膨化法提取鹿花盘胶原蛋白

赵雅洲，李金华，赵全民



膨化法提取鹿花盘胶原蛋白

赵雅洲1，李金华1，赵全民2

（1.长春吉大附中实验学校，吉林 长春 130000；2.吉林农业大学中药材学院，吉林 长春 130000）

以鹿花盘为原料，将鹿花盘粉碎成100目细粉，加水调粉后进行膨化。将膨化后的产物通过水提法提取鹿花盘胶原蛋白，然后通过凝胶过滤法对水提液进行分量大小检测，并将未膨化的水提液作对比实验。结果显示膨化后的鹿花盘胶原蛋白分子量比未膨化的小，胶原蛋白的提取率提高了9.56%.

鹿花盘；胶原蛋白；哺乳动物；特种经济动物

鹿是目前现存仅有的可以完全再生附属器官的哺乳动物，属于脊索动物门（Chordata）、脊椎动物亚门（Vertebrata）、哺乳纲（Mammalia)、兽亚纲（Theria）、真兽次亚纲（Eutheria）、偶蹄目（Artiodacyla）、反刍亚目（Ruminantia）、鹿科（Cervidae）、鹿属（Cervus）动物，是珍贵的特种经济动物[1-2]。鹿花盘作为鹿科动物的一种副产品，是梅花鹿或马鹿锯茸后，在鹿角基部留下的茸角骨化后在下一个生茸期开始时脱落的部分，鹿花盘中含有大量的钙、磷等无机化合物，并含有丰富的蛋白质、氨基酸和少量的脂类[3]。《神农本草经》上记载鹿花盘作为名贵中药，有温补肝肾、治阴症疮疡、活血消肿、乳痈初起等功效[4]。近年来，许多文献研究鹿花盘的化学成分和药理作用发现，鹿花盘对抑菌、治疗骨质疏松及乳腺增生有很大帮助。鹿花盘中的蛋白质、多肽和氨基酸是含量最丰富的营养物质，也是发挥药效作用的主要活性物质。此外鹿花盘还含有大量的胶质、磷酸钙、碳酸钙及氮化物等，因此质地坚硬不易粉碎[5]。但在实际临床应用中常将鹿花盘粉碎变成鹿花盘粉，用于治疗临床疾病。鹿花盘粉不太适宜直接服用，主要通过水煮提取鹿花盘中的可溶性物质，用于疾病治疗。但该方法提取率较低，部分有效物质得不到充分利用。

在现代食品加工技术中膨化可以使硬质的玉米蛋白质得到降解、使蛋白质熟化变性利于提取。此外，1996年陈培珍[6]将鱼骨膨化缓解人们膳食中缺钙的症状，结果显示制成的强钙膨化食品可行，但在鹿花盘研究中尚未找到关于鹿花盘膨化后提取鹿花盘有效物质的文献资料。本文将通过对鹿花盘进行膨化，探究膨化后鹿花盘的提取率和分子量大小变化情况。

1 材料与仪器

1.1 材料

鹿花盘由吉林省鹿盛源山庄提供。

1.2 主要仪器设备

鹿花盘膨化机（自制），JFSD-70 粉碎磨（上海嘉定粮油检测仪器厂），KQ5200E 型超声波清洗器（昆山市超声仪器公司），ZSH-200A 智能水分测定仪（湖南湘仪天平仪器设备有限公司），ABIO 仁电子分析天平（梅特勒托利仪器（上海）有限公司），302型电热鼓风干燥箱（龙口先科仪器公司），SHA-C数显水浴恒温振荡器（金坛市江南仪器厂），电热恒温水浴锅（上海精宏实验设备有限公司），SZFJ中草药粉碎机（广州旭朗机械设备有限公司），YTW-300切骨机（宁波昊鹰中央厨房设备有限公司），AKTA purifier中低压层析系统：层析柱为SuperdexTM75 10/300 GL凝胶过滤层析柱（美国GE公司）。

2 实验方法

2.1 膨化过程

具体膨化如图1所示，详细过程为：①取鹿花盘4 kg用清水浸泡3 h，逐个对鹿花盘进行清洗；②65 ℃烘箱中烘干鹿花盘，用切骨机将鹿花盘分成小碎块，首先用大粉碎机粉碎成粗粉，再用中药粉碎机粉碎磨成100目细粉；③称取鹿花盘粉加水调粉；④使用鹿花盘膨化机进行膨化，膨化产品在室温下放置5 min；⑤50 ℃烘箱干燥12 h；⑥取部分产品测其提取率。

