３２卷第１９期　２０１０年１０月　西部皮革　ＷＥＳＴＬＥＡＴＨＥＲ　Ｖｏ１．３２　Ｎｏ．１９　０ｃｔ｜２０１０　鱼鳞胶原蛋白的提取技术　涂灿时，李正军　（四川大学制革清洁技术国家工程实验室，四川成都６１００６５）　摘要：简述了鱼鳞胶原蛋白的现有提取技术并进行对比，以期寻求更可靠、更优化的提取方法，并提　出了作者的观点。　关键词：鱼鳞；胶原蛋白；提取　中图分类号：ＴＳ　５１２　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７１—１６０２（２０１０）１９—００２７—０４　Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ｏｆ　Ｃｏｌｌａｇｅｎ　ｆｒｏｍ　Ｓｃａｌｅｓ　ＴＵ　Ｃａｎ—ｓｈｉ，ＬＩ　Ｚｈｅｎｇ－ｊｕｎ　（Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒ　Ｃｌｅａｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　Ｌｅａｔｈｅｒ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ，Ｓｉｃｈｕａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，　Ｃｈｅｎｇｄｕ　６１００６５，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　ｃｏｌｌａｇｅｎ　ｆｒｏｍ　ｓｃａｌｅｓ　ｗｅｒｅ　ｂｒｉｅｆｌｙ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅｉｒ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ａｎｄ　ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｗｅｒｅ　ｉｎｄｉｃａｔｅｄ　ｂｙ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ．Ｔｈｅ　ａｉｍ　ｉｓ　ｔｏ　ｓｅｅｋ　ｔｈｅ　ｍｏｔｅ　ｒｅｌｉａｂｌｅ　ａｎｄ　ｍｏｒｅ　ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ　ｔｈｅ　ｐｏｉｎｔ　ｏｆ　ｖｉｅｗ　ｗａｓ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗｏｒｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｃａｌｅ；ｃｏｌｌａｇｅｎ；ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　１前言　胶原蛋白含量占鱼体总蛋白　的２５％～３０％，主要分布于鱼鳞和　鱼皮中，而一般水产加工中都将　鱼鳞、鱼皮作为废弃物扔掉，尤　其是鱼鳞。因此，充分而合理地　利用废弃物鱼鳞提取胶原蛋白　收稿日期：２０１０—０５—２１　第一作者简介：涂时灿（１９８９．８一），男，湖北　孝感人，２００７级本科生。　