鱼明胶提取及其品质影响因素

李双，涂宗财，陈雪岚

(江西师范大学 生命科学学院，江西 南昌，330022)

明胶是一种无脂肪的高蛋白，不含胆固醇的天然营养型食品添加剂。明胶作为一种强有力的保护胶体，具有较强的乳化力，能有效抑制牛奶、豆浆等蛋白质进入胃后因胃酸作用而引起的凝聚反应，有利于提高食物消化能力。除了在食品领域具有广泛应用外，明胶在医药、化妆品、照相等领域因其具有良好的凝胶性、成膜性、持水性及起泡性等特点亦发挥着特殊的功能。目前，工业上应用的明胶大部分来源于哺乳动物，如猪皮、牛皮、猪骨、牛骨等。但近年疯牛病和口蹄病等哺乳动物传染疾病的肆意传播，导致哺乳动物明胶的安全性受到广大消费者的普遍质疑；另因宗教信仰(如伊斯兰教、印度教饮食禁忌)等原因使得哺乳动物明胶在某些食品中的应用亦受到一定限制。

因此开发非哺乳动物来源的明胶具有重要的现实意义。随着鱼类直接食用和加工量的不断增加，尤其是我国淡水水产品产量居世界第一，其加工过程中产生了大量的废弃物—皮、骨、鳞，而这些废弃物实际上含有大量的胶原蛋白，可作为明胶的主要来源，因此近年对其的深加工研究受到越来越多的科技工作者关注。

虽然近几十年来鱼明胶的研究非常普遍，但由于其产量和品质的关系使其还不能完全替代哺乳动物明胶，提高鱼明胶的产量和品质是扩大其应用前景的重要研究方向。鱼明胶的产量和品质受原材料及其保存方式、提取方法、提取温度及提取时间等因素的影响。传统上，鱼明胶的提取步骤一般分为四步：(1)除去原材料中非胶原蛋白杂质；(2)预处理使胶原蛋白溶胀，提高提取效率；(3)热水解萃取明胶；(4)将所得明胶干燥、保存[1]。鱼明胶按其预处理方式不同分为2种提取方法，即化学提取法(酸碱试剂)和酶法。化学提取法即用酸或碱试剂破坏鱼胶原蛋白的非共价键，随后热激使胶原的三股螺旋结构发生紊乱导致螺旋-线圈结构的转变，断裂氢键和共价键，使其转化为可溶性胶原。胶原的膨胀和溶解与酸碱的类型和浓度极其相关，会导致所得明胶的分子质量分布不同，影响明胶的品质；该法还存在生产周期过长、酸碱残留等缺陷。酶法即用蛋白水解酶(如中性蛋白酶、胃蛋白酶和胶原酶等)提取明胶，酶法克服了酸碱的类型和浓度的局限性，且具有生产周期短、提取量高、污染少等优点；但存在常用的酶的专一性不够高且可能会产生苦味肽的问题。采用以上传统方式获得的鱼明胶与哺乳动物明胶相比其流变学性质、凝胶强度等品质都较低，导致其市场需求较低。若想扩大鱼明胶的应用，急需对鱼明胶传统提取方法进行创新以提高鱼明胶的品质。近年来，相关科研工作者研究了不同来源的鱼明胶的特点及不同保存方法对其品质的影响；优化鱼明胶提取时间、温度；外添加糖和盐、用酶抑制剂结合蛋白酶处理提高明胶品质等方法；并在传统预处理方法上进行革新，如用超声波、高压辅助酸碱试剂提取明胶及酶修饰等方式提高产量的同时获得更好品质的鱼明胶。

本文对影响鱼明胶产量和品质的因素、提取条件的优化和提取方法的革新进行了总结，以期为相关科研工作者进一步提高鱼明胶产量及其品质、扩大鱼明胶的应用前景提供参考和理论依据。

