暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白的提取工艺优化及其功能特性

徐逍; 徐卉; 陶宁萍

doi:10.13386/j.issn1002-0306.2022070142

暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白的提取工艺优化及其功能特性

doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2022070142

徐逍^1,,
徐卉²,
陶宁萍^3,*, ,

1.
江苏中洋集团，长江珍稀鱼类开发与保护工程技术研究中心，江苏海安 226600
2.
上海海洋大学食品学院，上海 201306
3.
上海水产品加工及贮藏工程技术研究中心，上海 201306

基金项目: 校企合作项目（D-8006-15-0087）。

详细信息

作者简介:
徐逍（1989−），男，硕士，工程师，研究方向：水产养殖与加工，E-mail：648477453@qq.com

通讯作者:
陶宁萍（1968−），女，博士，教授，研究方向：食品营养与品质评价，E-mail：nptao@shou.edu.cn

中图分类号: S986.1
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出版历程
- 收稿日期: 2022-07-14
- 刊出日期: 2023-05-15

Optimization of Preparation Process of Collagen from Takifugu Obscurus Skin and Its Functional Properties

XU Xiao^1
,,
XU Hui²,
TAO Ningping^{3,*
, ,}

1.
Jiangsu Zhongyang Group Co., Ltd., Development and Protection Engineering Technology Research Center of Yangtze Rare Fish, Haian 226600, China
2.
College of Food Science and Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China
3.
Shanghai Engineering Research Center of Aquatic-Product Processing & Preservation, Shanghai 201306, China

摘要

摘要: 暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白含量丰富，为增加其附加值，对鱼皮胶原蛋白进行制取和功能特性研究。实验以暗纹东方鲀鱼皮为研究对象，探究胃蛋白酶加酶量、酶解时间、辅助超声功率和超声时间对胶原蛋白提取率的影响；采用葡聚糖凝胶柱层析法对提取、盐析除杂的胶原蛋白进行进一步纯化，探究纯化的胶原蛋白对酪氨酸酶及透明酸酶的抑制活性。结果表明，胃蛋白酶加酶量4.2%、酶解时间38 h、超声功率320 W，超声时间9 min，胶原蛋白提取率最高71.6%±2.7%；在浓度为0.8 mg/mL，pH为5.5时，暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白酪氨酸酶抑制率为85%，透明质酸酶的抑制效果高达90%，其效果优于市售鱼皮胶原蛋白，具有更广泛的应用价值。
- 暗纹东方鲀 /
- 胶原蛋白 /
- 提取 /
- 纯化 /
- 酪氨酸酶 /
- 透明质酸酶
Abstract: The skin of Takifugu obscurus is high in collagen. There is a growing trend to study the preparation method and functional properties of fish skin collagen due to the additive values. This research aimed to optimize the collagen extraction processing from the skin of dark-striped pufferfish including the effects of pepsin enzyme addition, enzymatic hydrolysis time, ultrasonic power and ultrasonic time. The dextran gel column chromatography method was used to separate and identify the extracted and salt-desorized collagen. The inhibitory activity of extracted collagen on tyrosinase and hyaluronase was studied. Results showed that, the best extraction rate of collagen was 71.6%±2.7% at pepsin 4.2%, enzymatic hydrolysis time 38 h, ultrasonic power 320 W, and the ultrasonic time 9 mins. The inhibition rate of tyrosinase and hyaluronidase was 85% and 90% respectively, at concentration of Takifugu obscurus skin collagen was 0.8 mg/mL and the pH was 5.5, which performed better than the commercial fish skin collagen. This study indicated that the skin collagen of Takifugu obscurus had the great potential in whitening and anti-inflammatory application, which could be further applied in the field of cosmetics.
- Takifugu obscurus /
- collagen /
- extraction /
- purification /
- tyrosinase /
- hyaluronidase

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图 1 加酶量对胶原蛋白提取率的影响

注：图中不同字母表示差异显著（P<0.05）；图2~图4同。

Figure 1. Effect of enzyme addition amount on extraction rate of collagen

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图 2 酶解时间对胶原蛋白提取率的影响

Figure 2. Effect of enzymatic hydrolysis time on extraction rate of collagen

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图 3 超声功率对胶原蛋白提取率的影响

Figure 3. Effect of ultrasonic power on extraction rate of collagen

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图 4 超声时间对胶原蛋白提取率的影响

Figure 4. Effect of ultrasonic time on extraction rate of collagen

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图 5 不同交互作用对胶原蛋白提取率的影响

注：（a）加酶量和酶解时间交互作用对胶原蛋白提取率的影响；（b）加酶量和超声时间交互作用对胶原蛋白提取率的影响；（c）超声功率和超声时间交互作用对胶原蛋白提取率的影响；（d）酶解时间和超声功率交互作用对胶原蛋白提取率的影响。

Figure 5. Effect of different interaction on the extraction rate of collagen

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图 6 暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白葡聚糖凝胶G-200凝胶柱层析

Figure 6. Sephadex G-200 gel filtration of collagen from Takifugu obscurus skin

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图 7 暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白高效液相色谱图

Figure 7. High performance liquid chromatogram of Takifugu obscurus skin collagen

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图 8 不同浓度及pH鱼皮胶原蛋白的酪氨酸酶抑制率

注：图中同一物质不同字母表示差异显著（P<0.05）；图9同。

Figure 8. Tyrosinase inhibition rate of fish skin collagen at different concentrations and pH