通讯联系人：Ｅ—ｍａｉｌ：ｌｉｚｈｅｎｆｆｌｕｎ＠ｓｃｕ．ｅｄｕ．　不仅可推动水产加工业的发展，　而且能化废为宝、减少环境污　染，更好地造福于人类。我国自　古就有“医食同源”之说，在《本　草纲目》、《名医别录》等药典中　均对鱼鳞的食疗治病功效有所　记载。有研究表明，鱼鳞具有多　种药用价值，如增强人脑记忆　力，延缓细胞衰老，减少胆固醇　在血管壁的沉积，促进血液循　环，起到预防高血压及心脏病的　作用等。美国免疫学家证实，鱼　鳞在抗癌中起着重要作用。用鱼　鳞提取物制成的抗癌药治疗白　血病，有效率达７０％以上，对胃、　淋巴癌也有较好效果。鱼鳞具有　这些保健功能与其中含量较高　的胶原蛋白有关。有１３本学者曾　经以膳食纤维对大白鼠进行实　验，发现鱼鳞对大白鼠降低胆固　醇的作用比膳食纤维效果好。这　是由于胶原蛋白中具有较多的　中性和酸性氨基酸（甘氨酸、丙　氨酸、谷氨酸、脯氨酸）的特性，　从而有聚负离子基团的作用，可　以吸附肠道毒素和重金属。又由　于胶原蛋白具有一定的乳化性　能，疏水性较强的氨基酸被包埋　在分子内部，形成特定的疏水区　域，胆固醇、甘油脂类等物质可　以进入分子内部，有效防止高胆　固醇血症的形成，具有明显的降　

２７　毒誉　堪　蠹瀑　西部皮革　第３２卷　低血清ＴＧ和ＴＣ的功能。我国是　世界上最大的淡水鱼养殖国，据　不完全统计，每年废弃鱼鳞约达　５万吨，鱼鳞资源相当丰富，目前　国内已有多家鱼鳞收购公司，将　鱼鳞晒干作为一种资源出口。国　外如日本也十分看好中国鱼鳞　资源，并将在中国筹建生产基地　共同开发鱼鳞胶原蛋白产品。所　以鱼鳞胶原的提取非常重要，其　与陆生动物蛋白的性质上的差　异也使得其提取方法不同于一　般的胶原蛋白提取方法。　２鱼鳞提取胶原蛋白的前处　理　鱼鳞主要由胶原蛋白、羟基　磷灰石、硬蛋白及ＣａＣＯ　、ＣａＳＯ　组成。Ｏｎｏｚａｔｏ　Ｈ等研究发现，胶　原纤维被磷灰石黏附。因此，在　提取前应对鱼鳞进行前处理，使　胶原蛋白脱离磷灰石晶格的束　缚而溶出，从而提高提取效果。　在鱼鳞的前处理中主要是脱钙，　主要方法有酸脱钙和ＥＤＴＡ脱　钙。酸脱钙是利用酸和钙盐反　应，将钙盐以Ｃａ　形式溶出。　ＥＤＴＡ脱钙是由于ＥＤＴＡ能够与　Ｃａ２＋、Ｍ　等金属离子发生络合，　而达到脱出金属离子的目的。在　酸脱钙方法中酸的选择也较多，　现在主要应用的是盐酸、柠檬　酸、醋酸、乳酸等。张俊杰等Ⅲ曾　研究过盐酸法脱钙过程中胶原　蛋白的变化情况，发现当ＨＣ１浓　度＜０．１　ｍｏｌ／Ｌ时，胶原蛋白的溶　出量随酸度的增加而增加；当　ＨＣ１浓度＞０．１　ｍｏｌ／Ｌ时，胶原的　溶出量与酸度呈负相关，即盐酸　浓度越大，鱼鳞中胶原蛋白的水　解越少，这点对提取胶原蛋白非　常有利。但总的来说，用盐酸进　行前处理的方法欠佳，原因是其　前处理时间过长且有大量的腐　蚀性物质被引入，不利于后期的　加工生产。有学者在鱼鳞胶原蛋　白提取工艺的优化中采用微波　辅助１０％柠檬酸脱钙的方法对　鱼鳞进行前处理，缩短了处理时　间，对胶原蛋白破坏较小，且整　个过程中没有毒害或腐蚀性物　质的引入，提高了胶原蛋白使用　的安全性。但实验没有进一步探　讨微波处理提高脱钙能力的原　因，未对比直接用柠檬酸脱钙和　微波辅助１０％柠檬酸脱钙的效　果差异，即未说明是微波对脱钙　有促进作用。