罗非鱼鱼鳞胶原蛋白肽脱色工艺研究

邓晓龙，高德友，胡建兰，林丽繁，胡建恩

(1.石狮海星食品有限公司 362711； 2.大连海洋大学)

罗非鱼鱼鳞胶原蛋白肽脱色工艺研究

邓晓龙1，高德友1，胡建兰1，林丽繁1，胡建恩2

(1.石狮海星食品有限公司 362711； 2.大连海洋大学)

为了探索罗非鱼鱼鳞胶原蛋白肽的最佳脱色工艺，采用大孔吸附树脂脱色，对罗非鱼鱼鳞胶原蛋白肽脱色工艺进行研究，结果表明：较适合用于脱色的树脂种类为D4006，其最佳工艺脱色为树脂用量2 g/g(树脂/肽粉)，处理时间80 min，处理温度25℃；在此条件下多肽损失率为6.71%，终产物白度62.48，达到脱色和改善胶原蛋白肽品质的目的。

罗非鱼鱼鳞；胶原蛋白肽；树脂；脱色；工艺

近年来，罗非鱼出口量快速增加，已成为我国淡水水产品出口量最大宗的主导品种之一[1]。罗非鱼在加工过程中会产生1%～2%的鱼鳞，其胶原蛋白含量丰富，且前处理比较简单，是一种优良的胶原蛋白提取原料。从水产品加工废弃物中获取胶原蛋白并制备活性肽，既可以减少环境污染，又能够充分利用现有资源，提高企业的经济效益[2]。

生物活性肽是一类分子量较低的小分子蛋白，具有特殊的生物活性。近年来，由于口蹄疫、疯牛病等动物疾病的爆发及宗教等原因，从水产品中提取胶原蛋白已成为国内外研究的热点。以水产动物为原料通过酶解制备的生物活性肽具有抗氧化、降血压、提升免疫力等多种生物学活性[3]。关于水产动物胶原蛋白活性肽的报道已屡见不鲜，宋永相等[4]研究发现，海洋胶原蛋白肽可以温和地清除自由基，且可以抑制酪氨酸酶，具有潜在的美白价值。汪静慧等[5]用水产胶原蛋白肽饲喂小鼠，发现中、高剂量的水产胶原肽对于小鼠营养性肥胖有一定的预防作用。国内关于胶原蛋白肽脱色的研究较少，郭玉华等[6]用活性炭对鳕鱼皮胶原蛋白肽酶解液进行脱色脱腥，提高了产品品质。大孔吸附树脂具有良好的大孔网状结构和较大的比表面积，可以有选择地吸附水溶液中的有机物，已在环保、食品、医药等领域得到了广泛的应用。目前，使用大孔吸附树脂对胶原蛋白肽液进行脱色处理的研究还未见报道。本试验采用大孔树脂对罗非鱼鱼鳞胶原蛋白肽脱色工艺进行研究，为利用罗非鱼鱼鳞提取胶原蛋白肽提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

罗非鱼鱼鳞胶原蛋白肽：实验室制备；大孔吸附树脂AB-8、X-5、D3520、D4006：天津南开大学化工厂。

1.2 仪器设备

电子分析天平：北京赛多利仪器系统有限公司；恒温振荡器：常州市万合仪器制造有限公司；SHZ-D循环水式真空泵：河南省予华仪器有限公司；Scients-10N冷冻干燥机：宁波新芝生物科技股份有限公司；色差仪：日本柯尼卡美能达控股株式会社。

1.3 试验方法

1.3.1 树脂种类的筛选 将罗非鱼鱼鳞胶原蛋白肽配制成40 g/L的溶液，取100 mL于锥形瓶中，然后分别称取10 g大孔吸附树脂AB-8、X-5、D3520、D4006，加入锥形瓶，用保鲜膜封口后置于恒温振荡器中，在温度25℃、转速100 r/min条件下摇60 min。抽滤将树脂与肽液分离，肽液浓缩后于冷冻干燥机中冻干，称量后计算多肽损失率，计算公式如下：