1 影响明胶产量和品质的因素

1.1 鱼类的来源对明胶产量和品质的影响

鱼类的生长环境会影响鱼类体内氨基酸分布、胶原蛋白结构等从而影响鱼明胶的产量和品质。GMEZ-GUILLÉN等[2]研究了不同生活环境的海洋生物：温带海域的比目鱼类(Lepidorhombusboscii、Soleavulgaris、Gadusmorhua)、冷水鱼鳕鱼(MerlucciusmerlucciusL.)和无脊椎动物鱿鱼(Dosidicusgigas)中提取明胶并研究了凝胶性质。结果发现，同在45 ℃提取明胶时，其产率分别为：8.3%～7.4%、7.2%～6.5%和0。鱿鱼在45 ℃时没有提取到明胶，当温度升至80 ℃其产量也只有2.6%，究其原因是鱿鱼胶原蛋白的溶解度很低，导致明胶难以提取且提取到的明胶凝胶强度最低。

凝胶强度是由氨基酸的组成及α-链、β-链的含量共同确定的复杂功能，是明胶最重要的功能性质之一。复性明胶中三螺旋结构的稳定性与吡咯烷亚氨酸的总含量成正比，因为它最有可能在成核区域中形成脯氨酸和羟脯氨酸富集区域，羟脯氨酸含有-OH，丙氨酸和脯氨酸通常以Gly-pro-Y的形式存在于非极性区，这对维持鱼明胶的三螺旋结构有重要作用，且高含量的脯氨酸、羟脯氨酸和丙氨酸使明胶具有更高的粘弹性[3]。温水鱼中有高含量的α-链、丙氨酸及亚氨酸，故而具更高的凝胶强度和粘弹性，冷水鱼则相反。分析鱿鱼明胶组成发现其羟脯氨酸的含量最高，但凝胶强度最低，其原因可能是80 ℃高温提取破坏了α-链，同时鱿鱼中丙氨酸的含量非常低，会表现出一定的疏水性，且其赖氨酸羟基化水平非常高，而羟赖氨酸氧化脱氨的-NH2基团会稳定共价交联作用，导致明胶提取量低，这正是低溶性胶原的特点。

鱼明胶的凝胶性能很大程度受原材料的来源和种类影响，这与不同物种胶原中脯氨酸和羟脯氨酸含量差异有关。冷水鱼皮肤的明胶由于其亚胺酸含量和脯氨酸羟基化程度相对低，其热收缩性、变性温度和明胶的熔融温度明显低于温血动物和生活在温暖水域中的鱼类[2]。温水鱼皮肤结构复杂，纤维状纤维强，耐高温环境，因此需要更苛刻的提取条件才能获得更高的产量；但其拥有更高的熔融温度，凝胶会保持更长的时间，添加至食品中可提供更好的口感。因此，要根据不同来源的鱼类的特点决定采用何种方法进行提取及通过鱼类来源判断可能获得的鱼明胶产量和品质。这可为生产实践提供指导。

1.2 不同保存方法对鱼明胶品性的影响

目前，鱼明胶原材料的保存方法一般为冷冻和干燥法。冷冻的温度、干燥的方式都对鱼明胶的品质产生影响。FERNNDEZ-DAZ[4]比较研究了-12 ℃、-20 ℃冷冻保存方法对比目鱼鱼皮明胶品性影响，发现冷冻(-12和-20 ℃)保存的鱼明胶中的α-链含量非常高，但β-及γ-链的含量很低，推测冷冻过程中形成的冰晶会损伤组织，且冷冻会诱导蛋白质聚合，形成更多共价交联的胶原蛋白，使β-和γ-链以及高分子质量聚合物的溶解和提取变得更困难，而小的胶原蛋白组分提取更容易。以上结果表明，冷冻保存的明胶各方面的品质，包括凝胶温度及融胶温度等都相对较差，不适合作为鱼明胶原材料的保存方法。

为寻找较理想的鱼皮明胶原材料的保存方法，LIU等[5]比较了新鲜、干燥和冷冻(-18 ℃，3个月)3种不同方法保存斑点叉尾鮰(Ictaluruspunctaus)鱼皮明胶对其品性的影响。实验结果显示3种明胶凝胶、融胶温度没有显著差异，但SDS-PAGE发现干燥鱼皮明胶的α-链、β-链都显著高于新鲜鱼皮明胶。α-链(α-链之间的交联比其他组分之间的交联更稳定)含量与凝胶强度之间存在线性关系，理论上干燥鱼皮明胶含有更多α-链表明其具有更高的凝胶强度。实验结果也显示，3种不同方法保存的鱼皮在10 ℃过夜成熟之后，干燥明胶凝胶强度最高，达到256g；而新鲜和冷冻保存法提取的明胶强度分别为243 g和246 g。说明工业上使用干燥法保存鱼皮以提取明胶是切实可行的。