ＥＤＴＡ脱钙一般用　０．５　ｍｏｌ／Ｌ的ＥＤＴＡ溶液（料液比　１：２５）处理２　ｄ，期间要加强机　械搅动，使金属离子充分络合。　张俊杰等ｌ　２ｌ在研究鲤鱼鳞酸溶性　胶原蛋白的提取时，发现在对鲤　鱼鱼鳞前处理前先用Ｎａ２ＣＯ，处　理可以提高胶原蛋白的提取率。　主要是因为碱性物质可以起疏　松胶原纤维致密结构的作用，从　而增大胶原蛋白的提取率。但用　Ｎａ２ＣＯ，处理需要浸泡４８　ｈ，时间　太长，不利于实际生产。　３鱼鳞胶原蛋白的提取技术　我国早在１５００年前就有熬　制鱼鳞胶的记载，如《名医别录》　中记载：“取鲤、鲫之鳞片，文火　熬成胶冻，可治妇女崩中带下，　并对紫癜、齿龈出血有效”。我国　传统制胶工艺就有先将鱼鳞洗　净，必要时进行脱脂脱色。然后　用盐酸溶液浸泡，直至鳞片柔软　透明，然后洗净后浸灰，熬制，过　滤，加工制成鱼鳞胶成品的做　法。目前国内外公开发表的有关　利用鱼体废弃物资源提取胶原　蛋白的研究文献不少，以鱼皮为　原料制取胶原蛋白不多，本文根　据提取介质的不同列出了下列　几种常用的提取方法。　传统制备胶原蛋白的工艺　是：原料一预处理一酸处理一碱　处理一熬胶一胶液过滤一浓　缩一切片一干燥一成品。即将鱼　鳞洗净，必要时进行脱脂脱色，　然后用盐酸（ｐＨ在４～５）浸泡进　行脱钙处理，直到鳞片柔软透　明，时间大约为２～３周；取出洗　净后浸灰ｌ５～２０天，主要是使　原料组织疏松。洗净后放在６０～　７０℃夹层锅中加热２～３　ｈ熬胶　２～５次，提尽为止。趁热转盘，凝　固成胶冻，干燥后使含水量＜　１５％，即得成品。然而，传统的提　取方法步骤繁多，耗时长且在提　取过程中胶原蛋白流失较大，不　适于大规模的生产。胡立新等【３Ｊ　对从鱼下脚料中提取胶原蛋白　的方法以及胶原蛋白的应用进　行综述，同时黄焕等ｌ　４＿也综述了　鱼鳞胶原蛋白提取技术的发展　以及鱼鳞胶原蛋白在食品和化　妆品中的应用。笔者在上述文献　

２８　第１９期　涂灿时，等：鱼鳞胶原蛋白的提取技术　麟　基础上对鱼鳞胶原蛋白的提取　技术进行简述。　３．１热水提取法　热水法提取，就是原料经过　前处理后，在一定条件下用热水　浸煮，从而得到水溶性胶原蛋　白。　鱼鳞水法制胶的最佳温度在　６０～７０℃。温度高些有助于提　胶，但温度过高抽提率还有所下　降。如超过７０℃后，所制得的鱼　鳞胶的固含量反而会有所降低。　随着固含量的降低，鱼鳞胶的折　光率和增比黏度都会降低，导致　鱼鳞胶的质量下降。液比（鱼鳞　与水的质量比）越小，所制得的　胶黏度越高，鱼鳞胶的质量也相　对好；可是液比太小抽提较困　难，抽提率低。因此抽提鱼鳞胶　的液比以１：１～１：１．５为最好。　钱曼等胪Ｊ在比较热力法和酶解法　提取鱼鳞胶原蛋白中发现，热力　法的提取率比酶解法高，得率可　达４５．４７％，并且热力法提取的胶　原蛋白有较高的保水性、乳化能　力和乳化稳定性及泡沫稳定性。　但此实验存在一个问题，由于目　前胶原蛋白特异性的定量比较　困难，因此常采用蛋白质总量测　定方法或总氮量测定方法，而胶　原蛋白对热比较敏感，在４０℃　以上的变性过程中，胶原蛋白的　三螺旋结构被破坏，其中的氢键　和疏水键断裂；温度升高到６０　℃以上，某些共价键被破坏，发　生降解；到１２５～１２７℃以上，蛋　氨酸、丝氨酸、苏氨酸以及酪氨　酸等氨基酸残基被破坏，脱氨、　脱水。