F=(m0-m1)/m0×100%

其中，m0为初始肽粉质量，m1为树脂处理后肽粉重量。

处理后的肽粉用色差仪测定并计算其白度，计算公式[7]如下：

其中L，a，b是样品在Lab系统中的明度指数和色度指数。

1.3.2 D4006脱色单因素试验 分别研究树脂用量、处理温度、处理时间对胶原蛋白肽脱色效果的影响。

(1)树脂用量对胶原蛋白肽白度的影响：对4%的胶原蛋白肽液固定处理温度25℃，处理时间60 min，分别用0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 g/g(树脂/胶原蛋白肽粉)吸附树脂D4006处理，抽滤将树脂与肽液分离，肽液浓缩后于冷冻干燥机中冻干，分别测定白度。

(2)处理时间对胶原蛋白肽白度的影响：对4%的胶原蛋白肽液固定树脂用量2.0 g/g，处理温度25℃，分别用吸附树脂D4006处理20、40、60、80、100 min，抽滤将树脂与肽液分离，肽液浓缩后于冷冻干燥机中冻干，分别测定白度。

(3)处理温度对胶原蛋白肽白度的影响：对4%的胶原蛋白肽液固定树脂用量2.0 g/g，处理时间60 min，分别在15℃、20℃、25℃、30℃、35℃条件下用吸附树脂D4006处理，抽滤将树脂与肽液分离，肽液浓缩后于冷冻干燥机中冻干，分别测定白度。1.3.3 D4006脱色正交试验 根据单因素试验结果，以白度为指标选择对胶原蛋白肽粉白度影响较大的树脂用量、处理温度、处理时间为因素进行正交试验，试验设计因素水平见表1。

表1 正交试验因素、水平

2 结果与分析

2.1 树脂种类筛选

根据胶原蛋白中可能存在有色物质的特点，初步筛选出用于试验的4种树脂：AB-8、X-5、D3520、D4006。处理4%胶原蛋白肽液100 mL，树脂用量2 g/g，温度25℃，时间60 min，树脂种类对肽损失率和白度的影响如图1所示。AB-8处理的肽粉白度最大，颜色感官最佳，其次是D4006和D3520，X-5最差。但AB-8处理的多肽损失率达到18.65%，D4006处理多肽损失率最低，为7.52%。综合考虑，选择D4006进行下一步试验。

图1 树脂种类对白度和肽损失率的影响

2.2 D4006脱色单因素试验

2.2.1 不同树脂用量对胶原蛋白肽白度的影响 采用吸附树脂D4006对胶原蛋白肽液进行处理，时间60 min，温度25℃，不同树脂用量对胶原蛋白肽白度的影响如图2所示。由图2可知，当树脂用量低于2.0 g/g时，随树脂用量增加胶原蛋白肽粉白度增加。主要原因是胶原蛋白肽未达到吸附饱和时，树脂用量越大，吸附有色物质的量也越大，白度值就越大；当树脂用量达到2.0 g/g时，白度值趋于稳定，即胶原蛋白肽已吸附饱和，再增加树脂用量对白度基本无影响。所以树脂用量以2.0 g/g为宜。

图2 树脂用量对白度的影响

2.2.2 不同处理时间对胶原蛋白肽白度的影响 在树脂用量2.0 g/g、温度25℃条件下，不同处理时间对白度的影响如图3所示。由图3可知，随处理时间增加，胶原蛋白肽粉的白度也增加。主要原因是在树脂用量一定时，处理时间越长，吸附有色物质的量也越大，白度值就越大，处理效果越好。当处理时间达到80 min后，白度值增长趋势变缓，再延长处理时间对白度值的增加影响不大。所以处理时间以80 min为宜。

图3 处理时间对白度的影响

2.2.3 不同处理温度对胶原蛋白肽白度的影响 在树脂用量2.0 g/g、处理时间60 min条件下，不同处理温度对白度的影响如图4所示。由图4可知当处理温度低于25℃时，随处理温度升高，胶原蛋白肽粉的白度也增加。主要原因是温度是影响分子热运动的重要因素，一定范围内温度越高，分子运动越剧烈，树脂吸附有色物质的量越大，白度值就越大，处理效果越好；但随温度升高，被吸附的物质会容易解析，有色物质又被释放到胶原蛋白肽液中，导致白度值降低。当处理温度高于25℃后，白度值增长趋于平缓。因此，处理温度以25℃为宜。

