超聲輔助酶法提取中華鱉裙邊膠原蛋白及其熱穩定性能

鄒 燁，蔡盼盼,，王 立,3，王道營,*，周 濤，徐為民

超聲輔助酶法提取中華鱉裙邊膠原蛋白及其熱穩定性能

鄒 燁1，蔡盼盼1,2，王 立1,3，王道營1,*，周 濤2，徐為民1

（1.江蘇省農業科學院農產品加工研究所，江蘇 南京 210014；2.南京師范大學金陵女子學院，江蘇 南京 210097；3.揚州大學食品科學與工程學院，江蘇 揚州 225127）

以中華鱉裙邊為原料，采用單因素試驗探討加酶量、超聲時間、超聲功率、料液比對膠原蛋白的影響，通過Box-Behnken響應面方法建立數學模型，求得最佳酶提工藝，比較常規酶提和超聲輔助酶提膠原蛋白的熱穩定性能。結果表明，在提取溶劑為乙酸（0.5 mol/L）、料液比1∶20（g/mL）的條件下，采用超聲酶提膠原蛋白的最佳工藝參數為加酶量0.8%、超聲時間43 min、超聲功率176 W，此條件下膠原蛋白得率為74.50%；差示掃描量熱實驗結果表明，超聲酶提膠原蛋白的熱穩定性顯著優于常規酶提膠原蛋白。該研究可為中華鱉裙邊膠原蛋白的精深加工及其應用提供一定科學依據。

中華鱉裙邊；超聲輔助酶提優化；膠原蛋白；得率；熱穩定性

膠原蛋白是動物組織中的一類結構蛋白，約占總蛋白量的三分之一，對動物機體和臟器有著支撐、保護、結合等作用，廣泛分布于動物的皮膚、骨骼、軟骨等[1-2]。膠原蛋白及其水解物具有很好的消化吸收特性，并具備抗氧化功能等作用[3-4]，在食品、醫學、材料等方面都已得到廣泛應用[5-6]。膠原蛋白主要來源于牛、豬的皮膚、骨頭等結締組織[7]，而某些地區由于宗教信仰等原因較排斥牲畜來源的膠原蛋白制品[8-9]，因此，近年來以水產品為原料提取的膠原蛋白，由于安全性較高得到了世界的公認。

甲魚（Pelodiscus sinensis）學名鱉，是一種卵生爬行動物，主要分布在亞洲、非洲、美洲的淡水和湖泊中。中國現有的甲魚品種有中華鱉、山瑞鱉、斑鱉等，其中以中華鱉最為常見[10-11]。中華鱉肉質鮮美、營養豐富，屬于典型的低脂高蛋白食品，此外，還含有多種礦物質元素和不飽和脂肪酸，能有效抑制腫瘤細胞生長和肝結締組織增生，提高血漿蛋白水平[12-13]。中華鱉周圍的結締軟組織俗稱“裙邊”，它含有豐富的膠原蛋白，目前以水產類為原料制備膠原蛋白的研究多集中在水產副產品上，大部分水產膠原蛋白的亞氨酸含量較低，所以其熱穩定性較差，如真鱈魚皮膠原蛋白的熱變性溫度僅為15 ℃[14-17]。近年來，中華鱉裙邊產量逐漸增加，2013年中華鱉裙邊年產量超過30 000 t[18]。

超聲輔助提取法因為高效節能、綠色、環保近年來應用較多[19]，但鮮見有關超聲輔助提取甲魚裙邊膠原蛋白的研究報道，研究發現中華鱉裙邊的膠原蛋白具有較高的熱穩定性，有利于在食品加工和生物材料等領域的應用，因此，有必要對中華鱉裙邊的膠原蛋白作進一步研究。本實驗擬用超聲輔助酶法提取膠原蛋白，利用響應面分析法確定最佳提取工藝，并對優化所得的膠原蛋白進行熱穩定性研究，為膠原蛋白快速有效提取和精深加工的應用提供一定理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

