马面鲀鱼皮胶原结构、功能及流变性能的研究

来源 :福建农林大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:xinwang01
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胶原是一种主要存在于动物皮肤、肌键、韧带及其他结缔组织中的重要的结构蛋白。胶原因具有良好的生物降解性、止血性、低免疫原性等优点,逐渐成为了一种新兴产业。每年胶原的市场需求量高达二十万吨,胶原产品的销售额达到2-10亿美元,具有巨大的发展潜力与市场前景。近年来,疯牛病、禽流感、猪瘟等传染病的爆发,引发了人们对使用陆源胶原的担忧,使海洋源胶原成为了近年来众多学者的研究热点。本文以马面鲀(Navodon Septentrionalis)鱼皮为研究对象,用酸提取协同盐析透析集成技术制备胶原,鉴定其结构,并分析其功能特性和流变性能。在此基础上,探究p H和温度对马面鲀鱼皮胶原微观结构、功能特性和流变性能的影响,阐释p H、温度诱导下三者的变化规律。主要实验结果如下:1)以马面鲀鱼皮为研究对象,制备马面鲀鱼皮胶原。实验结果表明,马面鲀鱼皮胶原得率为14.8%(湿重),优于于深水鲷鱼皮胶原、罗非鱼皮胶原、西班牙鲭鱼皮胶原。SDS-PAGE电泳实验结果表明,马面鲀鱼皮胶原为典型的I型胶原。紫外光谱、红外光谱、圆二色谱和X射线衍射实验结果表明,制备的胶原保持胶原特有的三螺旋结构,没有变性。水接触角实验结果表明,马面鲀鱼皮胶原的水接触角为(70.18±3.32)°,亲水性较强。胶原的乳化性为234.09 m~2/g,乳化稳定性为50.67 min。胶原的起泡性为17.8%,泡沫稳定性为55.06%。胶原持水性为22.56±2.77 g/g,其持水性优于鸡爪胶原(1.90±0.10 g/g)、猪皮胶原(0.21±0.03 g/g)、红鲷鱼明胶(1.98±0.03g/g)、石斑鱼骨明胶(2.48±0.04 g/g)。此外,胶原吸油性为13.69±0.05g/g,其吸油性优于鸡爪胶原(5.30±0.3 g/g)、木瓜种子蛋白(10.77±0.33g/g)。胶原的流变性能的实验结果表明,马面鲀鱼皮胶原的弹性模量(G’)、粘性模量(G")、复数黏度(η*)随着浓度的增大而增大。随着浓度的提高,胶原溶液的G’、G"均提高了一到三个数量级,说明浓度对胶原溶液的G’、G"的影响十分显著。故,马面鲀鱼皮是一种制备胶原的良好材料,马面鲀鱼皮胶原可以作为陆源胶原的替代材料,应用于食品、化妆品、生物医学工程等领域,进而实现低值资源高值化利用。2)考察不同p H对马面鲀鱼皮胶原结构、功能及流变性能的影响。胶原的Zeta电位实验结果表明,马面鲀鱼皮胶原的等电点为7.83。胶原的接触角实验结果表明,马面鲀鱼皮胶原在p H为7.83时接触角达到最大值(83.12±3.69)°。胶原功能特性实验结果表明,乳化性和乳化稳定性、起泡性和泡沫稳定性随着p H的增大均呈现先减小后增大的趋势,且都在p H为7.83处达到最低值。傅里叶红外光谱结果表明,随着p H增大,马面鲀鱼皮胶原的酰胺I带先蓝移再红移,胶原中α-螺旋降低、β-转角降低、β-折叠增加、无规则卷曲增加,并且随p H的增加胶原分子中的氢键断裂数量增多。流变性能的研究表明,胶原溶液的G’、G"和η*随着p H的增大而增大,G’和G"的增长幅度随p H的增大而减小,不同p H诱导的胶原溶液均表现出剪切变稀现象,p H对胶原流变性能影响的流变曲线均能很好的和Herschel-Bulkley模型进行拟合,拟合程度(R~2>0.9)。通过研究p H对胶原功能特性、二级结构和流变性能的影响,可以为胶原及胶原基产品的加工生产应用提供一定理论指导和技术支持。3)考察不同温度对马面鲀鱼皮胶原结构、功能特性及流变性能的影响。热稳定性结果表明,马面鲀鱼皮胶原Ts值为83.83℃,Td值为27.13℃,Td高于太平洋鳕鱼胶原(14.5℃)。电泳结果表明20℃和27℃下的胶原没有变性,胶原的二聚体和三聚体含量随着温度的升高而降低。接触角结果表明,胶原接触角随着温度的增大而增大,从(64.45±1.09)°增加到(75.3±3.18)°。马面鲀鱼皮胶原的乳化性、乳化稳定性、起泡性和泡沫稳定性均随温度的增大而减小。傅里叶红外光谱结果表明,随着温度的增加,马面鲀鱼皮胶原的α-螺旋逐渐转变为无规则卷曲;胶原的β-转角和β-折叠的变化呈现先减小后增大再减小的趋势。流变性能结果表明,在不同温度诱导后的马面鲀鱼皮胶原溶液均为假塑性流体。Herschel-Bulkley模型可以用于模拟不同温度诱导后马面鲀鱼皮胶原稳态流变性能的变化规律。通过研究温度对胶原功能特性、二级结构和流变特性的影响,可以更好的了解温度对于胶原结构、表征和特性的影响,以便在生产加工过程中更好的控制温度以控制胶原及胶原基产品的性能和质量。
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