鱼类胶原蛋白研究进展

鱼皮胶原蛋白的提取工艺及特性研究作者：于颖肖刚陈晚华来源：《上海医药》2019年第03期摘要胶原蛋白是生物体内重要的组成部分，在生物医药、食品保健、化妆品和组织工程领域得到了广泛的应用。

鱼皮胶原蛋白因来源广泛，且具有良好的生物性能，如低抗原性、可降解性以及高生物相容性等优势，已引起研究者的深入研究。

本文介绍了鱼类胶原蛋白的提取工艺，探讨了鱼皮胶原蛋白的性质及其应用前景。

关键词鱼皮胶原蛋白提取工艺中图分类号：TQ464.7 文献标志码：A 文章编号：1006-1533（2019）03-0070-04Study on the technology for the extraction of fish skin collagenYU Ying*， XIAO Gang， CHEN Wanhua**（Shanghai Haohai Biotechnology Co.， Ltd.， Shanghai 201613， China）ABSTRACT Collagen is an important component of the organisms and has been widely used in biomedical， food health， cosmetic and tissue engineering fields. Collagen from fish skin has been deeply studied due to its extensive sources and good biological properties， such as low antigenicity， high biocompatibility and biodegradability. In this paper， the technology for the preparation of collagen from fish skin was introduced and its properties and application prospects were discussed.KEy WORDS fish skin； collagen； extraction technology胶原蛋白是一种白色、不透明、无支链的纤维性蛋白质类高分子物质，以不溶性纤维形式存在于动物体的皮肤、骨骼、软骨、肌腱、韧带和血管中，对维持血管壁、皮肤弹性和软骨润滑度，支撑器官，保护机体，提高毛发亮度等都有重要作用[1]。

鱼鳞酶溶性胶原蛋白的提取、特性及其二级结构的
温度效应研究的开题报告
【一、选题背景】
胶原蛋白是一种广泛存在于动物体内结缔组织中的蛋白质。

它是一
种含有大量甘氨酸和羟脯氨酸的特殊蛋白质，是组成体内结缔组织和骨
骼的重要成分。

胶原蛋白现在已被广泛应用于食品、医药、化妆品等行
业中。

其中，鱼鳞酶溶性胶原蛋白具有天然重量轻、易吸收、生物活性
高等优点，在保健、医药、化妆品等领域具有广泛的应用前景。

然而，目前鱼鳞酶溶性胶原蛋白的生产存在成本高、工艺难度大等
问题，因此，开展鱼鳞酶溶性胶原蛋白的提取和性质研究，寻求更加低
成本、高效率的生产方案，对于推动鱼鳞酶溶性胶原蛋白的产业化具有
重要意义。

【二、研究内容】
本次研究旨在开展以下内容：
1.鱼鳞酶溶性胶原蛋白的提取
选取具有产鱼量大、种类多的养殖鱼种，探索鱼鳞酶溶性胶原蛋白
的获得途径及其最佳提取条件，包括反应温度、酶解时间、酶解酶种等。

2.鱼鳞酶溶性胶原蛋白的特性研究
采用相关分析技术，研究鱼鳞酶溶性胶原蛋白的分子量、氨基酸组成、等电点、溶解特性、理化性质等。

3.鱼鳞酶溶性胶原蛋白的二级结构的温度效应研究
通过荧光光谱、红外光谱等技术，研究鱼鳞酶溶性胶原蛋白的二级
结构在不同温度下的变化规律，探究其温度敏感性及与温度的关系。