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图 9 不同浓度及pH鱼皮胶原蛋白的透明质酸酶抑制率

Figure 9. Hyaluronidase inhibition rate of fish skin collagen at different concentrations and pH

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表 1 响应面分析因素与水平

Table 1. Factors and levels of response surface experiment

水平	因素
水平	加酶量（A）	酶解时间（B）	超声功率（C）	超声时间（D）
−1	3.0	24	280	5
0	4.0	36	320	10
1	5.0	48	360	15

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表 2 透明质酸酶抑制活性测定实验步骤

Table 2. Experimental procedure for determination of inhibitory activity of hyaluronidase

试剂	a管（mL）	b管（mL）	c管（mL）	d管（mL）
胶原蛋白样品溶液	0.5	0.5	−	−
蒸馏水	−	−	0.5	0.5
透明质酸酶	0.5	−	0.5	−
醋酸缓冲溶液	−	0.5	−	0.5
−	37 ℃，保温20 min
CaCl₂溶液	0.1	0.1	0.1	0.1
−	37 ℃，保温20 min
透明质酸钠	0.5	−	0.5	−
醋酸缓冲液	−	0.5	−	0.5
−	37 ℃，保温40 min；室温放置10 min
蒸馏水	0.5	0.5	0.5	0.5
NaOH溶液	0.1	0.1	0.1	0.1
乙酰丙酮溶液	0.5	0.5	0.5	0.5
−	沸水浴15 min；冰浴10 min；室温放置10 min
P-DAB显色剂	1.0	1.0	1.0	1.0
−	充分振荡后加入无水乙醇至8 mL
−	室温放置30 min
−	530 nm处测定吸光值
注：-表示未添加试剂或试剂添加量为0。

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表 3 鱼皮基本营养成分和胶原蛋白含量（g/100 g，n=3）

Table 3. Nutrient composition and collagen content of fish skin (g/100 g, n=3)

鱼皮	水分	灰分	粗蛋白	粗脂肪	胶原蛋白
暗纹东方鲀	75.21±0.05	1.09±0.01^b	23.81±0.89^b	0.08±0.01^d	18.99±0.11
鱿鱼^[17]	86.10±0.98	0.88±0.02^c	11.52±0.35^d	0.73±0.03^c	−
金枪鱼^[18]	68.16±0.82	0.60±0.02^d	21.08±0.56^c	6.65±0.12^a	17.17±0.32
罗非鱼^[19]	65.01±0.25	1.17±0.03^a	33.14±0.03^a	1.56±0.08^b	−
注：不同小写字母表示不同鱼皮灰分、粗蛋白、粗脂肪含量差异极显著（P<0.01）；−表示未查出。

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表 4 Box-Behnken试验设计和胶原蛋白提取率

Table 4. Box-Behnken experimental design and collagen extraction rate results

实验号	A	B	C	D	Y：提取率（%）
1	−1	0	1	0	58.7±1.8
2	0	0	−1	−1	68.5±2.5
3	1	0	−1	0	59.2±2.7
4	0	−1	0	1	56.6±1.4
5	0	0	0	0	73.8±1.9
6	1	0	1	0	58.3±2.9
7	0	0	0	0	74.2±1.2
8	−1	0	−1	0	58.6±1.7
9	0	0	0	0	70.9±1.9
10	1	−1	0	0	56.2±2.1
11	0	0	0	0	72.9±2.6
12	1	0	0	1	60.6±3.0
13	0	1	0	−1	65.3±2.6
14	−1	0	0	1	58.8±2.1
15	0	0	1	−1	65.2±2.7
16	0	0	−1	1	67.1±1.4
17	1	1	0	0	59.8±1.7
18	0	0	1	1	63.3±1.8
19	0	−1	−1	0	59.6±1.6
20	0	1	1	0	66.6±2.9
21	−1	0	0	−1	57.4±2.0
22	1	0	0	−1	63.9±1.9
23	0	−1	0	−1	61.9±3.1
24	0	1	−1	0	62.6±2.5
25	−1	1	0	0	53.7±2.8
26	0	1	0	1	61.2±2.6
27	0	−1	1	0	59.8±2.9
28	−1	−1	0	0	53.2±1.9
29	0	0	0	0	71.2±2.2

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表 5 回归模型方差分析和系数显著性检验

Table 5. Variance analysis and significance test of regression model

方差来源	平方和	自由度	均方	F值	P值	显著性
模型项	981.76	14	70.13	18.69	< 01	**
A	25.46	1	25.46	6.79	0.0208	*
B	39.79	1	39.79	10.6	0.0057	*
C	1.03	1	1.03	0.28	0.6081	N
D	18.33	1	18.33	4.88	0.0443	*
AB	2.27	1	2.27	0.6	0.4501	N
AC	0.23	1	0.23	0.06	0.8098	N
AD	5.48	1	5.48	1.46	0.247	N
BC	3.61	1	3.61	0.96	0.3433	N
BD	0.35	1	0.35	0.093	0.7652	N
CD	0.06	1	0.06	0.016	0.9011	N
A²	647.23	1	647.23	172.5	< 01	**
B²	386.12	1	386.12	102.91	< 01	**
C²	95.48	1	95.48	25.45	02	**
D²	81.65	1	81.65	21.76	04	**
残差	52.53	14	3.75	−	−	−
失拟项	46.57	10	4.66	3.12	0.1418	N
净误差	5.96	4	1.49	−	−	−
总和	1034.29	28	−	−	−	−
注：*为极显著（P<0.001），为显著（0.001≤P<0.05），N为不显著（P≥0.05），其中P值越小显著性越高。

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