中華鱉于2016年9月份采于江蘇宿遷宴王水產食品有限公司，數量16 只，體質量約600～700 g/只，活體解剖后取裙邊部分，絞碎、混勻，真空袋密封后，-40 ℃冷凍備用；乙酸（分析純）、氯化鈉（分析純）、碳酸鈉（分析純）、乙二胺四乙酸二鈉鹽（ethylenediamine tetraacetic acid disodium salt，EDTA-2Na，分析純）、考馬斯亮藍 南京建成生物工程研究所；胃蛋白酶（酶活1∶30 000） 上海源葉生物技術有限公司。

1.2 儀器與設備

T25DS25高速粉碎機 德國IKA公司；78-1磁力加熱攪拌器、HH-8數顯恒溫水浴鍋 國華電器有限公司；M124A電子天平 意大利貝爾儀器有限公司；UnCen MR臺式冷凍離心機 德國Herolab公司；超聲波細胞粉碎機 寧波新芝生物科技股份有限公司；真空冷凍干燥機 德國Christ公司；UV-6100型分光光度計上海美普達儀器有限公司；DGG-9023A電熱恒溫鼓風干燥箱 上海森信實驗儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程及操作要點

工藝流程：新鮮中華鱉裙邊→切碎→去除非膠原蛋白成分→離心（4 000×g，15 min）→脫水干燥→稱量→超聲輔助酶法提取/常規酶法提取→離心（5 000×g，15 min）→提取上清液→在上清液中加入0.9 mol/L NaCl溶液→離心（5 000×g，15 min）→收集沉淀溶于0.5 mol/L乙酸溶液中→用0.1 mol/L乙酸溶液透析1 d，用蒸餾水透析2 d→測定羥脯氨酸含量→計算膠原蛋白含量→真空冷凍干燥（-48 ℃，40 h）→膠原蛋白酶溶性粗提物→計算膠原蛋白得率。

操作要點：非膠原蛋白成分的去除：稱取40 g切碎后的中華鱉裙邊，用2.0% NaCl溶液（料液比1∶20（g/mL），下同）于20 ℃條件下連續磁力攪拌8 h，去除水溶性及鹽溶性雜蛋白，接著用0.5 mol/L Na2CO3溶液20 ℃連續磁力攪拌8 h，再用0.3 mol/L EDTA-2Na溶液20 ℃ 連續磁力攪拌8 h，用蒸餾水反復洗滌，充分瀝干后再加入與NaCl溶液同體積的10%異丙醇溶液20 ℃浸泡24 h，以去除脂肪等雜質。超聲輔助酶提：稱取適量除雜后的中華鱉裙邊，加入一定量的0.5 mol/L乙酸溶液和胃蛋白酶，置于超聲波細胞粉碎機中提取。常規酶提取：稱取適量除雜后的中華鱉裙邊，加入一定量的0.5 mol/L乙酸溶液和胃蛋白酶，在室溫下，置于磁力攪拌機上攪拌提取，提取24 h。羥脯氨酸的測定：根據GB/T 9696.23—2008《動植物油脂 水分和揮發物含量測定》中的方法測定樣品中羥脯氨酸的含量。膠原蛋白得率的計算：用提取的上清液中羥脯氨酸含量乘以對應的膠原蛋白換算系數[20]得到膠原蛋白的含量，膠原蛋白得率由下式計算：

式中：ma為膠原蛋白質量/g；mb為中華鱉裙邊質量/g。

1.3.2 單因素試驗

根據提取膠原蛋白的工藝流程，設定提取試劑為0.5 mol/L乙酸溶液、加酶量1%、超聲時間40 min、超聲功率200 W、料液比1∶20（g/mL），固定其他條件，分別設置不同料液比（1∶5、1∶10、1∶30、1∶50、1∶70（g/mL））、超聲功率（50、100、150、200、250、300 W）、超聲時間（10、20、30、40、50 min）、加酶量（0.25%、0.50%、0.75%、1.00%、1.25%）條件下膠原蛋白得率，考察其對膠原蛋白得率的影響。

1.3.3 響應面法優化試驗

根據單因素試驗的結果可知，料液比對膠原蛋白得率的影響不顯著，變化趨勢平緩，故選取加酶量、超聲時間、超聲功率為影響超聲輔助酶提中華鱉裙邊膠原蛋白的主要因素，根據Box-Behnken試驗設計原理，設計三因素三水平的響應面試驗，總計進行17 次。試驗因素與水平見表1。