【三、研究意义】
通过本次研究，可以深入了解鱼鳞酶溶性胶原蛋白的提取方法及其
特性，探究其温度效应规律，有助于为其工业生产提供科学依据。

同时，开展鱼鳞酶溶性胶原蛋白的研究对于促进我国鱼类养殖业的发展，促进
食品、医药等行业的进步和卫生事业的发展也具有积极的作用。

胶原蛋白结构与功能的研究进展
胶原蛋白是一种结构丰富的蛋白质，在人体中广泛分布，具有支撑、保护和维
持组织结构的重要功能。

其名字源于希腊语“colla”，意为胶水，因为其质地像胶状
物质。

胶原蛋白的结构是由三个α螺旋肽链（α链）构成的基本结构单元。

这三个α
链呈右旋螺旋结构相互缠绕，形成一个三股螺旋的结构。

当前研究发现，胶原蛋白基本单元之间的相互作用形成了二级结构，而折叠与交联后的结构则构成了多级结构。

胶原蛋白在生物体中的分布非常广泛，如皮肤、骨、软骨、肌腱、血管等组织
中均可发现它的存在，其主要的生物力学功能是保持组织的韧性和弹性。

与此同时，在皮肤、血管和骨骼组织中，胶原蛋白的主要作用为生物力学的支撑和维持钙盐沉积。

近年来，研究显示胶原蛋白在组织再生和生物材料方面的应用前景广阔。

针对
胶原蛋白的不同结构和形态，科学家们采用不同方法进行实验研究。

例如，通过基因操作的方式，改变胶原蛋白的基因序列，产生改变其二级结构以及交联状态的变化，进而研究其对整个组织功能的影响。

同时，研究人员还在研究如何制备各种形态的胶原蛋白材料。

目前，制备出的
胶原蛋白材料广泛应用于组织工程、药物传递、生物传感和生物成像等领域，已成为生命科学研究的重要工具。

总体而言，胶原蛋白结构和功能的研究不仅有助于深层次了解其生物学特性，
而且其应用价值也越来越受到重视。

随着研究的不断深入，胶原蛋白的应用领域也将不断拓展。

２期傅燕凤等：淡水鱼鱼皮胶原蛋白的提取１４９２．３胶原蛋白的提取在本实验条件下，酸对胶原蛋白的提取率不随提取时间的延长而增加，如表２、表３所示。

同种鱼皮在不同提取时间的酸粗提液的蛋白质浓度无显著差别，羟脯氨酸含量也比较接近。

图２处理次数对鱼皮溶出总蛋白和胶原蛋白的影响Ｆｉｇ．２Ｅ船ｃｔｏｆｓｔｉ而ｎｇｔｉｍｅｓｏｎｔｈｅｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙｏｆｔｏｔａｌｐｒｏｔｅｉｎａｎｄｃｏＵａｇｅｎｏｆｓｋｉｎｓｏｆＳＣ，ＢＣａｎｄＧＣ表２不同提取时间鱼皮酸粗提液中的蛋白质浓度Ｔａｂ．２ＰｍｔｅｉＩｌｃｏ眦ｅｎｔｒａｎ伽ｉｌｌｃ阳ｄｅｃｏｕａ嚣ｎ∞ｌｕ廿。

璐ａｔｄｉ晚聆ｎｔｓｔｉｒｒｉｌＩｇｔｉＩｎｅ（ｍｇ／ｍＬ）表３不同提取时间鱼皮酸粗提液中的羟脯氨酸浓度Ｔａｂ．３Ｈｙｄｒｏ啪Ｉｉ玳ｃｏｎｔｅⅡｔｉＩｌｃ邝ｄｅ∞Ⅱａｇｅｎ∞Ｉｕ廿。

璐ａｔｄｉ仃ｅｎｎｔｓｔｉｒｒｉ呜ｔｉｍｅ（ｍｇ／ｍＬ）前人的方法一般都是先将鱼皮原料直接捣碎，然后加酸后需连续搅拌２４ｈ甚至更长时间来完成对胶原蛋白的提取【ｌ。

ｊ。

而事实上，由于鱼皮的韧性很强，若直接用高速组织捣碎器加工，往往由于捣碎时间极长、捣碎器转子发热而造成胶原蛋白变性。

因此，本实验采用将已去除杂蛋白的鱼皮先加酸静置溶胀，后高速均质分散的处理，即可完成胶原蛋白的酸提取这一步工艺，不必再进行２４ｈ的搅拌处理。

本实验研究结果进一步表明，淡水鱼鱼皮胶原的溶解性相当好，较之陆生动物皮肤更易提取和应用。

此外，本实验方法对胶原蛋白的提取回收率也较高，其中，鲢、草鱼鱼皮的酸提取回收率以醋酸为最高，分别为７８．９％、８４．１％，鳙鱼皮以柠檬酸为最高，约为８２．０％。

２．４胶原蛋白的纯化酸粗提取液滤液及其透析液经紫外扫描在２００～２３０ｎｍ之间有强烈吸收，即存在胶原蛋白的特征吸收；在２８０ｎｍ附近基本无吸收，即没有杂蛋白的特征吸收，因此提取的胶原蛋白纯度较高。