为探明不同干燥法对鱼皮明胶品质的影响，GIMÉNEZ[6]采用不同干燥法对多佛比目鱼(Soleavulgaris)皮明胶品性的影响进行了研究。干燥的方法分别是用乙醇、乙醇-甘油混合物和海盐风干鱼皮，并在室温下保存160 d。在储存期间定期提取明胶，根据分子质量分布，黏弹性，胶凝和熔融温度以及凝胶强度评价明胶品质。结果显示，所有的干燥保存法对所评价的明胶品质几乎相同，对分子质量分布、黏弹性和凝胶强度没有显著影响；尽管干燥保存法使得所得明胶黏弹性、胶凝温度和融点有轻微降低，但在整个储存期间其大部分蛋白质均保持稳定，说明不同的干燥保存法几乎不影响明胶的品质。因此，干燥保存法是生产实践中的首选方法，不仅成本相对低廉而且鱼皮明胶的品质保持良好。

1.3 提取温度和时间对明胶产量和品质的影响

通常温度提高和提取时间的延长有利于提高明胶的产量，原因是当施加较高的热量时，天然胶原蛋白中的α-链之间的结合不稳定，三螺旋结构变得无定形；增加提取时间亦提供了更多的能量来破坏键能，从皮肤中释放更多游离的α-和β-链，使明胶更容易提取，获得更高的产率。如SINTHUSAMRAN等[7]分别在45 ℃和55 ℃时用不同提取时间(3、6和12 h)提取石斑鱼(Latescalcarifer)鱼皮明胶，结果显示温度高、时间长回收率高，55 ℃明胶的回收率(62.0%～66.4%)显著高于45 ℃的回收率(51.6%～57.3%)。点纹斑竹鲨和黑鳍鲨皮明胶[8]也有明胶产量随着提取时间和温度升高而提高的报道，但提取温度的升高及时间的延长均对鱼明胶的品性有影响。

明胶具有高含量的α-、β-和γ-链会拥有更好的功能特性，包括凝胶性、起泡性和乳化性[6]。SINTHUSAMRAN等[7]通过SDS-PAGE和显微结构分析发现45 ℃提取3 h的明胶α-、β-和γ-链含量最高，明胶基质紧密排列，形成了最好的凝胶网络，故凝胶强度最好可达369 g，高于牛明胶的208 g。温度的提高、提取时间的延长将导致明胶的α-、β-和γ-链含量下降，凝胶网络松散，不利于凝胶强度。

明胶的凝胶时间与低分子质量肽的含量相关，低分子质量肽的含量越高，明胶的凝固时间越长。SINTHUSAMRAN等[7]在实验中即发现55 ℃长时间提取的明胶需更长时间才能凝胶，而45 ℃较短时间提取的明胶凝胶时间短。此外，明胶的提取温度和时间对明胶凝胶后的颜色也有影响，较高温度特别是长时间的提取容易发生非酶促褐变反应。颜色差异小且明亮透明的明胶，更适合应用于食品等行业。

鱼明胶热提取过程中，提取时温度和受热时间的控制极为重要，虽然延长提取时间和提高提取温度均有利于胶原蛋白的降解从而提高明胶产量，但提取温度过高、时间过长会影响明胶中α-、β-和γ-链的含量及分布，影响明胶的品质。温和条件下提取的明胶品质更好，更符合商业明胶的要求，但其产量较低。因此，提取鱼明胶的温度和时间要进行综合考量。

