分析發(fā)現(xiàn)狹鱈魚皮膠原蛋白與纖維堆囊菌So ce56的假定蛋白sce1263具有良好的同源性，肽段匹配度達(dá)31％。 4．不同濃度和不同溫度下的狹鱈魚皮膠原蛋白溶液的彈性模量G’和粘性模量G”均表現(xiàn)剪切頻率依賴性，并且高濃度的溶液中膠原蛋白分子間表現(xiàn)明顯的纏結(jié)現(xiàn)象；30℃的溶液中由于分子原有結(jié)構(gòu)的破壞，G’和G”交點對應(yīng)的頻率較其它溫度的高，而40℃和50℃的溶液中由于分子的聚集而表現(xiàn)明顯的纏結(jié)現(xiàn)象。通過對狹

4、鱈魚皮膠原蛋白功能特性的研究分析發(fā)現(xiàn)該膠原蛋白溶解度良好，乳化性稍差但是穩(wěn)定性較好。 5．狹鱈魚皮膠原蛋白在溶液中表現(xiàn)自聚集的特性，與樣品的質(zhì)量濃度、pH和離子強(qiáng)度密切相關(guān)。當(dāng)質(zhì)量濃度高于0.6g/L時，膠原蛋白表現(xiàn)明顯的聚集行為； pH7.2比較適合于膠原蛋白的聚集；而離子強(qiáng)度可延緩膠原蛋白的聚集，但當(dāng)NaCl濃度為30和60mmol/L時，較容易形成大的聚集體。 芘熒光探針法研究了狹鱈魚皮膠原蛋白的聚集行為，發(fā)現(xiàn)該膠

5、原蛋白的聚集特性表現(xiàn)明顯的濃度效應(yīng)，存在質(zhì)量濃度臨界點(即臨界聚集質(zhì)量濃度，CAMC)。通過芘熒光探針I(yè)1/I3值與溶液中膠原蛋白質(zhì)量濃度對數(shù)的關(guān)系，確定該膠原蛋白的CAMC為0.48g/L。通過測定膠原蛋白的聚集數(shù)(Nagg)發(fā)現(xiàn)，Nagg不是一定值，它隨著質(zhì)量濃度的變化而變化，在較低的膠原蛋白質(zhì)量濃度下，Nagg隨著質(zhì)量濃度的增加而明顯增加，當(dāng)質(zhì)量濃度達(dá)到1.2g/L時，Nagg增長緩慢。 此外，將芘熒光探針用來監(jiān)測膠原凝膠

6、的動態(tài)形成過程。在6.67％明膠溶液中，選用芘探針分子濃度為40μmol/L，以I1/13值的變化來表征凝膠的交聯(lián)情況。 6．天然植物多酚-沒食子酸和蘆丁用于狹鱈魚皮凝膠的交聯(lián)研究中。當(dāng)沒食子酸添加量為20mg/g gelatin時，凝膠的凝膠強(qiáng)度最大；而蘆丁添加量為8 mg/ggelatin時，凝膠強(qiáng)度達(dá)到最大，并且具有顯著性，但是二者對凝膠的凝膠點和溶膠點的影響均不顯著。6mg/g gelatin和8mg/g gelatin

7、的蘆丁均使凝膠的熱穩(wěn)定性明顯提高，熱收縮溫度增加了10℃，但是沒食子酸對凝膠的熱穩(wěn)定幾乎沒有影響。凝膠微觀結(jié)構(gòu)觀察發(fā)現(xiàn)沒食子酸和蘆丁均使凝膠發(fā)生了交聯(lián)，以蘆丁的交聯(lián)現(xiàn)象更為明顯。X-線衍射實驗表明，沒食子酸和蘆丁可與凝膠分子鏈發(fā)生相互作用。經(jīng)紅外光譜分析，沒食子酸和蘆丁主要與凝膠分子鏈中的C-N-C基團(tuán)和羧基發(fā)生相互作用。 沒食子酸和蘆丁對魚皮凝膠的溶脹性是有影響的。20和30mg/g gelatin的沒食子酸以及6和8mg/g

8、 gelatin的蘆丁均使凝膠的平衡溶脹度降低，以蘆丁的影響更為顯著。在凝膠溶脹初期，魚皮凝膠和20mg/g gelatin沒食子酸以及6和8mg/ggelatin蘆丁交聯(lián)的凝膠均表現(xiàn)非Fick擴(kuò)散過程，而30mg/g gelatin的沒食子酸交聯(lián)凝膠表現(xiàn)Fick擴(kuò)散過程。通過對整個溶脹過程動力學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，沒食子酸和蘆丁均使凝膠到達(dá)平衡溶脹的時間縮短，而蘆丁效果尤為明顯。無論是魚皮凝膠還是多酚交聯(lián)凝膠，在溶脹過程中均是凝膠高分子鏈的松弛