如图３所示（限于篇幅，只列出部分图谱代表）。

鱼鳞胶原蛋白的提取方法摘要：人口、资源和环境是当前全球性的重大问题，加强对水产品的废弃物鱼鳞的加工利用和实现渔业生产的可持续发展已成为当今热门研究课题。

文章简述了鱼鳞的结构特点，介绍了目前对鱼鳞胶原蛋白的提取方法，旨在使人们了解鱼鳞的真正价值所在，为其开发利用作参考。

关键词：鱼鳞胶原蛋白提取方法近年来，淡水鱼加工业随着我国淡水鱼产量的增长而得到了较快的发展，鱼品加工也越来越广泛。

但是，许多淡水鱼加工过程仅局限于对鱼体肌肉的利用，而对鱼鳞等废弃物的加工利用甚少。

每年淡水鱼加工业的废弃物总量达到200万吨以上，其中鱼鳞约占15%，即30万吨。

若能合理利用，可有效减少环境污染，又可提高企业效益，因此加大对鱼鳞含有物质的利用，可应用多个行业，其利用价值巨大，发展前景广阔。

1 鱼鳞的结构与组成鱼鳞是鱼体与外界接触的组织，是鱼类真皮层的变形物，通常占鱼体重量的1%~5%，起保护鱼体免受伤害的作用。

通常鱼鳞可分为三种：(1)板鳃鱼所特有的木盾鳞；(2)斜方型、边缘相联的硬鳞；(3)最常见的骨鳞，在硬骨鱼中最多。

鱼鳞主要由蛋白质，卵磷脂，羟基磷灰石和鸟嘌呤组成，其中有机物占41％一55％，钙盐38％～46％。

蛋白质占总重的70％，主要为胶原蛋白和鱼鳞角蛋白。

鱼鳞胶原蛋白主要为I型胶原。

I型胶原蛋白为三股超螺旋结构，即三条多肽链每条都向左旋转形成左手螺旋结构，这三条肽链再以氢键相互结合形成右手超螺旋结构。

这种结构非常稳定，胶原一般不溶于水和中性盐溶液、稀酸、稀碱及一般有机溶剂，溶于强酸和强碱。

2 鱼鳞胶原蛋白的提取方法2.1鱼鳞提取胶原蛋白的前处理在鱼鳞的前处理中主要做的是脱钙，方法主要有酸脱钙和EDTA脱钙。

酸脱钙主要是利用酸和钙盐反应，从而将钙盐以Ca2+形式溶出。

EDTA脱钙是由于Ca2+、Mg2+等金属离子能够与EDTA发生络合，而达到脱出金属离子的目的。

在酸脱钙中酸的选择也较多，现在主要应用的是盐酸、柠檬酸、醋酸、乳酸等。

鱼胶原蛋白肽原料鱼胶原蛋白肽原料是一种常见的食品添加剂和保健品成分，具有多种生理功能和应用价值。

本文将从鱼胶原蛋白肽的来源、生理功能和应用领域等方面进行介绍。

一、鱼胶原蛋白肽的来源鱼胶原蛋白肽是从海洋鱼类中提取得到的一种蛋白质，主要包含胶原蛋白和胶原蛋白肽。

胶原蛋白是一种结构复杂的蛋白质，主要存在于动物的结缔组织中，如皮肤、骨骼、肌肉、血管等。

鱼胶原蛋白肽是通过鱼类的鱼鳞、鱼皮等部位经过酶解、纯化等工艺处理得到的。

二、鱼胶原蛋白肽的生理功能1. 皮肤保湿与抗衰老：鱼胶原蛋白肽具有良好的保湿性能，能够增强皮肤的保水能力，提高皮肤的弹性和紧致度。

同时，鱼胶原蛋白肽还能够促进胶原蛋白的合成，减少皮肤中胶原蛋白的分解，从而起到抗衰老的作用。

2. 关节保健与骨骼健康：鱼胶原蛋白肽中含有丰富的氨基酸，如甘氨酸、羟脯氨酸等，这些氨基酸是构成关节软骨和骨骼的重要成分。

鱼胶原蛋白肽的摄入可以促进关节润滑液的生成，减轻关节摩擦，缓解关节疼痛，同时有助于骨骼的修复和再生。

3. 肠道健康与免疫调节：鱼胶原蛋白肽中的丰富胺基酸可以促进肠道黏膜的修复和再生，增强肠道屏障功能，维护肠道健康。

此外，鱼胶原蛋白肽还具有调节免疫功能的作用，可以提高机体的免疫力，预防和辅助治疗免疫系统相关的疾病。

三、鱼胶原蛋白肽的应用领域1. 食品添加剂：鱼胶原蛋白肽是一种理想的食品添加剂，可以增加食品的营养价值和口感。

常见的食品添加剂包括饮料、乳制品、肉制品、糕点等。

2. 医药保健品：鱼胶原蛋白肽广泛应用于医药保健品领域，如胶囊、口服液、片剂等剂型，用于改善皮肤状态、促进骨骼健康、调节免疫功能等。

3. 化妆品：鱼胶原蛋白肽在化妆品中具有很好的应用前景。

常见的化妆品产品包括面霜、面膜、眼霜等，用于改善皮肤弹性、淡化皱纹、增加肌肤水分等。

4. 药用胶囊：鱼胶原蛋白肽也可以制成药用胶囊，用于改善胃肠道功能、促进伤口愈合等。

总结：鱼胶原蛋白肽原料是一种具有重要生理功能和广泛应用领域的食品添加剂和保健品成分。

第34卷第2期吉林医药学院学报V01．34N o．22013年04月Jo哪al of Ji l i n M edi cal C oue ge A pr．2013文章编号：1673-2995(2013)02旬133旬3胶原蛋白应用的研究进展R es e ar ch pr O gr ess of coU agen appncat i on综述白海英1，柯蕾芬1综述，朱文赫h，吕士杰2审校(吉林医药学院：1．临床医学院，2．生化教研室，吉林吉林132013、摘要：胶原蛋白是结缔组织的主要蛋白成分，也是与机体的细胞、组织和器官功能息息相关的功能性蛋白。

胶原蛋白因其独特的生物特性、良好的相容性以及可生物降解性而在许多领域得到了广泛的应用。

本文对胶原蛋白的应用作一综述。

关键词：胶原蛋白；组织工程中图分类号：R341文献标识码：A胶原蛋白(coU agen)，又叫胶原质，是细胞外基质的主要成分，主要以不溶性纤维蛋白的形式存在。

其广泛存在于动物的结缔组织中，占动物体内蛋白质总量的25％一30％，对机体和脏器起着支持、保护、结合以及形成界隔等作用u J。

胶原蛋白的营养十分丰富，其富含除色氨酸和半胱氨酸外的18种氨基酸，同时还含有在一般蛋白质中少见的羟脯氨酸和焦谷氨酸口引。

胶原蛋白的结构特征是三螺旋结构，其独特的三重螺旋结构，使该分子结构非常稳定，且具有低免疫原性和良好的可生物降解性等特征。

胶原蛋白作为天然的生物资源，其独特的生物相容性和生物可降解性是当今合成高分子材料无法比拟的，另外还有其他特性如高拉伸强度、低免疫性、止血性能以及促进细胞生长等性能。

