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酶法提取膠原蛋白的方法介紹

更新時間:2023-08-08   點擊次數:295次

酶法提取是指可溶性膠原和酸溶性膠原被提取后,需用一些蛋白酶,如膠原酶、胃蛋白酶、木瓜蛋白酶和胰凝乳蛋白酶等水解,得到不同的酶促溶性膠原蛋白。所使用的蛋白酶主要分3種:動物蛋白酶(如胰蛋白酶,胃蛋白酶),植物蛋白酶(如木瓜蛋白酶,菠蘿蛋白酶),微生物蛋白酶(如堿性蛋白酶,中性蛋白酶)。在對酶法水解膠原蛋白的研究中,以堿性蛋白酶應用zui多。

 

將膠原進行限制性降解,即將末端肽切割下來,由于膠原肽鏈間的共價鍵都是通過分子末端肽里的賴氨酸或羥賴氨酸的相互作用形成的,末端肽被切下后,含三螺旋結構的主體部分可溶于稀有機酸而被提取出來。用酶處理,可以水解掉膠原纖維蛋白的末端肽,提高膠原蛋白的產率;而且還不會破壞膠原蛋白的三股螺旋結構,保持其特性。影響酶提取的因素有很多,如酶濃度、酶與底物的比例、酶解時間、酶解溫度、pH值以及料液比等。在實際操作中,大多數采用酶復合法提取膠原蛋白,較多的是使用胃蛋白酶提取,有機酸多為乙酸。

 

酶解膠原蛋白的工藝主要分為單酶水解法和多酶水解法。多酶水解法又分為混合酶水解法(比如牛胰蛋白酶,鏈霉菌蛋白酶,芽孢桿菌蛋白酶混合)和分步酶水解法,酶法提取皮膠原具體實驗工藝及條件的選取通常應考慮要開發的產品對分子量的要求,要得到分子量較小的膠原多肽一般采用多酶水解法。影響酶解效果的因素主要有:酶的種類、加酶量、酶解溫度、酶解時間、pH值及料水比。采用酶法提取骨料中的膠原蛋白,既能有效縮短提取時間,又能獲得具有良好生物活性的膠原蛋白,而且對環境的污染也較小。膠原蛋白不易被普通蛋白酶水解,但能被動物膠原酶斷裂,斷裂的碎片自動變性后可被普通蛋白酶水解。胃蛋白酶水解膠原蛋白的適宜條件為pH 1.651.70、溫度37℃。

 

有(you)人以豬骨(gu)(gu)為原(yuan)料,用蛋(dan)(dan)白(bai)酶的酶解反應代替傳統制(zhi)膠(jiao)工(gong)藝(yi),對骨(gu)(gu)膠(jiao)原(yuan)的酶解反應與酶法制(zhi)膠(jiao)工(gong)藝(yi)進(jin)行了試驗研究。結果(guo)表明:以胃蛋(dan)(dan)白(bai)酶對骨(gu)(gu)膠(jiao)原(yuan)的提取(qu)率zui高(46.14%),其次(ci)是胰(yi)蛋(dan)白酶(mei)(43.42%),接下來是中性蛋白(bai)酶(30.14%),zui后是堿性蛋白酶(21.15%)。并且通過(guo)單因素(su)和正交試驗對胃蛋白酶酶解反應中各(ge)主要影響(xiang)因素(su)進(jin)行(xing)了優化。試驗結果表明,胃蛋白酶提取(qu)的zui you條件是(shi)(shi),胃蛋白酶(mei)的濃度是(shi)(shi)1%,在pH2.0的條(tiao)件下酶解48h,然后(hou)在濃度為10%w/v)的NaCL溶液中鹽析24hzui后(hou)骨膠原的回(hui)收率為(wei)64.77%,骨膠(jiao)原的(de)提取率為49.75%。還有(you)人(ren)用胃蛋(dan)白酶提取豬(zhu)皮膠原(yuan)蛋(dan)白,分(fen)別在水解0261014182226h時對四種不(bu)同胃(wei)蛋白酶用量(liang)(分別為1%2%2.5%3%)的試樣取樣檢測,采用一階HILL方程模(mo)擬胃蛋白酶(mei)提取豬皮(pi)膠原(yuan)蛋白的進程以及胃蛋白酶(mei)水解速率的衰(shuai)減(jian)過程,zui后得(de)出2%的胃蛋白酶用量和6-7h的水解時間提取率(lv)zui大(da)。還有人(ren)用以新鮮(xian)豬(zhu)皮為(wei)原(yuan)料,在50-52℃的條件下用胰酶進行水解,在酶用量(liang)為(wei) 50001100001pH值為9,反應23h,原料:水為12的條件下酶(mei)解(jie)。結果表明(ming):總蛋白質的提取率≥80%

 

采(cai)用酶(mei)法提取膠原(yuan)蛋白時(shi),必須嚴(yan)格(ge)控制提取條件:

 

首先(xian),酶作(zuo)用(yong)時(shi)間(jian)必須適當(dang)。如(ru)果(guo)時(shi)間(jian)過短,膠(jiao)(jiao)原蛋白就不能充分(fen)(fen)釋放到(dao)提取液中,影(ying)響提取率;如(ru)果(guo)酶作(zuo)用(yong)時(shi)間(jian)過長,膠(jiao)(jiao)原蛋白會(hui)水解過度,產(chan)生(sheng)過多的(de)苦味小分(fen)(fen)子低聚肽,不僅會(hui)增加分(fen)(fen)離純化的(de)難度,也會(hui)影(ying)響膠(jiao)(jiao)原蛋白的(de)功能特性(xing)和生(sheng)物活性(xing)。

 

其次,酶解溫度要適宜。溫度過低,酶的作用效果不明顯;溫度過高會引起酶的失活和膠原蛋白的變性。據報道,當介質pH略低于中性時,膠原蛋白的變性溫度為4041℃,當介質pH為酸性時,膠原蛋白的變性溫度為3839℃,而且魚皮膠原蛋白的變性溫度要比豬皮膠原蛋白的變性溫度低712℃。所以,如果要使提取的膠原蛋白具有良好的生物活性,在提取過程中應使提取溫度低于變性溫度。

 

第三,需選用適當的酶(mei)(mei)。一般從陸(lu)生(sheng)哺(bu)乳(ru)動(dong)物組織(zhi)中提取膠(jiao)原蛋(dan)白時,采用胃蛋(dan)白酶(mei)(mei)在其(qi)zui適作用溫度下(xia)進行(xing)提取是合理的,但對(dui)于(yu)魚類等水生動物,由于(yu)其膠原蛋(dan)白的變性(xing)溫度比陸生哺乳動物低(di),因(yin)此許(xu)多蛋(dan)白酶(mei)便不(bu)適用,如果在這些酶(mei)的zui適(shi)作用溫度下提取(qu)可能會破壞膠原(yuan)蛋(dan)白的(de)某些功能特性(xing)(xing)和(he)生物(wu)活(huo)性(xing)(xing)。采(cai)用酶法提取(qu)膠原(yuan)蛋(dan)白及其(qi)(qi)多肽(tai)的(de)研究主要(yao)是從動物(wu)皮及其(qi)(qi)加工(gong)副產物(wu)中(zhong),應用酶法從動物(wu)骨中(zhong)提取(qu)膠原(yuan)蛋(dan)白及其(qi)(qi)多肽(tai)報(bao)道較少。