1.4 紫外线对鱼明胶品质的影响

为延长鱼明胶的保存时间，紫外线杀菌处理是一种常用的方法。BHAT等[9]研究其对鱼明胶的影响时有意外的收获：将鱼明胶样品(干颗粒)分别暴露于UV照射30和60 min，照射样品的凝胶强度发生了显着的改善(对照：177.8 g；照射30 min：198.1 g；照射60 min：234.0 g)。究其原因是紫外线处理会增加明胶分子间的交联作用。紫外线处理可提高罗非鱼和哺乳动物明胶凝胶强度亦有报道[10]。在明胶黏性方面，BHAT等[9]发现紫外光照射后的明胶粘性远低于对照组(对照组：0.11 Pa·s；照射30 min：0.01 Pa·s；照射60 min：小于0.01 Pa·s)；在热稳定性方面，紫外照射后的凝胶温度和融胶温度都没有显著变化，但熔化焓值显著增加，这种增加可能归因于UV诱导明胶交联，导致凝胶网络的增强，因此需要更高的熔融能量。

UV照射可提高明胶分子间的交联导致凝胶强度提高，黏度显著降低，熔化焓值显著改变，表明紫外线辐射作为一种改善鱼明胶品性的手段具有一定的应用前景。

1.5 糖和盐对鱼明胶品质的影响

鱼明胶在食品行业应用广泛，而食品成分复杂，添加有多种辅料，尤其是糖和盐。为了解食品中添加糖和盐是否会影响鱼明胶的理化性质，SOW等[11]用钠盐和蔗糖分别处理罗非鱼明胶溶液以研究这两种添加剂对鱼明胶结构及凝胶强度的影响。结果显示，钠盐的加入不利于明胶的凝胶强度，如存储时间为0 d时对照组和盐处理组凝胶强度分别为(165±11)g和(137±7)g。究其原因，HAUG等[12]认为Na+的添加会增加溶液的离子强度，这可能会产生短程静电相互作用的筛选效应导致α-链的静电桥减少；CHOI等[13]认为是Na+破坏明胶结构中的氢键并干扰疏水相互作用所致。为进一步探究盐对鱼明胶的影响原因，SOW等[11]通过傅立叶变换红外光谱(fourier transform infrared spectroscopy, FTIR)和原子力显微镜(atomic force microscope, AFM)研究明胶的二级结构和纳米结构，发现Na+的加入会导致明胶二级结构分子排布的失序，诱导明胶大纳米聚集体的形成。总之，盐离子的添加改变了明胶初始成核位点(接合区)的形成和蛋白质构象，从而阻止了刚性凝胶的形成[3]。

SOW等[11]在鱼明胶溶液中加入蔗糖后，明胶的初始凝胶强度小于对照组，但储存15 d后的凝胶强度大于对照，其原因可能是加入的蔗糖与明胶竞争水分子发生水合反应从而延缓凝胶时间。KOLI等[14]发现非电解质，如糖、甘油的加入会稳定氢键从而会增加凝胶强度，但将质量浓度为7.5% 的蔗糖加入到黄花鱼明胶中凝胶强度反而由170 g下降到150.5 g。而CHOI等[13]分别将质量浓度为2%～14%的蔗糖处理猪明胶和鱼明胶时，观察到凝胶强度的增加。在SOW等[11]的研究中，当将1.5%蔗糖加入到鱼明胶中时，没有发现凝胶强度的改善。这些现象可能与鱼明胶来源和蔗糖浓度的差异有关。后续的研究中用多糖，如κ-角叉菜胶，进行鱼明胶的改性，κ-角叉菜胶中的带负电的硫酸根基团会与明胶中的带正电的基团发生静电相互作用使明胶大分子的构象变化，且这种相互作用的稳定性高于明胶螺旋结构区中的氢键，从而提高明胶的凝胶强度和热学稳定性[15-16]。

针对糖与盐对鱼明胶的不同改性效果，科研工作者用不同浓度的钙盐和冷凝胶(gellan,一种胞外多糖)共同对罗非鱼明胶进行改性，冷凝胶能与鱼明胶形成“异种连接区”以提高鱼明胶的凝胶强度，而以合适浓度加入的Ca2+会与冷凝胶的阴离子域(COO-)直接交联，显著降低明胶聚集体的直径，加固凝胶网络，增强凝胶强度[17-18]。