因此，被广泛应用于临床医学、化妆品、食品、化工原料与研究等领域，本文就胶原蛋白的应用进行综述。

1胶原蛋白在医疗卫生行业中的应用组织工程是研究和开发用于修复、维护、促进人体各种组织或器官损伤后功能和形态的生物替代物的新兴学科。

它主要从四个方面进行研究：种子细胞、支架材料、器官构建和临床使用¨J。

胶原蛋白研究报告胶原蛋白是人体内一种重要的蛋白质，广泛存在于皮肤、骨骼、肌肉和血管等组织中。

它支撑体内的结构和功能，起到保持机体健康的重要作用，因此成为现代研究的热点。

下面我们从以下几个角度来阐述胶原蛋白研究报告。

1. 胶原蛋白的结构和功能胶原蛋白由三个肽链编织而成，长期以来，人们一直认为它只有支撑组织的作用。

但是，最近的研究证明，胶原蛋白不仅具有支撑作用，还能促进细胞增殖和血管新生，对于人体的伤口愈合和维持血管的正常运作都很重要。

此外，胶原蛋白也被发现在调节骨髓干细胞、免疫细胞等方面发挥重要作用。

2. 胶原蛋白与皮肤健康的关系皮肤是最大的人体器官，保持皮肤健康对个体社交、心理状态以及整体形象都有直接的影响。

胶原蛋白正是维持皮肤弹性、光泽的“功臣”。

随着年龄的增长，胶原蛋白的数量和质量都会逐步下降，从而导致皮肤松弛、皱纹增多，此时的人就需要通过补充胶原蛋白来促进皮肤的修护和再生。

当然，补充胶原蛋白并不意味着可以完全消除皮肤衰老，但是能够起到一定的维护作用。

3. 胶原蛋白的来源和补充方式胶原蛋白是一种天然的蛋白质，我们可以通过食用富含胶原蛋白的食物来摄入，如鸡皮、猪蹄筋、牛筋等。

此外，人们也可以选择口服胶原蛋白、注射胶原蛋白等方式进行补充。

不过，需要注意的是，不同来源的胶原蛋白对于人体的吸收效果也不同。

4. 胶原蛋白的研究进展随着科技的不断发展，人们对于胶原蛋白的研究也越来越深入。

目前，人们正在努力开发新型的胶原蛋白材料，用于人工关节、口腔修复、软骨修复等领域。

同时，也有科学家从胶原蛋白的基因层面入手，研究胶原蛋白的合成机制，探究与胶原蛋白相关的疾病发生发展机制。

总之，胶原蛋白在人体中的作用非常重要，我们应该加强对它的研究和了解，充分发挥它在保持健康、抗衰老等方面的重要作用。

同时，在补充胶原蛋白的过程中，也要注意选择适合自己的方式和来源，以及注意合理的剂量和使用方法。

鱼肉蛋白的热变性研究进展吴燕燕;熊添;李来好;杨贤庆【摘要】In the processing of fish protein,heat treatment is one of the most common processes.The thermal denaturation of proteins caused by heat treatment has a great influence on the physicochemical and functional properties of proteins,and this effect is difficult to recover.In this paper,the effects of heating denaturation on fish protein were reviewed.The changes of protein composition,total lily andcarbonyl,solubility,turbidity,viscosity,Ca2 +-ATPase activity,gel and texture properties of fish protein were summarized and analyzed in combination with the mechanism of protein thermal denaturation in recent years at home and abroad.The future research and development direction of fish meal thermal denaturation in fish processing were also presented in this paper which was aimed to provide a theoretical basis for the selection of reasonable thermal processing technology for fish products.%在鱼肉蛋白的加工过程中,加热处理是最常见的工序之一.热处理造成的蛋白热变性会对蛋白质的理化性质和功能特性产生很大的影响,且这种影响多难以复原.本文总结了近几年来国内外关于鱼肉蛋白在加热过程中蛋白组成成分、总巯基和羰基、溶解度、浊度、黏度、Ca2+-ATPase活性、凝胶、质构等特性指标的变化趋势的研究进展,结合蛋白质热变性的机理深入分析其变化原因,提出今后在鱼类加工方面对于鱼肉蛋白热变性的研发方向,旨在为鱼制品选择合理的热加工工艺的提供理论依据.【期刊名称】《食品工业科技》【年(卷),期】2018(039)005【总页数】5页(P343-347)【关键词】鱼肉;蛋白质;热变性;肌原纤维蛋白【作者】吴燕燕;熊添;李来好;杨贤庆【作者单位】中国水产科学研究院南海水产研究所农业部水产品加工重点实验室,广东广州510300;中国水产科学研究院南海水产研究所农业部水产品加工重点实验室,广东广州510300;中国海洋大学食品科学与工程学院,山东青岛266000;中国水产科学研究院南海水产研究所农业部水产品加工重点实验室,广东广州510300;中国水产科学研究院南海水产研究所农业部水产品加工重点实验室,广东广州510300【正文语种】中文【中图分类】TS201.1中国是渔业大国,2016年全国水产品总量达到6901万吨,其中鱼类总产量达4040万吨,占渔业总产量的58.5%[1]。

