馬面魚皮可食性膠原蛋白膜的制備

公維潔，朱德譽

（海南熱帶海洋學院，海南三亞 572022）

隨著環保意識的提高和對食品安全性的更高要求，越來越多的消費者開始關注無毒、無害的綠色環保包裝材料[1-2]。以淀粉、纖維素、多糖、蛋白質等為材料的可食性膜就是一類理想的食品包裝材料[3-7]。以膠原蛋白為原料的可食性膠原蛋白膜即是其中的一種。可食性膠原蛋白膜不僅具有顯著的物理性和良好的生物相容性，同時還具有制作工藝簡單、可降解、無污染、改善食品感官性能等優點[8]。

馬面魚分布于我國四大海域，僅東海區年總產量達25萬余t，已成為位居我國第2位的海洋型經濟魚類。馬面魚可食部分較少，其中魚皮占8.5%～9.4%，利用率低。因此，研究馬面魚皮膠原蛋白的提取及應用，可為其綜合利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 儀器

LGJ-10型冷凍干燥機，北京松華興科技發展有限公司產品；HH型數顯恒溫水浴鍋，金壇市盛藍儀器制造有限公司產品；FA22048型電子天平，上海精科天美科學儀器有限公司產品；5804R型冷凍離心機，德國艾本德股份有限公司產品；HY-3型多用振蕩器，金壇市恒豐儀器廠產品。

1.2 原料及試劑

馬面魚皮，購于當地市場。

乙酸、異丙醇、氯化鈉，均為國產分析純；胃蛋白酶、生化試劑BR，河南思遠生物科技有限公司提供。

1.3 方法

1.3.1 馬面魚皮膠原蛋白的提取

馬面魚皮經預處理后[9]，采用超聲波輔助法提取膠原蛋白[10]。

1.3.2 馬面魚皮膠膠原蛋白膜的制備

將膠原蛋白溶于10 mL乙酸中，攪拌4 h，待其完全溶解后，超聲除氣泡，采用流延的方法置于有機玻璃板上，于50℃條件下干燥12 h，干燥后取膜。

1.3.3 馬面魚皮膠膠原蛋白膜透光率的測定

采用紫外可見分光光度計法，將光滑無破損的待測膜剪成10 mm×10 mm，緊貼在比色皿（1 cm）的一側。于200～800 nm波長范圍內測定其透光率，重復測定3次后取平均值。

1.3.4 單因素試驗

以膜的透光率作為膜性能的評價指標，研究乙酸濃度、馬面魚皮膠原蛋白用量、干燥溫度對膜性能的影響，進行單因素試驗。

（1）馬面魚皮膠原蛋白用量的確定。分別稱量0.6，0.7，0.8，0.9，1.0 g魚皮膠原蛋白置于10 mL的乙酸溶液中，乙酸濃度為0.5 mol/L；充分攪拌4 h，待膠原蛋白完全溶解后，超聲除去氣泡；采用流延的方法置于有機玻璃板上，于50℃條件下干燥12 h，干燥后取膜。

（2）乙酸濃度的確定。稱量馬面魚皮膠原蛋白0.8 g置于10 mL的乙酸溶液中，乙酸濃度分別為0.1，0.3，0.5，0.7，0.9 mol/L；充分攪拌4 h，待膠原蛋白完全溶解后，超聲除去氣泡；采用流延的方法置于有機玻璃板上，于50℃條件下干燥12 h，干燥后取膜。

（3）干燥溫度的確定。稱量馬面魚膠原蛋白0.8 g置于10 mL的乙酸溶液中，乙酸濃度為0.5 mol/L；充分攪拌4 h，待膠原蛋白完全溶解后，超聲除去氣泡；采用流延的方法置于有機玻璃板上，分別于30，40，50，60，70℃條件下干燥12 h，干燥后取膜。