2 辅助传统提取法提取明胶

由于具有预期活性的明胶肽的制备通常是耗时的过程，而长时间酸或碱或酶处理都会影响明胶的品质，因此在短时间内如能提供足够的能量就可能提高明胶水解产物的生产效率及明胶品质。出于这种考虑，科学家们采用了多种预处理方法来达到这种目的，主要包括超声波和高压辅助法。

2.1 超声波辅助法提取明胶

YU等[19]基于建立的动力学模型研究了超声波预处理对胶原酶水解明胶动力学参数的影响。结果显示，超声波处理后，胶原酶催化的反应速率常数和酶失活常数分别提高了27.5%和27.8%，水解活化能(活化能指启动水解反应需要的最小能量[20])和酶灭活能分别降低了36.3%和43.0%。这些数据表明超声波处理后的水解反应更容易发生，进而有助于提高明胶的产量。

为研究超声波对鳙鱼(Hypophthalmichthysnobilis)鱼鳞明胶产量及品质的影响，TU等[21]在60 ℃热萃取鱼鳞明胶时用200 W的超声波分别协助处理1、3和5 h，结果发现超声波处理时间越长，明胶产量越高，超声波处理组产量为30.94%～46.67%，比对照组提高了28.25%～61.56%。究其原因是在提取过程中超声波的机械和空化效应会使水分能更多地渗透到鱼鳞基质中，并提供了更多的搅动来破坏鱼鳞；增长处理时间则直接提供了更多的能量来破坏稳定胶原结构的键以及α-链的肽键，加剧螺旋向线圈的转变，导致更多的胶原转化成可溶性明胶。

为探索超声波影响明胶品质的作用机理，YU等[19]采用了AFM、荧光光谱和FITR研究超声处理对明胶结构的影响。通过AFM检测明胶发现，用声波处理的明胶其胶粒的平均直径、平均高度和体积都明显下降，其原因可能是超声波的物理效应使蛋白质分子之间的静电和疏水相互作用破坏，从而使蛋白质颗粒的直径变小；亦可能是超声波在液体介质中传播时会产生气穴现象，使液体中的低压气泡突然形成并破裂，这种破裂会产生强的剪切力，有助于超声波的物理作用。荧光光谱发现超声波处理会使明胶结构中疏水残基的微环境发生变化，从而影响明胶的溶解度。FITR观察到因超声波作用而发生显著降低的酰胺I、II带进行去卷积和峰拟合，明胶α-螺旋、β-折叠、β-转角及无规卷曲结构的变化率分别为-28.04%、-2.74%、-32.29%和-15.38%。以上结果说明超声波处理会改变明胶的二级结构，这正是超声波改变明胶品质的原因。

2.2 高压辅助法提取明胶

高压技术是在一定的温度下将食品等材料于100～1 000 MPa压力下处理一段时间，达到杀菌、杀酶及改善食品功能性质的一种加工技术[22]，其通过改变蛋白质的三、四级结构从而改变蛋白质的性质。ZHANG等[22]用100～500 MPa压力处理巴沙鱼皮样品时，明胶提取率增长幅度为 10.62%～ 15.62%；在提高产量的同时，高压处理也提高了鱼明胶的凝胶强度，当压力为300 MPa，处理时间为10 min得到的巴沙鱼皮明胶凝胶强度最好，为282 g，显著高于对照组的200 g，这归功于高压引起了蛋白质聚集效应。GMEZ-GUILLÉN等[23]在热水解提取鳎鱼皮明胶时适当延长施压时间(由10 min延长到20 min)或加大压力(由250 MPa升高至400 MPa)，所得明胶分子质量分布情况将得到一定的改善，会得到较多高分子质量聚合物肽，其α-、β-链，特别是γ-链含量将得到显著提升，这表明一定程度的压力和处理时间有诱导蛋白聚集作用。高分子质量的肽含量越高，鱼明胶的凝胶/融胶温度越高，相应地凝胶能力越强。高压诱导蛋白质聚集作用在不同来源的明胶提取中亦有报道[24-26]。