胶原蛋白肽生理功能的研究进展摘要胶原蛋白肽是胶原蛋白水解后得到的分子量较低的肽类产品，具有降血压、健骨、抗氧化和改善皮肤等多种生理功能。

本文综述了近年来胶原蛋白肽各种生理功能的研究进展。

关键词：胶原蛋白肽；水解；生理功能前言胶原蛋白是哺乳动物中最丰富的纤维蛋白之一，是构成牙本质和韧带的主要部分，是骨和牙本质中的大部分有机基质，其通常存在于皮肤、动脉、软骨和大多数细胞外基质中。

胶原蛋白肽是以富含胶原蛋白的新鲜动物组织为原料，经过提取、水解、精制生产的，相对分子量低于10000的产品[1]。

胶原蛋白肽作为一种新兴的功能性蛋白配料，具有很多显著的生理功能，并广泛应用于食品、生物医药、保健品和化妆品等领域。

本文对近年来胶原蛋白肽生理功能的研究进展作一综述。

1胶原蛋白肽的降血压功能血管紧张素酶(ACE)抑制剂具有降血压的作用，是治疗高血压的理想药物。

国内外大量的研究成果证明胶原蛋白肽具有明显的ACE抑制作用，可作为ACE抑制剂使用。

2018年Yang等[2]采用连续模拟胃肠道消化法对罗非鱼皮明胶进行水解并进一步分离，得到的水解肽具有ACE抑制活性。

2019年Abuine R等[3]对鱼皮中的明胶和胶原蛋白水解生成2～20个氨基酸序列的生物活性肽，其含有高含量的疏水性氨基酸，具有ACE抑制活性。

2020年Hua等[4]对从尼罗罗非鱼皮肤中提取出的酸溶性胶原蛋白进行水解，制备ACE抑制肽。

2020年Yu等[5]对鱼胶原蛋白进行水解，进一步分离成四个分子量范围，经测序鉴定，分子量在600～1000da之间的FCPH-Ⅳ具有较高的ACE抑制活性。

2胶原蛋白肽的健骨功能近年来的研究成果显示胶原蛋白肽具有强健骨骼，防止骨质疏松的功能。

2020年Liu等[6]报道了来源于白眼狭鳕皮肤的胶原蛋白肽显示出优异的抗氧化活性，可显著减弱H2O2诱导丙二醛和活性氧的上调，呈剂量依赖性下调超氧化物歧化酶，胶原蛋白肽促进细胞增殖和成骨分化，通过抑制成骨细胞的氧化损伤和促进骨形成来实现对骨质疏松的保护作用的。