因此，在实验中测得的应　是变性后胶原蛋白的总氮量，由　此计算出的提取率就不准确。　３．２酸提取法　酸提取法即是利用酸在一定　的外界环境条件下提取胶原蛋　白，使用的酸有盐酸、柠檬酸、乳　酸、醋酸等。　利用乙酸从鲤鱼鱼鳞中提取　胶原蛋白，发现乙酸浓度过高会　使胶原蛋白的提取率有下降的　趋势，主要原因是较高的乙酸浓　度会增加胶原蛋白的溶解速率，　使提取液的黏度迅速增大，反而　不利于后期的提取。分别用醋　酸、柠檬酸、乳酸提取草鱼鱼鳞　胶原蛋白的实验，表明柠檬酸提　取胶原蛋白的得率最高，乳酸次　之，醋酸最低。总体上说，酸提取　胶原蛋白在前处理中不能用酸　进行处理，则有部分杂蛋白难以　去除，在后续提取得到的胶原蛋　白含杂蛋白较多，就增大了胶原　蛋白纯化的工作量。　３．３碱提取法　碱法提取，一般是将样品匀　浆后，用ＮａＯＨ溶液提取。　主要工艺流程为：鱼鳞一清　洗一Ｎａ０Ｈ溶液溶解（约３～５　ｄ）　一离心一上清液经ＨＣ１溶液滴　定至ｐＨ值为３一产生沉淀一离　心分离一回收沉淀一除盐。以青　鳞鱼下脚料为原料，采用碱萃取　（ｐＨ＝９）、蛋白酶水解、浓缩、喷雾　干燥等手段，制得水解鱼胶原蛋　白，萃取率达９０％以上。　３．４酶提取法　酶法提取，即利用各种不同　的酶在一定的外界环境条件下　提取胶原蛋白，通常使用的酶有　中性蛋白酶、木瓜蛋白酶、胰蛋　白酶、胃蛋白酶等。原料采用不　同的前处理后，加入不同的酶提　取得到酶促溶性胶原蛋白。影响　酶解效果的因素主要有：酶的种　类、加酶量、酶解温度、酶解时　间、ｐＨ值及料水比，研究者大多　从这几个方面来研究胶原蛋白　的酶解工艺。　采用蛋白酶水解鲤鱼鱼皮的　结果表明，对鱼蛋白作用最适的　酶是胃蛋白酶，在ｐＨ值３．２的　磷酸氢二钠一柠檬酸缓冲溶液　中，于３５℃酶解４．５　ｈ，提取效果　较好，提取率为３１．２％。酶水解红　非鲫鱼鱼皮的实验发现，先采用　菠萝蛋白酶在最适酶解温度４５　ｃｃ、ｐＨ值４．５与酶解时间４　ｈ水　解，再用Ａｌｃａｌａｓｅ　２．４　Ｌ蛋白酶在　最适酶解温度５５℃、ｐＨ值７．５　与酶解时间２　ｈ进行复合酶水解　效果更佳，所得水解产物的水解　度为３０．４３％。采用中性蛋白酶对　鲢鱼下脚料进行水解，酶解最适　条件为：ｐＨ值７、１００　ｇ原料酶用　量１　ｇ、时间１～１．５　ｈ、温度４０～５０　℃，所得产物的水解度约为　４０％。以安康鱼皮为原料，采用酶　法提取胶原蛋白，用正交实验对　安康鱼皮胶原蛋白提取工艺进　行优化，并测定了安康鱼皮的基　本组成和鱼皮胶原蛋白的氨基　酸组成。结果表明，当胃蛋白酶　

２９　掀　西部皮革　添加量为１％、料液比为１：１０、　酶解时间为６　ｈ、酶解温度为５　℃时，鱼皮胶原蛋白提取率最　高，提取率为１１．０１％。比较多种　酶（枯草杆菌１３９８蛋白酶、胰蛋　白酶、木瓜蛋白酶）在其各自的　最佳条件下对胶原蛋白的水解，　得到其中经稀释后鱼鳞胶蛋白　溶液的总氮量为３７．３０　ｍｇ／ｍＬ，酶　用量为２０００　／ｍＬ，水解时间为　５　ｈ，而利用混合酶水解在相同的　时间内水解度较高。虽然多酶的　水解度高，但成本太高，同样不　利于大规模的生产加工。　