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酶法提取膠原蛋白的方法介紹
閱讀：916 發(fā)布時間：2023-8-8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(yīng)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(jié)構(gòu)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(chǎn)率；而且還不會破壞膠原蛋白的三股螺旋結(jié)構(gòu)，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(shù)采用酶復(fù)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(yīng)考慮要開發(fā)的產(chǎn)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(huán)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 1.65～1.70、溫度37℃。
有人以豬骨為原料，用蛋白酶的酶解反應(yīng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)制膠工藝，對骨膠原的酶解反應(yīng)與酶法制膠工藝進行了試驗研究。結(jié)果表明：以胃蛋白酶對骨膠原的提取率zui高（46.14%），其次是胰蛋白酶（43.42%），接下來是中性蛋白酶（30.14%），zui后是堿性蛋白酶（21.15%）。并且通過單因素和正交試驗對胃蛋白酶酶解反應(yīng)中各主要影響因素進行了優(yōu)化。試驗結(jié)果表明，胃蛋白酶提取的zui you條件是，胃蛋白酶的濃度是1%，在pH2.0的條件下酶解48h，然后在濃度為10%（w/v）的NaCL溶液中鹽析24h，zui后骨膠原的回收率為64.77%，骨膠原的提取率為49.75%。還有人用胃蛋白酶提取豬皮膠原蛋白，分別在水解0、2、6、10、14、18、22、26h時對四種不同胃蛋白酶用量（分別為1%、2%、2.5%、3%）的試樣取樣檢測，采用一階HILL方程模擬胃蛋白酶提取豬皮膠原蛋白的進程以及胃蛋白酶水解速率的衰減過程，zui后得出2%的胃蛋白酶用量和6-7h的水解時間提取率zui大。還有人用以新鮮豬皮為原料，在50-52℃的條件下用胰酶進行水解，在酶用量為 5000：1～10000：1，pH值為9，反應(yīng)2－3h，原料：水為1：2的條件下酶解。結(jié)果表明：總蛋白質(zhì)的提取率≥80%。
采用酶法提取膠原蛋白時，必須嚴格控制提取條件：
首先，酶作用時間必須適當。如果時間過短，膠原蛋白就不能充分釋放到提取液中，影響提取率；如果酶作用時間過長，膠原蛋白會水解過度，產(chǎn)生過多的苦味小分子低聚肽，不僅會增加分離純化的難度，也會影響膠原蛋白的功能特性和生物活性。
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(jù)報道，當介質(zhì)pH略低于中性時，膠原蛋白的變性溫度為40～41℃，當介質(zhì)pH為酸性時，膠原蛋白的變性溫度為38～39℃，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7～12℃。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(yīng)使提取溫度低于變性溫度。
第三，需選用適當?shù)拿浮Ｒ话銖年懮溉閯游锝M織中提取膠原蛋白時，采用胃蛋白酶在其zui適作用溫度下進行提取是合理的，但對于魚類等水生動物，由于其膠原蛋白的變性溫度比陸生哺乳動物低，因此許多蛋白酶便不適用，如果在這些酶的zui適作用溫度下提取可能會破壞膠原蛋白的某些功能特性和生物活性。采用酶法提取膠原蛋白及其多肽的研究主要是從動物皮及其加工副產(chǎn)物中，應(yīng)用酶法從動物骨中提取膠原蛋白及其多肽報道較少。