点带石斑鱼鱼皮和鳞片胶原蛋白的提取及理化性质的研究黄亚冬;邢克智;刘海学;王金娥;陈成勋;王庆奎【摘要】以点带石斑鱼为原料,分别从鱼皮和鱼鳞中提取酸溶性胶原蛋白,并研究其纯度、热变性温度、溶解度等理化性质.结果表明:(1)鱼皮和鱼鳞中胶原蛋白的提取率分别为76.21％和2.50％；(2)经紫外可见光谱扫描、傅里叶转换红外光谱和氨基酸分析,确定所提取的胶原蛋白是Ⅰ型胶原蛋白,具有完整的三螺旋结构；(3)SDS-PAGE电泳测定证明鱼皮和鱼鳞胶原蛋白均含有α1、α2、β和γ链,α1、α2链的相对分子质量分别为2.79×105和2.87×105,纯度分别为91％和85％；(4)鱼皮、鱼鳞胶原蛋白的热变性温度分别为40.16和42.06℃；(5)等电点分别为7.12和7.15;(6)两者在酸性pH(2-4)时具有高的溶解度,并且当NaCl的质量浓度分别为10和20 g/L时,溶解度最高.【期刊名称】《天津师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(033)002【总页数】6页(P64-69)【关键词】点带石斑鱼;鱼皮;鱼鳞;胶原蛋白;理化性质【作者】黄亚冬;邢克智;刘海学;王金娥;陈成勋;王庆奎【作者单位】天津农学院水产科学系,天津300384;天津农学院天津市水产生态及养殖重点实验室,天津300384;天津农学院水产科学系,天津300384;天津农学院天津市水产生态及养殖重点实验室,天津300384;天津农学院农业分析测试中心,天津300384;天津农学院农业分析测试中心,天津300384;天津农学院水产科学系,天津300384;天津农学院天津市水产生态及养殖重点实验室,天津300384;天津农学院水产科学系,天津300384;天津农学院天津市水产生态及养殖重点实验室,天津300384【正文语种】中文【中图分类】S917.4胶原蛋白（collagen）是生物体内广泛存在的一种重要蛋白质，也是结缔组织的主要蛋白成分.与来源于陆生哺乳动物的胶原蛋白相比，水产动物原料通常具有高蛋白、低脂肪的特点，能够避免动物性传染病的传播，安全性好，非常适宜于制备胶原产品[1].近年来以水产动物为原料制备的胶原蛋白产品被世界公认为一种安全性较高的胶原蛋白来源，备受国内外消费市场的青睐.点带石斑鱼（Epinephelus malabaricus），隶属鲈形目（Perciformes）、科（Serranidae）、石斑鱼属（Epinephlus）.其营养丰富，肉质鲜美，蛋白含量高，富含必需氨基酸，为优质的食用经济鱼类，是许多国家捕捞和养殖的对象.本课题组以点带石斑鱼为实验材料，从鱼皮和鱼鳞中提取胶原蛋白，并通过紫外吸收、氨基酸分析、SDS-PAGE 电泳分析和傅里叶变换红外光谱对胶原蛋白的纯度和结构特征进行研究，为点带石斑鱼胶原蛋白的制备和应用提供基础资料.1 材料与方法1.1 材料与仪器1.1.1 原材料预处理点带石斑鱼冻品低温解冻后，在冰水浴中手工剥离鱼皮和鱼鳞，去除鱼皮下的脂肪、肌肉组织以及鱼鳞中的杂物，自来水洗净，沥干.1.1.2 试剂与仪器SDS-PAGE 相对分子质量标准蛋白，加拿大Fermentas 公司生产；牛跟腱Ⅰ型胶原蛋白标准品（BATC），北京索莱宝科技有限公司生产；L-羟脯氨酸、氯胺T、二甲基氨基苯甲醛、丙烯酰胺、N，N′-甲叉双丙烯酰胺、三羟基氨基甲烷（Tris）、过硫酸铵、四甲基二乙胺，均为北京鼎国昌盛生物技术有限责任公司生产；所用试剂均为国产分析纯级.双光束紫外可见分光光度计UV-1901，北京普析通用仪器有限公司生产；冷冻干燥机FPL1-1200，上海爱朗仪器有限公司生产；差示扫描量热仪DSC6220，精工电子纳米科技有限公司生产；高速低温离心机，赛默飞世尔科技（中国）有限公司生产；氨基酸全自动分析仪HITACH L-8900，日本HITACH 公司生产；傅里叶变换红外光谱仪Spectrum 65，美国PerkinElmer 公司生产；电泳凝胶成像分析仪SN-NJ060C，北京信诺莱伯仪器有限公司生产.1.2 胶原蛋白的提取将鱼皮剪碎，用体积分数为10%的正丁醇在4 ℃下搅拌脱脂24 h，蒸馏水洗净后用0.1 mol/L NaOH 在4 ℃下搅拌6 h，去除杂质蛋白.过滤，用蒸馏水洗至中性，冷冻干燥.将鱼鳞浸泡于0.5 mol/L 的EDTA 溶液（pH7.4）中，4 ℃下搅拌脱钙48 h，每12 h 更换1 次溶液，然后用去离子水清洗，沥干，冷冻干燥.1.3 胶原蛋白的纯化称取1.2 中鱼皮和鱼鳞冻干品各2 g，分别加入0.5 mol/L 冰醋酸溶液搅拌24 h 后，10 000 r/min 离心30 min，沉淀用同样的条件再处理1 次，合并2次上清液，加NaCl 至终浓度0.9 mol/L，盐析过夜.10 000 r/min 离心30 min，弃上清液.沉淀用0.5 mol/L 冰醋酸溶液溶解，10 000 r/min 离心30 min.取上清液，重复盐析和溶解，用0.1 mol/L 冰醋酸溶液透析48 h 脱盐，再用蒸馏水透析24 h，冷冻干燥.所有处理及操作均在4 ℃下进行.1.4 胶原蛋白纯度及理化性质测定胶原蛋白纯度的测定，参照Reddy 等[2]的方法；热变性温度测定，参照Kanokwan 等[3]的方法；胶原蛋白氨基酸分析，参照GB/T 18246-2000 的方法；傅里叶变换红外光谱（FTIR），采用傅里叶变换红外光谱仪测定其吸收光谱，参照Wang 等[4]的方法；电动势及溶解度分析，参照Kanokwan 等[3]的方法.紫外可见光谱扫描：准确称取纯化的胶原蛋白样品，溶解于0.5 mol/L 冰醋酸溶液中（4 ℃下进行），配成质量分数为0.05%胶原蛋白溶液.样品处理液采用双光束紫外可见分光光度计进行紫外可见光谱扫描，波长间隔1 nm，波长为190～400 nm.SDS 聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）：参照Wang 等[4]的方法并稍作改动.即SDS-PAGE 采用6%（质量分数）分离胶与5%（质量分数）浓缩胶不连续电泳系统，具体配方如表1 所示.将胶原蛋白样品溶解于0.5 mol/L Tris-HCl（pH 6.8）至最终质量分数为0.1%，将样品溶液与样品缓冲液等体积混合，100 ℃水浴5 min 后取出立即放入冰水浴中冷却，然后4 ℃、10 000 r/min 离心10 min，取15 μL 上清液至垂直电泳槽，在50 mA 电流下电泳，最后进行染色脱色处理.表1 SDS 聚丙烯酰胺凝胶电泳配方Tab.1 Formula of SDS polyacrylamide gel electrophoresis mL1.5 数据统计与分析实验数据用平均值± 标准误差（Mean±SE）表示，在单因子方差分析的基础上采用Duncan 多重比较法检验组间差异（P=0.05）.所有数据均采用软件SPSS17.0 进行分析.2 结果与讨论2.1 胶原蛋白的提取率及其纯度鱼皮胶原蛋白（SKC）和鱼鳞胶原蛋白（SCC）的提取率分别为76.21%和2.50%.