表1 響應面試驗因素與水平Table 1 Factors and levels used for Box-Behnken design

1.3.4 氨基酸組成分析

釆用高效液相色譜進行膠原蛋白氨基酸組成測定，樣品處理方法如下：稱取一定量的膠原蛋白于水解管中，加入6.0 mol/L HCl溶液，密封水解管后，110 ℃水解24～36 h，在338 nm檢測波長下測定膠原蛋白的氨基酸組成。

1.3.5 熱穩定性分析

將膠原蛋白用差示掃描量熱儀（differential scanning calorimeter，DSC）進行掃描[21]，樣品質量為4～5 mg，所有的測定都要在氮氣環境下進行；程序升溫：掃描溫度為室溫至20 ℃，掃描速率為5 ℃/min。最大變性溫度（Tmax）用Ver 2.0N軟件分析。

1.4 數據處理

采用Excel 2007、Origin 8.0、Design-Expert 8.0.6對數據進行整理并作圖，結果以 ±s表示，用SPSS 18.0進行不同處理組間顯著性分析（P＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 料液比對膠原蛋白得率的影響

圖1 料液比對膠原蛋白得率的影響Fig. 1 Effect of solid-to-solvent ratio on the yield of collagen

由圖1可知，膠原蛋白得率隨提取液用量的增加而逐漸升高，當料液比為1∶20（g/mL）時增加趨勢變緩，基本保持不變。這是因為溶劑劑量小時，溶液過分黏稠，且在超聲過程中易形成泡沫，造成擴散速度較慢，不能保證裙邊中的膠原蛋白全部轉移到提取液中；而隨著提取液用量的逐漸增大，中華鱉裙邊中的酶溶性膠原蛋白得率逐漸增加直至基本提取完全，故膠原蛋白得率先增加后保持平穩不變，這與王珮等[22]結果相似。所以，選取料液比1∶20（g/mL）作為提取最適料液比。

2.1.2 超聲功率對膠原蛋白得率的影響

圖2 超聲功率對膠原蛋白得率的影響Fig. 2 Effect of ultrasonic power on the yield of collagen

超聲波可使細胞破碎，并且加快提取物的運動，促進有效成分的溶出，一般來說，加大超聲功率會進一步加強這些效果。從圖2可以看出，超聲功率在50～150 W的范圍內，膠原蛋白得率隨著功率的增加而增大，在150 W處達到最大，表明超聲的空化效應使得膠原蛋白更好的溶解于溶劑中[23]。而超過150 W后，膠原蛋白得率緩慢下降。這可能是因為超聲功率增大會使得溫度有一定的升高，加快了膠原蛋白的提取；而當溫度過高時，高溫使酶失活，降低了提取效率，而且超聲功率過大會破壞膠原蛋白分子的結構，造成膠原蛋白分子的降解，因此選定150 W為最適超聲功率。

2.1.3 超聲時間對膠原蛋白得率的影響

圖3 超聲時間對膠原蛋白得率的影響Fig. 3 Effect of ultrasonic time on the yield of collagen

根據圖3可知，膠原蛋白得率隨提取時間的延長而增加，到40 min時達到最大。而當時間繼續延長，膠原蛋白得率反而開始下降。這可能是因為適當延長時間可給予酶與底物充分反應的機會，使得膠原蛋白充分溶解在提取液中；而當超過一定時間后，超聲可能會使提取溶液的溫度升高，造成酶失活，并且部分膠原蛋白分子也可能發生熱降解或者破壞膠原蛋白的分子結構，致使膠原蛋白得率下降，所以提取最適超聲時間可選為40 min。

2.1.4 加酶量對膠原蛋白得率的影響

圖4 加酶量對膠原蛋白得率的影響Fig. 4 Effect of enzyme dosage on the yield of collagen

由圖4可以看出，膠原蛋白得率隨加酶量的增加而增大，加酶量為0.75%時達到最高值，這是因為加酶量增加使得底物與酶充分反應增加膠原蛋白得率。然而隨著加酶量的繼續增加，膠原蛋白得率開始下降。這可能是由于加酶量過大，底物已經反應完全，而且當酶過量時底物會完全與酶結合，加快膠原蛋白降解，該加酶量與鮟鱇魚皮膠原蛋白的提取相差較大，可能是底物種類的不同，或者酶活力不一樣[22]，因此選取最適加酶量為0.75%。