湖北工业大学膜技术研究所　采用生物技术和膜分离手段来　分离、制备胶原蛋白多肽，开发　了下脚料多肽纯品及营养液、超　微鱼骨粉和保健鱼油三种产品，　其主要工艺流程为：　（１）一种酶两步水解流程：　碱性蛋白酶Ａ处理原料一称　重一水洗脱脂一调节水量、ｐＨ值　和温度　Ａ酶水解去除非纤维蛋　白　水洗一调节水量、ｐＨ值和温　度一Ａ酶水解鱼皮胶原蛋白一高　温灭酶活一离心分离一常压过　滤一冷冻干燥一干燥器保存。　（２）两种酶两步水解流程：　碱性蛋白酶Ａ处理原料一称　重一水洗脱脂一调节水量、ｐＨ值　和温度一Ａ酶水解去除非纤维蛋　白一水洗一调节水量、ｐＨ值和温　度一５３７酸性蛋白酶水解鱼皮胶　原蛋白一高温灭酶活一离心分　离一常压过滤一冷冻干燥一千　燥器保存。　４结束语　现有的胶原提取技术中，酸　提取法迅速而又彻底，但色氨酸　全部破坏，产品得率较低，步骤　过于繁琐且提取物中混有酸，产　生二次污染，不利于食品、化妆　品工业的加工利用。　碱提取法同样迅速而又彻　底，但工艺生产较为复杂，含羟　基和巯基的氨基酸，全部被破坏　且产生消旋作用（结构变异），还　产生有毒物质，无生物利用价　值，因此不宜采用。　热水提取法对生产要求低，　操作简便，对设备要求低，无污　染，有利于环境保护，但胶原分　子在加热过程中，轻度变性，三　股螺旋解旋而成游离多肽链。　酶提取法有其他方法无可比　拟的优越性，反应速度快，时间　短，无环境污染，提取的水解胶　原蛋白纯度高，水溶性好，产品　理化性质稳定，但酶制剂的来　源，价格上还存在某些制约因　素，随着酶的水解作用，在水解　产物中容易有苦味肽的出现，限　制了其应用范围。　因此上述的几种方法在大规　模生产中都存在着不可避免的　缺点，笔者认为在未来环保话题　日益凸显的情形下，应该避免使　用酸碱提取法，以热水提取法和　酶提取法来提取鱼鳞胶原蛋白，　通过改进热水提取法，可以将热　水提取产物进行降温复性，从而　保证肽链和螺旋的完整：对于酶　提取法，可以控制水解程度来有　效控制苦味肽的生成，在生物界　中寻找更有效的酶制剂，或者人　工合成所需要的酶制剂；或者将　两种方法结合使用，可以先用热　水提取法来进行初步提取，然后　使用酶制剂进行再次提取，这样　既可以提高鱼鳞胶原蛋白的得　率与纯度，又能保证成本较低，　污染较小，但是酶制剂的种类以　及处理工序仍有待探讨。　目前鱼鳞胶原蛋白的提取方　法不断增多，各种新方法相继出　现，但是各有其优缺点。随着胶　原蛋白的利用逐渐广泛，迫切需　要我们从前人的基础上寻求更　方便更优化的提取方法。　参考文献：　［１］张俊杰，段蕊，薛婉丽，等．鲤鱼鱼鳞　在盐酸脱钙过程中的变化ｆＪＪ．氨基酸　和生物资源，２００９，３１（１）：４４—４７　［２］张俊杰，段蕊，陈璐．鲤鱼鳞酸溶性　胶原蛋白提取的研究【Ｊ］．水产科学，　２００６，２５（１２）：６４０—６４３．　［３］胡立新，程骄，占稳，等．鱼下脚料中　胶原蛋白的提取与应用『Ｊ】．化学与生　物工程．２００９，２６（０２）：７—１７．　［４】黄焕，王欣，刘宝林．鱼鳞胶原蛋白　提取技术及应用ＩＪＩ．食品科技，　２００９，３４（０１）：２０８—２１１．　【５１钱曼，武贤壮，邱承光，等．热力法和　酶解法提取鱼鳞胶原蛋白的工艺及　性质研究『Ｊ１．食品工业科技，　２００７．１０：７０—７２．　

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