吸光度值（A）和样品中羟脯氨酸浓度（C）呈线性正相关，回归方程为：A=0.073 4C+0.002 8（R2=0.999 3）.永井裕等[5]认为羟脯氨酸仅存在于胶原蛋白、弹性蛋白和伸展蛋白中，而不存在于一般蛋白质中，其在胶原蛋白中的含量为胶原氨基酸总质量的10%左右.经测定，本研究提取的SKC 和SCC 的纯度分别为91%和85%.2.2 紫外可见光谱扫描分析将提取的SKC 和SCC 用0.5 mol/L 冰醋酸溶液溶解，在190～400 nm 的近紫外光区进行全波长扫描，结果如图1 所示.SKC 和SCC 在231 nm 处具有最大吸收峰，牛跟腱Ⅰ型胶原蛋白标准品在232 nm 处具有最大吸收峰，A 值分别为0.516、0.454 和0.532，符合胶原蛋白通常的紫外吸收特性，即SKC和SCC 存在Ⅰ型胶原蛋白的特征吸收峰.2.3 热变性温度（DSC）的测定SKC 和SCC 的DSC 曲线如图2 所示.SKC 的热变性温度为40.16 ℃，SCC 的热变性温度为42.06 ℃，这表明SCC 的热稳定性稍高于SKC.点带石斑鱼生活的水温在15～34 ℃，其胶原蛋白的热变性温度高于最大生长温度，这和一些温、热带鱼种来源的胶原蛋白相似，如尼罗河鲈鱼（生长温度18～32 ℃，胶原蛋白热变性温度36.5 ℃）、金枪鱼（生长温度20～28 ℃，胶原蛋白热变性温度29.7 ℃）、香鱼（生长温度20～28 ℃，胶原蛋白热变性温度29.7 ℃）等[4，6-7].这表明胶原蛋白的热稳定性与来源物种的种类和栖息环境温度有关，此结论与Rigby 的报道一致[8].2.4 氨基酸组成表2 中给出了点带石斑鱼SKC 和SCC 的氨基酸组分的质量分数.SKC 和SCC 中含量最丰富的氨基酸为甘氨酸，丙氨酸、谷氨酸和脯氨酸的含量也很高，而甲硫氨酸、组氨酸含量较低，半胱氨酸和酪氨酸没有发现，符合胶原蛋白的氨基酸组成分布[9].鱼皮和鱼鳞亚氨基酸（脯氨酸）含量分别为4.84%和5.60%，点带石斑鱼较低的亚氨基酸含量与较低的变性温度符合“蛋白质的热稳定性与亚氨基酸含量呈正相关”这一结论[10].表2 提取胶原蛋白的常规氨基酸组成Tab.2 Composition of amino acid in soluble collagens extracted from scales and skin of grouper %2.5 傅里叶变换红外光谱（FT-IR）图3 和表3 显示了点带石斑鱼SKC、SCC 的红外吸收光谱及主要吸收峰.表3 点带石斑鱼SKC 和SCC 的光谱峰位及其归属Tab.3 FTIR spectra peak locations and assignments for acid soluble SKC and SCC of grouperAmideⅠ带和蛋白质的二级结构有关，SKC和SCC 的Amide Ⅰ带分别出现在1 656.95 和1 641.35 cm-1，说明这2 种胶原蛋白的二级结构相似.Amide Ⅲ带是由N—H 弯曲振动引起的特征吸收峰，SKC 和SCC 的Amide Ⅲ带分别出现在1 239.58和1 240.00 cm-1，证明提取的胶原蛋白存在完整的三螺旋结构[11].Amide A 峰与N—H 伸缩振动有关[12]，根据Doyle 理论，游离的N—H伸缩振动在3 400～3 440 cm-1，N—H 参与氢键形成时振动频率显著降低.SKC 的Amide A 在3 436.16 cm -1，SCC 的Amide A 在3 435.94 cm-1，说明2种胶原蛋白中几乎没有或者有很少的N—H 键参与氢键形成.SKC 的AmideⅠ和AmideⅡ吸收峰振动频率（分别为1 656.95 cm-1，1 551.33 cm-1）稍高于SCC的值（1 641.35 cm-1，1 554 cm-1），这些峰的振动频率与胶原蛋白的分子有序度呈正相关[13]，因此说明SKC 具有比SCC 更高的分子有序度.2.6 SKC 和SCC 的组成及相对分子质量SKC 和SCC 样品经SDS-PAGE 电泳后，结果如图4 所示.鱼皮和鱼鳞所提取出来的胶原蛋白结构相似，属于Ⅰ型胶原蛋白，除了α1和α2链，还有β 和γ链，如表4 所示.通常认为β 链为α 链的二聚体，而γ 链为α 链的三聚体.α1和α3组分在SDS-PAGE胶上无法辨别[21]，因此条带α1还可能含有α3成分.表4 鱼皮、鳞片胶原蛋白的相对分子质量（以0.8 mg/mL 为例）Tab.4 Chain molecular weight of collagens from skin and scales（0.8 mg/mL，for example）2.7 电动势分析SKC 和SCC 在不同pH 条件下的电动势如图5所示.在pH 为2～7 范围内，电动势值均为正值，而在pH 为8 和9 时出现负值.由于净电荷为零处被认为是蛋白质的等电点，因此，由图5 可得，SKC和SCC 的等电点分别为pH 7.12 和7.15，两者等电点极为相似，这可能与其氨基酸组成的含量有关.2.8 溶解性不同pH 条件下点带石斑鱼SKC、SCC 的溶解性结果如图6（a）所示.在酸性pH （2～4）内，两者都表现出高的溶解性（P≤0.05）.pH 值高于4 时，两者的溶解度均表现出不同的下降趋势，在中性和弱碱性条件下溶解性降至最低.本文结论与Bae 等[22]对虎皮胶原蛋白的研究结果相似.不同浓度的NaCl 溶液对石斑鱼SKC、SCC 的溶解性影响结果如图6（b）所示.在10 和20 g/L NaCl 质量浓度下两者的溶解性与对照组（0 g/L NaCl 质量浓度）差异不具有统计学意义（P ＞0.05）.当NaCl 质量浓度大于30 g/L 时，2 种蛋白的溶解度急剧下降，这与Ahmad 和Benjakul [23] 的结论相同.NaCl 质量浓度在40～60 g/L 时，SKC、SCC 的溶解度很低，这很可能是蛋白质的盐析现象.Woo 等[24]和Bae 等[22]分别从黄鳍金枪鱼、褐篮子鱼、海圆脸鱼类、燕魟、赤魟和烟台黄貂鱼的背部鱼皮中提取出胶原蛋白，当NaCl 质量浓度在40 g/L 时其溶解度也表现出急剧下降趋势.这也与本研究结果相似.3 结论本研究从点带石斑鱼的鱼皮和鱼鳞中提取出了胶原蛋白，并对这2 种胶原蛋白的理化性质进行分析，结论如下：（1）鱼皮中胶原蛋白的提取率远远大于鱼鳞中的提取率，且纯度也高于鱼鳞中的胶原蛋白，证明鱼皮更适用于提取胶原蛋白；（2）鱼皮和鱼鳞中的胶原蛋白均为Ⅰ型，含有α1、α2、β 和γ 链，并且具有完整的三螺旋结构，二者的氨基酸组成符合一般胶原蛋白的氨基酸组成规律；（3）2 种胶原蛋白都是在酸性条件和低NaCl 浓度下有较高的溶解度，符合一般胶原蛋白的溶解性特征.【相关文献】[1]焦道龙，陆剑锋，张伟伟，等.水产动物胶原蛋白的研究现状及发展趋势[J].食品科学，2009，30（17）：334—338.[2]REDDY G 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鱼精蛋白的药理及临床应用鱼精蛋白的药理及临床应用一、鱼精蛋白的定义和特性1.1 定义鱼精蛋白是一种富含多种氨基酸的蛋白质，通常从鱼类中提取而得。