图4 处理温度对白度的影响

2.3 D4006脱色正交试验

根据以上以树脂用量、处理时间、处理温度为单因素的试验结果设计正交试验，结果如表2所示。各因素对白度值影响的主次顺序为：树脂用量>处理时间>处理温度。在试验选定的处理温度范围内，极差分析不显著，对产品的白度值没有显著影响。取各因素最高水平组合，得到吸附树脂处理的最佳工艺组合为A3B3C2，即最佳工艺条件：树脂用量2.0 g/g、处理时间80 min、处理温度25℃。在此条件下胶原蛋白肽的损失率为6.71%，白度值62.48。

表2 正交试验结果

3 小结与讨论

试验结果表明，影响罗非鱼鱼鳞胶原蛋白肽白度值因素的主次顺序为树脂用量>处理时间>处理温度，其最佳工艺条件为树脂用量2.0 g/g、处理时间80 min、处理温度25℃。在此条件下胶原蛋白肽的损失率为6.71%、白度值62.48。

本研究以罗非鱼鱼鳞胶原蛋白肽为原料，运用吸附树脂脱色技术，以肽损失率和白度为主要指标，通过静态吸附的方法研究树脂用量、处理时间和处理温度对胶原蛋白肽的吸附脱色效果，初步确定树脂类型及最佳工艺条件，可为鱼鳞胶原蛋白肽的工业化生产提供一定的借鉴。但在工业生产中，肽损失率6.71%略显偏高，其产品得率会降低，从而造成资源的浪费和损失，且树脂再生涉及乙醇梯度洗脱和回收，乙醇为易燃易爆物品，需特别注意生产安全。在后续研究中，需要量化胶原蛋白肽在抗氧化和ACE抑制活性方面数据，为其利用提供理论依据。

[1]朱华平,卢迈新,黄樟翰,等.我国罗非鱼加工业现状及发展前景[J].渔业科技产业，2008(2)：30.

[2]林琳,李八方.鱿鱼皮胶原蛋白水解肽抗氧化活性研究[J].中国海洋药物杂志，2006，25(4)：48.

[3]SHIM ONOSEK I.Characterization and identification of antioxidant peptide from proteolytre digest of dried bonito[J].Bull Jap Soc Sei Fish，1999，65(1)：92-96.

[4]宋永相,孙谧,王跃军,等.海洋活性胶原肽的抗氧化性及对酪氨酸酶的抑制作用与初步分离研究[J].中国食品学报，2009，9(5)：7-13.

[5]汪静慧,唐立仁,何山，等.水产胶原肽对小鼠营养性肥胖的预防作用[J].中国美容医学，2009，18(7)：976-979.

[6]郭玉华,李钰金,吴新颖,等.鳕鱼皮胶原蛋白肽酶解液脱色脱腥工艺的研究[J].中国食品添加剂，2009(4)：125-128.

[7]宋宗明.CIE1994(ΔL*ΔCab*ΔHab*)色空间均匀性的实验验证[J].纺织高校基础科学学报,1997，10(2)：160-163.

(责任编辑：林玲娜)

Study on extracting and decoloring technology of collagen peptide from tilapia scales

DENG Xiao-long1,GAO De-you1, HU Jian-lan1, LIN Li-fan1, HU Jian-en2

(1.HaixingFoodCo.,LTDofShishiCity,FujianProvince362711; 2.DalianOceanUniversity,LiaoningProvince)

In order to explore the best decoloring technology of collagen peptide from tilapia scales, the decolorizing with macro-porous adsorption and resin decolorizing were used to study the technology. The results showed that the resin type which more suitable for decoloring was D4006, its optimum decoloring dosage was 2g/g (resin/peptide powder), and the treating time was 80 min and the treating temperature was 25 ℃. Under these conditions, the peptide loss rate was 6.71%, the end product whiteness was 62.48, which achieved the decoloring goal and quality requirement for sending collagen peptide.

Tilapia scale; collagen peptide; resin; decoloration; technology

2015-09-20

邓晓龙，男，1989年生，硕士。

福建省海洋经济创新发展区域示范专项 (2013FJ10)。

10.13651/j.cnki.fjnykj.2015.11.011