2.2 響應面試驗結果與分析

2.2.1 數學模型的建立與顯著性分析

對表2中響應值與各個元素進行回歸擬合，該模型對應的回歸方程為Y/%=72.98＋3.25X1＋3.06X2＋

經Design-Expert 8.0.6軟件處理，采用二次型進行方差分析，二次回歸方程的顯著性分析見表3。從表3可以看出，模型的P值小于0.000 1，表明回歸模型極顯著，失擬誤差P值為0.113 1大于0.05，不顯著，說明該模型可用來進行響應值的預測。試驗設計通過軟件分析得到的二次回歸方程的擬合系數R2值為0.998 9大于0.9，說明回歸模型與試驗結果的擬合度高[21]。模型調整確定系數為0.997 5，說明該模型能夠解釋99.75%的響應值變化。一次項系數均表現為極顯著，表明這些因素對膠原蛋白得率的影響極顯著。而F值表示的是加酶量、超聲時間、超聲功率這3 個因素對膠原蛋白得率的影響程度，F值越大，說明影響越大[24]。由3 個影響因素的F值大小可以推斷出，3 個因素對膠原蛋白得率影響主次順序為加酶量＞超聲時間＞超聲功率。

表2 Box-Behnken試驗設計與結果Table 2 Box-Behnken design matrix with experimental results

表3 回歸統計分析結果Table 3 Statistical analysis of the developed response surface regression model

2.2.2 因素間交互作用影響結果

經Design-Expert 8.0.6軟件處理，得到加酶量（X1）、超聲時間（X2）、超聲功率（X3）交互作用的響應面和等高線圖。一般來說，等高線圖呈橢圓狀時表示兩因素交互作用顯著，圓形則相反[22]。如圖5所示，超聲功率和加酶量（X1X3）、超聲功率和超聲時間（X2X3）對膠原蛋白得率的影響極顯著，加酶量和超聲時間（X1X2）交互作用顯著，與顯著性分析結果相符。

根據所得到的響應面模型，經Design-Expert 8.0.6軟件處理得到最優工藝為加酶量0.8%、超聲時間43.31 min、超聲功率176.71 W，在此條件下膠原蛋白得率為74.45%。考慮到實際可操作性，調整工藝參數為加酶量0.8%、超聲時間43 min、超聲功率176 W，在此條件下進行3 組驗證實驗，膠原蛋白得率為74.35%、74.47%、74.68%，取平均值為74.50%，與理論值較為接近，表明響應面模型對優化膠原蛋白的提取工藝可行，所得的膠原蛋白仍保持三螺旋結構，屬于膠原蛋白-Ⅰ型[25]。

圖5 各因素交互作用對膠原蛋白得率影響的響應面和等高線圖Fig. 5 Response surface and contour plots showing the interactive effect of extraction parameters on the yield of collagen

2.3 熱穩定性分析

圖6 膠原蛋白的DSC分析Fig. 6 DSC curves of pepsin-soluble collagen from turtle calipash extracted by different methods

DSC廣泛應用于蛋白質熱變性的研究[26]。在DSC圖譜中，最大峰對應的溫度代表蛋白質變性時的轉化溫度，變性溫度能反映蛋白質的熱穩定性及蛋白質分子的聚集程度。由圖6可知，與常規酶提的相比，超聲輔助酶提膠原蛋白的變性溫度發生了變化，經過超聲輔助酶提膠原蛋白的變性溫度由33.4 ℃升高到36.5 ℃，這與張俊杰等[27]的研究結論一致，表明經過超聲輔助酶提的膠原蛋白的結構趨于穩定，分子結構趨于松散。以上結果表明，超聲輔助酶提的中華鱉裙邊膠原蛋白在食品和生物材料領域中具有潛在的應用前景。