高压辅助法提取鱼明胶，会使稳定胶原蛋白的非共价键紊乱从而提高明胶的产量。适合的压力及时间会对明胶的结构产生影响，诱导蛋白质聚集提高明胶中高分子质量肽的含量，从而提高明胶的品质。

3 酶对鱼明胶改性研究

以上内容讨论的是对传统酸碱提取明胶方法的优化，与传统的酸碱提取法相比，科研工作者发现蛋白酶水解法具有处理时间短，废物产生少等优点，如在特定的酶与底物比例和温度条件下使用胃蛋白酶对天然皮肤中胶原蛋白的消化作用可高达80%～90%(取决于来源)[27]。酶的合理利用已成为提取明胶的新方法。

用于鱼明胶改性的酶可大致分为两类：外源性蛋白酶和内源性蛋白酶。有报道用外源酶酪氨酸蛋白酶对鱼明胶的改性以提高鱼明胶的功能性质，但由于价格昂贵以致使用受限[28]。在不断的探索后发现微生物转谷氨酰胺酶(MTGase)是一种更好的选择，这是一种从链球菌属获得的Ca2 +非依赖性酶，通过催化赖氨酸残基的ε-氨基与谷氨酰胺残基的γ-酰胺基团之间的交联肽键的形成，诱导蛋白质N-ε-(γ-谷氨酰)赖氨酸交联的形成[29]，故而成为提高鱼明胶品质的一种新酶。

除了通过外源酶降解明胶链外，存在于皮肤中的内源性蛋白酶在高温提取明胶时会使明胶长链降解为短链。内源蛋白酶主要包括内脏中的消化性蛋白酶和鱼皮肤中的胶原蛋白酶。胶原蛋白酶主要降解细胞外基质的蛋白结构，特别是I型和II型胶原的三螺旋链的Gly775-Leu(Ile)776位点。胶原蛋白经过胶原酶的初步特异性切割之后，会形成3/4-和1/4-的裂解产物并且使胶原蛋白自发变性(螺旋到线圈转变)成为明胶[30]。胶原酶又被分为两大类：金属性胶原酶和丝氨酸胶原酶。鱼皮中通常存在着丝氨酸胶原酶，这是一种热激活性的蛋白酶[31]，能水解鱼皮基质，故而可能影响鱼皮明胶的提取及所得明胶的性质。以下分别阐述外源性蛋白酶及内源性蛋白酶及其酶抑制对鱼明胶改性的影响研究。

3.1 外源性蛋白酶对鱼明胶改性的研究

WANGTUEAI等[29]在狗母鱼(Sauridaspp.)鱼鳞中提取明胶时探索了MTGase对鱼鳞明胶的品性影响。将不同质量浓度的MTGase(0.1%～0.6%)添加到明胶溶液中，发现随着添加浓度的升高，所得鱼明胶的凝胶强度随之提高。该酶可有效地提高鱼明胶的热学稳定性(胶融温度)、机械强度(凝胶强度)及流变学特性，获得的明胶产品可达到哺乳动物来源明胶的物理特性，新工艺对鱼鳞明胶的产业化应用提供了新的指导思路，具有巨大的工业化生产价值；但MTGase催化法是通过MTGase酶使明胶中赖氨酸上的ε-氨基和谷氨酸上的γ-羟酰胺基发生共价交联，形成不可逆共价化合物，从而达到提高鱼鳞明胶物理特性的目的。由于高浓度的MTGase使鱼明胶中氨基酸发生了不可逆交联，导致其在体内的可吸收性下降，降低了鱼明胶的营养价值及其在食品工业中的应用范围。