1.3.5 正交試驗設計

根據單因素試驗結果，選取乙酸濃度、馬面魚皮膠原蛋白用量、干燥溫度進行正交試驗。

試驗因素與水平設計見表1。

表1 試驗因素與水平設計

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果分析

2.1.1 馬面魚皮膠原蛋白用量對膜性質的影響

馬面魚皮膠原蛋白用量對膜透光率的影響見圖1。

圖1 馬面魚皮膠原蛋白用量對膜透光率的影響

由圖1可知，馬面魚皮膠原蛋白膜的透光率隨著膠原蛋白用量的增加呈現先增大后減小的趨勢。當膠原蛋白用量大于0.8 g時，透光率逐漸變小，是因為單位體積內膠原蛋白分子的增加，成膜液不均勻所致[1]；膠原蛋白用量為0.8 g時，制得的膜透光率最好。因此，初步選擇膠原蛋白用量的最適范圍為 0.7～0.9 g。

2.1.2 乙酸濃度對膜性質的影響

乙酸濃度對膜透光率的影響見圖2。

圖2 乙酸濃度對膜透光率的影響

由圖2可知，透光率隨著乙酸濃度的增加呈現先增大后減小的變化趨勢，較低濃度的乙酸溶液對馬面魚皮膠原蛋白的溶解性很差，部分膠原蛋白未溶解完全，使成膜液不均勻；乙酸濃度過高會使膠原蛋白變性，使得透光率變小。因此，選取最適乙酸濃度范圍為0.3～0.7 mol/L。

2.1.3 干燥溫度對膜性質的影響

干燥溫度對膜透光率的影響見圖3。

圖3 干燥溫度對膜透光率的影響

由圖3可知，干燥溫度40℃時膜的透光率最好，膜的透光率隨著溫度升高先增大再降低。隨著溫度變高，膜的均勻性增大，但是溫度升高對膠原蛋白結構有一定影響，高溫會使膠原蛋白的螺旋結構被破壞。因此，選取最適干燥溫度分為30～50℃。

2.2 正交試驗結果分析

正交試驗結果與分析見表2。

由正交試驗分析可知，各個因素對馬面魚皮膠原蛋白膜透光率的影響順序為B>C>A，即馬面魚皮膠原蛋白用量>干燥溫度>乙酸濃度。其中馬面魚皮膠原蛋白用量對膜透光率的影響最大，為主要影響因素。乙酸濃度及干燥溫度極差較小，這2個因素為次要影響因素，由此得到各因素的最佳搭配為A2B2C3，即濃度為0.5 mol/L的乙酸中添加馬面魚皮膠原蛋白0.8 g，于50℃條件下干燥。

表2 正交試驗結果與分析

2.3 驗證試驗

根據正交試驗確定的最佳成膜工藝為A2B2C3，即于濃度為0.5 mol/L的乙酸中添加馬面魚皮膠原蛋白0.8 g，于50℃條件下干燥，重復試驗6次，得到馬面魚皮膠原蛋白的透光率分別為86.1%，86.3%，84.9%，85.1%，86.7%，86.9%，平均值為86.0%，RSD值為0.93%。

重復性試驗結果見表3。

表3 重復性試驗結果

由表3可知，驗證試驗中馬面魚皮膠原蛋白膜的透光率與正交試驗的最大值相近，說明成膜工藝穩定可靠。

3 結論

以馬面魚魚皮為原料，提取膠原蛋白并制備可食性蛋白膜。通過單因素試驗得到各因素的最佳范圍為膠原蛋白用量0.7～0.9 g，乙酸濃度0.3～0.7 mol/L，干燥溫度30～50℃。

通過正交試驗，以透光率為指標，得出影響馬面魚皮膠原蛋白膜性質的主要順序為膠原蛋白用量>干燥溫度>乙酸濃度；優化后得到最佳工藝為乙酸濃度0.5 mol/L，膠原蛋白用量0.8 g，干燥溫度50℃，此條件下得到的透光率為86.0%，可為馬面魚皮膠原蛋白的利用提供理論依據。