其主要成分包括谷氨酸、异亮氨酸、赖氨酸等。

1.2 特性鱼精蛋白具有以下特性：- 可溶于水和酸性溶液；- 含有较高的胶原蛋白含量，具有良好的稳定性；- 富含多种活性氨基酸，具有一定的生物活性；- 生产工艺简单，成本较低。

二、鱼精蛋白的药理作用2.1 抗氧化作用鱼精蛋白含有丰富的天然抗氧化物质，如谷胱甘肽和谷胱甘肽过氧化物酶，具有良好的抗氧化作用，可以清除体内自由基，减少氧化应激反应。

2.2 免疫调节作用鱼精蛋白中的活性氨基酸可以增强人体的免疫力，促进免疫细胞的活化和增殖，增强机体对病原微生物的抵抗力，提高人体免疫功能。

2.3 皮肤修复作用鱼精蛋白中的胶原蛋白可以增强皮肤组织的弹性和紧实度，促进皮肤细胞的再生和修复，有效改善皮肤干燥、老化等问题。

2.4 抗炎作用鱼精蛋白可以抑制炎症反应的发生和发展，减轻组织损伤，缓解炎症引起的疼痛和不适感。

三、鱼精蛋白的临床应用3.1 皮肤护理鱼精蛋白在护肤品中常用于面膜、乳液等产品中，可改善皮肤质地，增加皮肤弹性，减少皱纹和色斑的产生。

3.2 营养补充鱼精蛋白作为保健品中的一种常见成分，具有增强免疫力、促进身体健康的作用，常用于补充蛋白质和氨基酸。

3.3 外科手术辅助鱼精蛋白具有促进伤口愈合、减少术后炎症反应的作用，在外科手术中常被用于修复和保护组织。

附件：本文档涉及的附件包括：合适的研究报告、实验数据等。

法律名词及注释：- 氨基酸：构成蛋白质的基本化学物质，是生命活动的基本单位。

- 谷胱甘肽：一种含硫氨基酸，具有抗氧化和解毒作用。

- 胶原蛋白：一种结缔组织中主要的蛋白质成分，具有维持皮肤弹性和紧实度的作用。