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随着人类生活水平的提高,近年来全球胶原行业呈现快速增长的趋势,现有的胶原原料和胶原产品无法满足消费者的需求。三文鱼占全球海产品供应的4.4%,且产量呈快速增长的趋势,三文鱼鱼肉是一种常见的高蛋白鱼类产品,备受市场青睐。而三文鱼鱼皮没有被充分利用,部分作为食用材料,部分作为废料弃用,造成大量浪费。故,本文以三文鱼鱼皮为研究对象,制备三文鱼鱼皮胶原,并以三文鱼鱼皮胶原为原料,从动力学水平考察环境因素对胶原自聚集的影响,从分子水平考察pH调控胶原壳聚糖自聚集体行为,并探讨了不同环境因素对聚集体形貌、粒径、微观结构、功能变化的影响。本研究旨为高附加值的胶原基产品开发提供新思路和理论支持。主要探究如下:(1)以三文鱼(Salmo salar)鱼皮为研究对象,制备胶原,实验结果表明:鱼皮胶原得率为22.6%(湿基重),三文鱼鱼皮胶原为典型Ⅰ型胶原,且保留了完整的三螺旋结构。胶原的热变性温度为22.3℃;鱼皮胶原乳化性为65.91-755.97m~2/g,高于牛皮胶原28.4 m~2/g-56.2 m~2/g和鲵肌浆蛋白0.6 m~2/g-3.38 m~2/g;乳化稳定性为3.50 min,高于蒙古牛骨胶原0.80 min和军曹鱼鱼皮胶原0.20 min,起泡性为16.56%-77.79%,高于酪蛋白3.95-10.15%和米糠浓缩蛋白5.2-10.03%;泡沫稳定性13.14%优于大鲵肌浆蛋白5%、牛皮胶原10%。持水性为18.5±0.73g/g,持水性优于鸡爪胶原1.90 g/g、猪皮胶原0.21 g/g;三文鱼鱼皮胶原持水能力较好;吸油性为14.6 g/g±0.36,优于鸡爪胶原5.30 g/g、鹰嘴豆粉蛋白4.93g/g、高粱粉3.39 g/g,MC3T3-E1细胞在0.4 mg/m L的胶原溶液中相对增殖率为111.6%。(2)以三文鱼鱼皮胶原为原料,构建胶原自聚集动力学模型,评估环境因素对胶原自聚集行为的影响,实验结果表明,在胶原浓度方面,在胶原浓度0.125-2 mg/m L范围内,随着胶原浓度增加,延滞时间减小。浓度为0.5 mg/m L时,速率常数k最大。在pH值方面,当胶原溶液的pH值在等电点处,速率常延滞时间最小。在pH为6-8的范围内,随着pH增加速率常数k增加,延滞时间也随之减少(除等电点外)。在离子浓度方面,胶原溶液的离子浓度为0-120 m M时,随着离子浓度的增加,延滞时间减小。在胶原溶液离子浓度为0-60 m M时,随着离子浓度增加速率常数k增加。当离子浓度超过60 m M时,速率常数k降低。(3)探究不同环境因素诱导生成胶原聚集体的变化规律,实验结果表明:在超微观结构方面,胶原浓度为0.125-0.5 mg/m L时,随着胶原浓度的增加,胶原纤维束的密度增加,孔隙减小;胶原溶液pH值为6-8时,有胶原纤维束的产生;胶原离子浓度为0-60 m M时,随着离子浓度的增大,胶原聚集体形成的结构更稳定且纤维更厚。在粒径表征方面,在0.125-0.5 mg/m L浓度内,随着胶原浓度增加,生成的胶原聚集体主要分布区的粒径增大,在0.5-2 mg/m L浓度范内,生成的胶原聚集体主要分布区的粒径降低;胶原溶液pH在等电点时,胶原聚集体主要分布区的粒径最大。胶原溶液的离子浓度为60 m M时,胶原聚集体的主要分布区的粒径最大。在红外表征方面,在0.125-0.5 mg/m L时,胶原聚集体酰胺A带、酰胺Ⅲ带随着浓度的增加发生红移,胶原骨架变得稳定;pH为6.39胶原聚集体酰胺Ⅲ带发生红移,胶原聚集体间的氢键的作用更加强;离子浓度从0增加到60 m M,胶原聚集体酰胺Ⅰ带吸收峰波数减小,胶原聚集体骨架稳定性增强。在二级结构方面,胶原浓度由0.125 mg/m L增加到0.5 mg/m L,聚集体中胶原的α-螺旋增加,胶原浓度超过0.5 mg/m L时,聚集体中胶原的α-螺旋减小;pH为4-8时,随着pH的增加,聚集体中胶原的α-螺旋增加,胶原pH为10时,出现无规则卷曲,稳定性减小。离子浓度从0增加到60 m M,聚集体胶原的α-螺旋增加,离子浓度为120 m M时,聚集体中胶原的α-螺旋减小,聚集体稳定性降低。在聚集体功能性方面,在0.125-2 mg/m L的浓度区间内,随着胶原的浓度增加,胶原聚集体乳化性、起泡性、起泡稳定性增加,乳化稳定性减小。胶原聚集体的乳化性、乳化稳定性、起泡性、泡沫稳定性相对于未发生自聚集的pH为4和10的实验组值减小,等电点处的聚集体乳化性、乳化稳定性、起泡性、泡沫稳定性最低。0-60 m M的离子浓度促进胶原聚集体乳化性和乳化稳定性的增加,离子浓度为120 m M时抑制乳化性和乳化稳定性增加。离子浓度为0-60 m M时,胶原聚集体的起泡性增加,离子浓度过大时,聚集体的起泡性增大趋势减缓。随着离子浓度的增大,聚集体的泡沫稳定性减小。(4)从分子角度考察pH调控三文鱼鱼皮与壳聚糖聚集历程,实验结果表明:在溶液体系的pH小于6.39,胶原实验组和胶原壳聚糖实验组的粒径变化趋势相同,随着pH的增加,粒径增加。在溶液体系的pH大于6.39,胶原组、胶原/壳聚糖浓度比列为4:1时,胶原和壳聚糖发生不饱和吸附,随着pH的增加,粒径减小,未形成稳定聚集体,胶原/壳聚糖浓度比列为2:1、1:1、1:2时,在静电引力的作用下,胶原和壳聚糖发生饱和吸附,粒径发生增大,形成稳定的胶原壳聚糖聚集体。(5)分析pH调控生成胶原壳聚糖聚集体形貌、微观、结构、功能的变化规律,实验结果表明:当pH大于6.39时,胶原壳聚糖聚集体在230 nm、280 nm处都有紫外吸收峰,说明胶原与壳聚糖反应形成胶原壳聚糖聚合物。所有胶原壳聚糖聚合物中胶原的三螺旋结构保持完整,且与胶原相比,胶原壳聚糖聚集体酰胺Ⅰ带发生红移,胶原骨架结构更为稳定。随着pH的增加,胶原壳聚糖聚集体中胶原的α-螺旋增加,结构更稳定。此外,当pH大于6.39时,胶原与壳聚糖发生了聚集,胶原表面附着壳聚糖。在功能性方面,在pH大于6.39时,形成的胶原壳聚糖乳化性稳定性和泡沫稳定性比同条件下的胶原好。