图1 膨化过程

2.2 膨化度的测定

通过数显电子千分尺，测定膨化样品的直径，每个膨化样品随机测定10次，求其平均值作为产品的平均直径，mm，除以模孔直径，其商为径向膨化率。以径向膨化率表示膨化度[7]。

2.3 鹿花盘膨化工艺条件优化

2.3.1 鹿花盘膨化的单因素试验

膨化度是衡量挤压膨化产品质量的重要指标，影响鹿花盘膨化的关键参数有物料的含水量、膨化腔内的压力和温度等。在膨化过程中螺杆转速是固定的，所以物料在膨化腔内的停留时间基本维持不变。基于以上原因，选取的可变膨化工艺参数为挤压膨化温度、物料的含水量和模头压强，使用鹿花盘膨化机进行单因素膨化试验，考察以下3个因素对鹿花盘膨化度的影响：①分别在100 ℃、110 ℃、120 ℃、130 ℃、140 ℃的挤压膨化温度条件下进行挤压膨化，考察挤压膨化温度对鹿花盘膨化效果的影响；②分别在15%、20%、25%、30%、35%的物料含水量条件下进行挤压膨化，考察物料含水量对鹿花盘膨化度的影响。③分别在2 MPa、4 MPa、6 MPa、8 MPa、10 MPa的模头压强条件下进行挤压膨化，考察模头压强对鹿花盘膨化度的影响。

2.3.2 鹿花盘膨化的正交试验

以上述单因素试验为基础，利用三因素三水平L9（33）正交试验表，对挤压膨化温度、物料含水量和模头压强因素进行比较。因子水平见表1.利用 latin正交设计助手软件进行数据分析。

表1 正交试验因子水平

水平挤压膨化温度A/℃物料含水量B/（%）模头压强C/MPa 1110202 2120254 3130306

2.4 检验膨化后提取率

分别称取1 g 膨化后的鹿花盘粉和未膨化后鹿花盘粉至50 mL离心管中，按设定条件料液比1∶25加入蒸馏水，水浴锅提取温度100 ℃、保持恒温提取6 h。水提过程中注意混匀液体，保持恒温、恒定体积。待提取液冷却，5 000 r/min离心15 min，取出上清液，烘干残渣，利用减重法计算提取率，每组设3个重复，取其平均值。

2.5 提取物分子量大小测定

使用GE公司的AKTA purifier中低压层析系统，洗脱液为0.05 mol/L的磷酸盐缓冲液，含0.3 mol/L的氯化钠。流速设置为0.5 mL/min，取样品膨化后鹿花盘提取液和未膨化鹿花盘提取液，进样量为1 mL，经280 nm处紫外线吸收被选择性洗脱。

3 结果与分析

3.1 单因素对鹿花盘膨化的影响

从图2可以看出，膨化温度在110～130 ℃范围内，随着膨化温度的升高膨化度先增加后降低，当膨化温度为120 ℃时，膨化度达到最大值2.01%，然后随着膨化温度的升高开始下降。因此在本试验条件下最适宜的膨化温度为120 ℃。

图2 温度对鹿花盘膨化度的影响

从图3可以看出，模头压强在2～6 MPa范围内，随着膨化温度的升高膨化质量先增加后降低，当模头压强为 4 MPa时，膨化度达到最大值2.13%，然后随着压强的升高开始下降。因此在本试验条件下最适宜的模头压强为4 MPa。

图3 模头压强对鹿花盘膨化度的影响

从图4可以看出，物料含水量在20～30%范围内，随着物料含水量的升高膨化质量先增加后降低，当物料含水量为25%时，膨化度达到最大值2.06%，然后随着压强的升高开始下降。因此在本试验条件下最适宜的物料含水量为25%.含水率越高，膨化率越低。因为物料水分越多，吸收的热量越多，摩擦力越小，螺杆的长径相比膨化又较小，达不到适宜的膨化温度和压力，导致膨化率低。所以保持物料含水量在20%～25%比较好。

图4 物料含水量对鹿花盘膨化度的影响

3.2 鹿花盘膨化的正交试验结果

依据正交表，共进行9次试验。通过对几个膨化样品检测可知，膨化鹿花盘要有一定的膨化率。所以膨化结果质量指标根据膨化率、生产率和外观等，用综合评分法进行分析。质量指标分4级，良好（80～100分），较好（70～80分)，一般（60～70分）和较差（小于60分），试验结果见表2.