2.4 氨基酸組成分析

為了更加深入地探討超聲波輔助酶提對膠原蛋白熱穩定性質的影響機理，分別對膠原蛋白進行氨基酸組成分析，其結果見表4。從表4可以看出，與常規酶提相比，經超聲酶提后，膠原蛋白的氨基酸組成發生了明顯變化，超聲輔助提取產物的疏水性氨基酸和支鏈氨基酸的含量增多，膠原蛋白中亞氨酸比常規酶提法提高了9.8%。其中，中華鱉裙邊膠原蛋白的亞氨酸（脯氨酸和羥脯氨酸）含量均較高，接近豬皮和牛皮中的膠原蛋白含量[28]，這2 種氨基酸由吡咯環形成的非共價鍵在穩定膠原蛋白的三股螺旋結構方面發揮著非常重要的作用[29]。一般來說，膠原蛋白中亞氨酸的含量比較高，其熱穩定性也比較好。水產膠原蛋白的熱穩定性還與水產動物的生活環境有關。真鱈魚由于生活在較低的溫度下，所以表現出較低的熱變性溫度。而中華鱉喜歡生活在水溫偏高的環境中[30]，所以其亞氨酸含量偏高，因此表現出較高的熱變性溫度。

表4 膠原蛋白的氨基酸組成分析Table 4 Amino acid composition of pepsin-soluble collagen from turtle calipash extracted by different methods

3 結 論

本實驗對超聲輔助酶提中華鱉裙邊膠原蛋白的工藝進行了優化，結果顯示，影響膠原蛋白得率的主次順序依次為加酶量＞超聲時間＞超聲功率。在優化后的工藝參數下膠原蛋白得率為74.50%。此方法高效方便，提取時間較常規酶提法大幅度的縮小，適用于大規模生產。并且所得膠原蛋白的熱穩定性較好，不僅為中華鱉裙邊的精深加工提供理論基礎，還為中華鱉裙邊膠原蛋白在食品加工和生物材料領域中的應用提供一定科學依據。

[1] 宋芹, 陳封政, 顏軍, 等. 膠原蛋白的研究進展[J]. 成都大學學報(自然科學版), 2012, 31(6): 35-38. DOI:10.3969/j.issn.1004-5422.2012.01.011.

[2] CHIQUET M, BIRK D E, BONNEMANN C G, et al. Collagen Ⅻ:protecting bone and muscle integrity by organizing collagen fibrils[J].International Journal of Biochemistry & Cell Biology, 2014, 53(7): 51-54. DOI:10.1016/j.biocel.2014.04.020.

[3] LEE C H, SINGLA A, LEE Y. Biomedical applications of collagen[J]. International Journal of Pharmaceutics, 2001, 221(1/2): 1.DOI:10.1016/S0378-5173(01)00691-3.

[4] 王秋卓. 膠原蛋白在健康美容方面的應用研究[J]. 價值工程, 2011,30(29): 304-305. DOI:10.3969/j.issn.1006-4311.2011.29.210.

[5] CHEN S, CHEN H, XIE Q, et al. Rapid isolation of high purity pepsin-soluble type Ⅰ collagen from scales of red drum fish (Sciaenops ocellatus)[J]. Food Hydrocolloids, 2016, 52: 468-477. DOI:10.1016/j.foodhyd.2015.07.027.

[6] ZHANG Y H, OLSEN K, GROSSI A, et al. Effect of pretreatment on enzymatic hydrolysis of bovine collagen and formation of ACE-inhibitory peptides[J]. Food Chemistry, 2013, 141(3): 2343-2354.DOI:10.1016/j.foodchem.2013.05.058.

[7] FERRARO V, ANTON M, SANTE-LHOUTELLIER V. The “sisters”α-helices of collagen, elastin and keratin recovered from animal by-products:functionality, bioactivity and trends of application[J]. Trends in Food Science & Technology, 2016, 51: 65-75. DOI:10.1016/j.tifs.2016.03.006.

[8] YAMADA M. The first Japanese case of variant Creutzfeldt-Jakob disease showing periodic electroencephalogram[J]. Lancet, 2006, 367:874-874. DOI:10.1016/S0140-6736(06)68344-X.

[9] GOYAL D, GOYAL A, BRITTBERG M. Consideration of religious sentiments while selecting a biological product for knee arthroscopy[J].Knee Surgery Sports Traumatology Arthroscopy, 2013, 21(7): 1577-1586. DOI:10.1017/S00167-012-2292-z.