针对以上问题，科研工作者研究发现低浓度的MTGase与其他物质，如果胶，混合添加能产生协同效应，能更有效地改善鱼明胶低熔点低强度的缺陷的同时又对明胶的工业价值基本无影响。HUANG等[32]分别将不同质量浓度的MTGase(0.02%、 0.04%、0.06%) 和果胶(1%、 3%、5%)加入到鳙鱼(Hypophthalmichthysnobilis) 鱼鳞明胶溶液中研究两种物质对鱼明胶品性的影响。发现用这2种添加物分别处理过后的鱼明胶融胶温度均有提高，且果胶改性效果更好，但MTGase对形成良好的凝胶网络更为有利。综合二者特性， HUANG等[33]做了进一步的研究，将二者混合添加，结果发现MTGase和果胶的质量浓度分别为0.06%和0.8%时，改性明胶具有最佳凝胶强度(523.89 g)、凝点/融点和粘性，且这种作用效果比MTGase或果胶单独作用更为显著。究其原因是适当浓度的果胶会通过静电相互作用和明胶形成果胶-明胶复合物，这种复合物会改变蛋白质的聚集；MTGase则会催化果胶-明胶复合物之间的共价交联以强化凝胶网络，而这种共价键会影响三螺旋形成，有利于明胶的热稳定性；且明胶的质地分析显示高凝胶强度的明胶拥有更好的刚性、内聚力和咀嚼性。以上结果表明，低浓度的MTGase与低浓度的果胶能协同改性鱼明胶，在节约成本的同时能使其更好地应用于市场，这为鱼明胶的改性创立了新途径。

3.2 内源性蛋白酶和酶抑制剂

在鱼皮肤中的内源性蛋白酶也是可加以利用获得所需的鱼明胶品性。在提取鱼明胶时，热稳定的内源性蛋白酶可通过破坏胶原分子内和分子间的交联作用导致胶原蛋白的不稳定而分解为明胶；但提取温度的升高及时间的延长会造成高分子质量蛋白水解过度，使明胶的品性下降。因此，合理使用蛋白酶抑制剂调节内源性蛋白酶的活性是获得高品质明胶的有效手段。

NALINANON等[34]使用内源性蛋白酶辅助碱法提取大眼鲷(Priacanthustayenus)鱼皮明胶，观察到内源性蛋白酶存在时提取效率提高，但明胶的β-，α1-和α2-链大量降解；当加入抑制热激活丝氨酸蛋白酶的大豆胰蛋白酶抑制剂(SBTI)抑制蛋白酶的进一步作用时，这种降解现象显著减少，鱼明胶品性显著增强。同样，AHMAD等[35]在提取鱼明胶时添加0.04 mmol/L的SBT1后发现因SBT1抑制了内源性的丝氨酸蛋白酶对胶原蛋白的自水解作用，明胶的产量虽有所下降，但保持了皮肤基质中的高分子质量肽的含量，使其无法实现三螺旋向无规线圈结构的转化，从而可以获得高品性的鱼明胶产品。虽然SBT1的加入会在一定程度上抑制胶原蛋白的水解而降低提取率，但SBT1的加入使利用内源性酶改性的鱼明胶具有更多高分子质量肽、更多的三螺旋结构及更为紧密的网络结构，更好的凝胶强度及更稳定的乳化性能[36]。

4 结论与展望

鱼明胶的品质受多因素的影响，首先，鱼类的生活环境不同，其鱼基质中氨基酸的分布、胶原蛋白的结构都会有所差异；其次，鱼类在储运过程中的保存方式也会影响其品质；鱼明胶的提取存在着原材料胶原蛋白的水解变性及复性为明胶的过程，提取温度高、时间长、酸碱试剂浓度过高都会使鱼胶原过分溶解，使其难以复性，导致鱼明胶的品质差；而提取温度低、时间短、酸碱试剂浓度低则会降低鱼明胶的产量。为克服该缺点，科研工作者在鱼明胶的提取方法上进行了革新，如用物理因素(高压、超声波)辅助酸碱法提取明胶；研究了外源性蛋白酶及内源性蛋白酶对明胶改性的影响等。本文所阐述的方法在一定程度上提高了鱼明胶的品质，甚至达到哺乳动物明胶的水平；但品质与产量往往不能同时提升，说明鱼明胶的提取方法还需要进一步深入的研究及探讨。未来的研究必须是如何在低成本、低污染的条件下实现高产并获得高品质鱼明胶。本实验室正尝试一种新的方法，使用分子生物学和蛋白质学结合法使鱼明胶中的脯氨酸转化为羟基脯氨酸以提高其品质的研究，以克服鱼明胶的缺陷，使其达到哺乳动物来源的明胶特点，使鱼明胶的应用走向食品医药工业等更宽广的领域。