通过正交实验，由表2可知，按照极差的大小排列顺序为：物料含水量>挤压膨化温度>模头压强。确定膨化鹿花盘最佳方法参数为：挤压膨化温度为120 ℃，模头压强为4 MPa，物料含水量为25%.

表2 正交实验设计及结果

实验号因子质量指标 A（1）B（2）C（3） 111231179 21285 31371 42280 522386 623175 731373 832178 933270 K178.377.377.3 K280.383.078.3 K373.772.076.7 R6.711.01.6

注：代表各水平实验结果指标值总和，代表极差。

3.3 100目花盘粉和膨化后鹿花盘颗粒的显微照片

观察膨化鹿花盘颗粒和100目鹿花盘粉微观结构如图5所示，图5（a）、图5（b）为膨化鹿花盘颗粒250倍率显微镜结构图，从图中可以看出膨化颗粒表面及内部呈现蜂窝状。而100目鹿花盘粉在相同倍率显微镜下则呈现许多粉末聚集成团，表面没有蜂窝状，见图5（c）、图5（d）。

图5 膨化鹿花盘颗粒与100目鹿花盘粉250倍率显微结构图

3.4 不同鹿花盘粉提取率

取最佳膨化条件下鹿花盘膨化粉和未膨化鹿花盘粉进行水提法提取。由表3可知，膨化后鹿花盘粉提取率为30.23%，未膨化鹿花盘提取率则为20.67%.

表3 不同鹿花盘粉提取率

样品样品质量/g提取后烘干样品质量/g提取率/（%）平均值/（%） 膨化后鹿花盘11.005 10.695 130.8430.23 膨化后鹿花盘21.005 40.698 430.54 膨化后鹿花盘31.004 80.710 229.32 未膨化鹿花盘11.004 40.798 120.5320.67 未膨化鹿花盘21.004 80.805 120.23 未膨化鹿花盘31.004 90.791 621.23

3.5 凝胶过滤层析结果

从图6可看出，膨化后鹿花盘水提液与未膨化鹿花盘水提液的水溶性成分提取物均能被洗脱分离，洗脱分离的顺序先是膨化后的鹿花盘水提液，之后是未膨化的鹿花盘水提液被洗脱分离。由此说明膨化后的分子量小，未膨化的分子量大，且两种提取方式的成分和含量均有所差异。

图6 PB、AB的水溶性提取物凝胶过滤层析色谱图

注：PB表示膨化后鹿花盘提取液，AB表示未膨化鹿花盘提取液。

4 结论

使用鹿花盘膨化机将鹿花盘在挤压膨化温度为120 ℃、模头压强为4 MPa、物料含水量为25%的条件下膨化。经过水提法提取膨化后鹿花盘中有效成分提取率为30.23%，较未膨化的提取率提高了9.56%.通过凝过滤胶层析证明了膨化后的胶原蛋白分子量小于未膨化胶原蛋白的分子量。通过实验证明了膨化可以提高鹿花盘提取率。提高鹿花盘的提取率不仅可以提高鹿花盘的利用率，减少鹿花盘的浪费，在临床应用方面也将更便于患者服用。

［1］田玉华，胡薇.鹿花盘及其它鹿副产品的研究和开发利用［J］.时珍国医国药，2010，21（9）：2310-2312.

［2］盛和林.中国鹿科动物［J］.生物学通报，1992（5）：4-7.

［3］高士贤.中国动物药志［M］.长春：吉林科学技术出版社，1996.

［4］邓明鲁，高士贤.中国动物药［M］.长春：吉林人民出版社，1981.

［5］张巍，白雪媛，杨学敏，等.鹿脱盘研究进展［J］.特产研究，2011，33（2）：57-59.

［6］陈培珍.强钙膨化食品的制作［J］.武夷学院学报，1996（2）：31-33.

［7］杜双奎，魏益民，张波.挤压膨化过程中物料组分的变化分析［J］.中国粮油学报，2005，20（3）：39-43.

2095－6835（2018）20－0093－03

R282.74

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.20.093

〔编辑：严丽琴〕