[10] 陸劍鋒, 萬全, 殷章敏, 等. 中華鱉裙邊膠原蛋白的提取及其特征[J].水產學報, 2010, 34(6): 801-808. DOI:10.3724/sp.j.2010.06800.

[11] 江蘇新醫學院. 中藥大辭典[M]. 上海: 上海科學技術出版社, 1979:27-35.

[12] 劉彥, 劉承初. 甲魚的營養價值與保健功效研究[J]. 上海農業學報,2010, 26(2): 93-96. DOI:10.3969/j.issn.1000-3924.2010.02.022.

[13] 王楠, 王偉, 劉彩琴, 等. 甲魚蛋白質各組分的營養價值分析[J]. 食品工業科技, 2015, 36(8): 343-347. DOI:10.13386/j.issn.1002-0306.2015.08.063.

[14] 梁擁軍, 孫向軍, 楊璞, 等. 羅非魚魚皮膠原蛋白多肽的制備及其理化性質研究[J]. 安徽農業科學, 2009, 37(4): 1588-1590.DOI:10.3969/j.issn.0517-6611.2009.04.082.

[15] ZHANG Q, WANG Q, LY S, et al. Comparison of collagen and gelatin extracted from the skins of Nile tilapia (Oreochromis niloticus)and channel catfish (Ictalurus punctatus)[J]. Food Bioscience, 2016,13: 41-48. DOI:10.1016/j.fbio.2015.12.005.

[16] 袁園, 胡建平. 微波法提取魚鱗膠原蛋白及其性質研究[J]. 湖北農業科學, 2013, 52(3): 662-664. DOI:10.3969/j.issn.0439-8114.2013.03.046.

[17] CHEN Y, YE R, WANG Y. Acid-soluble and pepsin-soluble collagens from grass carp (Ctenopharyngodon idella) skin: a comparative study on physicochemical properties[J]. International Journal of Food Science & Technology, 2015, 50(1): 186-193. DOI:10.1111/ijfs.12675.

[18] YANG Y N, LI C Y, SONG W, et al. Purification, optimization and physicochemical properties of collagen from soft-shelled turtle calipash[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2016,89: 344-352. DOI:10.1016/j.ijbiomac.2016.04.048.

[19] JIANG Y J, WANG H B, DENG M X, et al. Effect of ultrasonication on the fibril-formation and gel properties of collagen from grass carp skin[J]. Materials Science and Engineering C, 2016, 59: 1038-1046.DOI:10.1016/j.msec.2015.11.007.

[20] WANG L, LIANG Q, CHEN T, et al. Characterization of collagen from the skin of Amur sturgeon (Acipenser schrenckii)[J]. Food Hydrocolloids,2014, 38(38): 104-109. DOI:10.1016/j.foodhyd.2013.12.002.

[21] PIZZOLATO M, BOUTELIER T, DERICHE R. Perfusion deconvolution in DSC-MRI with dispersion-compliant bases[J]. Medical Image Analysis,2017, 36: 197-215. DOI:10.1016/j.media.2016.12.001.

[22] BHASKARACHARYA R K, KENTISH S, ASHOKKUMAR M.Selected applications of ultrasonics in food processing[J]. Food Engineering Reviews, 2009, 1(1): 31-49. DOI:10.1017/s12393-009-9003-7.

[23] 王珮, 蘇秀榕, 張永飛, 等. 鮟鱇魚皮膠原蛋白酶提取最優工藝研究與結構表征[J]. 食品科學, 2013, 34(7): 217-222. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201307045.

[24] 王升力, 黃雪琴, 郭詩, 等. 響應面法優化蝦殼中蝦青素提取工藝的研究[J]. 陜西農業科學, 2016, 62(2): 1-5. DOI:10.3969/j.issn.0488-5368.2016.02.001.

[25] ZOU Y, XU P P, LI P P, et al. Effect of ultrasound pre-treatment on the characterization and properties of collagen extracted from soft-shelled turtle (Pelodiscus sinensis)[J]. LWT-Food Science and Technology, 2017, 82: 72-81. DOI:10.1016/j.lwt.2017.04.024.

[26] DINANI S T, HAMDAMI N, SHAHEDI M, et al. Influence of the electrohydrodynamic process on the properties of dried button mushroom slices: a differential scanning calorimetry (DSC) study[J].Food and Bioproducts Processing, 2015, 95: 83-95. DOI:10.1016/j.fbp.2015.04.001.

[27] 張俊杰, 段蕊, 許曉靜, 等. 魷魚魚皮酶溶性膠原蛋白部分生化性質研究[J]. 食品與發酵工業, 2009(12): 57-60. DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.2009.12.025.

[28] ZHANG Y, LIU W T, LI G Y, et al. Isolation and partial characterization of pepsin-soluble collagen from the skin of grass carp(Ctenopharyngodon idella)[J]. Food Chemistry, 2007, 103: 906-912.DOI:1016/j.foodchem.2006.09.053.

[29] DUAN L, YUAN X, YANG X, et al. Interaction study of collagen and sericin in blending solution original[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2016, 93: 468-475. DOI:10.1016/j.ijbiomac.2016.09.003.

[30] YANG Y, LI C, SONG W, et al. Purification, optimization and physicochemical properties of collagen from soft-shelled turtle calipash[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2016,89: 344-352. DOI:10.1016/j.ijbiomac.2016.04.048.

Ultrasonic-Assisted Enzymatic Extraction and Thermal Stability of Collagen from Soft-Shelled Turtle Calipash

ZOU Ye1, CAI Panpan1,2, WANG Li1,3, WANG Daoying1,*, ZHOU Tao2, XU Weimin1
(1. Institute of Agricultural Products Processing, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, Nanjing 210014, China;2. Ginling College, Nanjing Normal University, Nanjing 210097, China;3. College of Food Science and Engineering, Yangzhou University, Yangzhou 225127, China)

In the current study we optimized the ultrasonic-assisted enzymatic extraction of collagen from soft-shelled turtle calipash. One-factor-at-a-time method was used to investigate four factors affecting the extraction efficiency including enzyme dosage, ultrasonic time, ultrasonic power and solid-to-solvent ratio. Subsequently, a mathematical model with enzyme dosage, ultrasonic time and ultrasonic power as independent variables was established by Box-Behnken design.Meanwhile, we compared the thermostability of collagen extracted by routine enzymatic extraction and ultrasoundassisted enzymatic extraction. The optimal extraction conditions that provided the maximum collagen yield (74.50%) were determined as follows: 0.5 mol/L acetic acid as the extraction solvent, solid-to-liquid ratio 1:20 (g/mL), enzyme dosage 0.8%, ultrasonic time 43 min, and ultrasonic power 176 W. The results of differential scanning calorimetry showed that the thermostability of collagen extracted by the modified method was better than that of collagen prepared by conventional enzymatic extraction. The results of this study can provide a basis for intensitive processing and application of collagen from soft-shelled turtle calipash.

soft-shelled turtle calipash; optimization of ultrasonic-assisted enzymatic extraction; collagen; yield; thermal stability

10.7506/spkx1002-6630-201802040

TS254.9

A

1002-6630（2018）02-0254-06

鄒燁, 蔡盼盼, 王立, 等. 超聲輔助酶法提取中華鱉裙邊膠原蛋白及其熱穩定性能[J]. 食品科學, 2018, 39(2): 254-259.

DOI:10.7506/spkx1002-6630-201802040. http://www.spkx.net.cn

ZOU Ye, CAI Panpan, WANG Li, et al. Ultrasonic-assisted enzymatic extraction and thermal stability of collagen from softshelled turtle calipash[J]. Food Science, 2018, 39(2): 254-259. (in Chinese with English abstract)

10.7506/spkx1002-6630-201802040. http://www.spkx.net.cn

2017-03-21

江蘇省蘇北科技專項（BN2015148）；江蘇省博士后科研資助計劃項目（1601131C）

鄒燁（1986—），女，助理研究員，博士，研究方向為肉品加工與質量控制。E-mail：zouye@jaas.ac.cn

*通信作者簡介：王道營（1979—），男，副研究員，博士，研究方向為肉品加工與質量控制。E-mail：wdy0373@aliyun.com