一种鱼鳞胶原蛋白复合海绵制备方法与流程

本发明属于蛋白基生物材料、食品包装技术领域，具体涉及一种鱼鳞胶原蛋白复合海绵制备方法。

背景技术：

胶原蛋白海绵是通过将胶原蛋白经改性、冷冻干燥、灭菌等工艺制成的海绵状物质，能吸收大量的液体，被广泛用于生物工程等领域。但现有的胶原蛋白海绵存在机械强度不足、热稳定性和抗水性较差等问题，限制了其在食品包装技术领域的应用。

技术实现要素：

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述的技术缺陷，提出了本发明。

因此，作为本发明其中一个方面，本发明克服现有技术中存在的不足，提供一种鱼鳞胶原蛋白复合海绵制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种鱼鳞胶原蛋白复合海绵制备方法，其包括，粉碎鱼鳞后溶解，加入提取剂，调节ph；过滤、离心，取上清液；盐析所述上清液，离心，取沉淀再溶解，调节ph；透析，预冷冻后冷冻干燥，得第一胶原蛋白海绵；将基材溶解，得第一溶液；将所述第一胶原蛋白海绵溶解，得第二溶液；将抑菌剂和乳化剂混合搅拌，得第一乳液；将所述第一溶液、所述第二溶液混合均匀，得第三溶液；加入所述第一乳液和增塑剂，调节ph；预冷冻后冷冻干燥，即得鱼鳞胶原蛋白复合海绵。

作为本发明所述的鱼鳞胶原蛋白复合海绵制备方法的优选方案，其中：所述鱼鳞为已脱灰鱼鳞；所述溶解，其溶剂为乙酸；所述提取剂为胃蛋白酶；所述盐析，其盐析液为氯化钠溶液；所述透析，其透析液为水；所述基材为壳寡糖；所述抑菌剂为丁香油；所述乳化剂为吐温80或司盘80中的一种或两种；所述增塑剂为甘油溶液。

作为本发明所述的鱼鳞胶原蛋白复合海绵制备方法的优选方案，其中：所述乙酸，其浓度为0.5mol/l；所述胃蛋白酶，其酶活力≥1200u/g；所述氯化钠溶液，其浓度为0.8～1.0mol/l；所述甘油溶液中甘油的质量分数为10％～20％。

作为本发明所述的鱼鳞胶原蛋白复合海绵制备方法的优选方案，其中：按质量比计，所述粉碎鱼鳞后溶解，其鱼鳞与溶液的料液比为1∶(5～25)；所述胃蛋白酶，其添加量与鱼鳞的质量比为(15～30)∶100；所述第一溶液和所述第二溶液的溶质溶液比均为(1.0～2.5)∶100。

作为本发明所述的鱼鳞胶原蛋白复合海绵制备方法的优选方案，其中：按体积比计，所述抑菌剂和乳化剂的体积比为1～5；所述第一溶液和所述第二溶液的体积比为0.67～1.5，所述第一乳液与所述第三溶液的体积比为0.01～0.25。

作为本发明所述的鱼鳞胶原蛋白复合海绵制备方法的优选方案，其中：所述粉碎鱼鳞后溶解，加入提取剂，调节ph，其为在34000r/min条件下粉碎3min，其提取时间为20～30h，其为调节ph至1.5～2.5；所述过滤、离心，取上清液，其为在4000～5000r/min条件下离心15～20min；所述盐析所述上清液，离心，取沉淀再溶解，调节ph，其盐析时间为10～15h，其离心为在4000～5000r/min条件下离心20～30min，其调节ph至6.5～7；所述透析，其透析时间为24～48h；所述预冷冻后冷冻干燥，其预冷冻为在-60～-20℃温度下冷冻10～24h，其冷冻干燥为以5℃/h为梯度升温，先至-5℃保持12～16h后再至15℃保持12～16h；所述将所述第一胶原蛋白海绵溶解，其溶胀时间为12～14h；所述加入所述第一乳液和增塑剂，调节ph，其为调节ph至6.5～7。

作为本发明所述的鱼鳞胶原蛋白复合海绵制备方法的优选方案，其中：在25℃以下温度条件下进行。

作为本发明的另一方面，本发明克服现有技术的不足，提供了一种鱼鳞胶原蛋白复合海绵，其中：鱼鳞胶原蛋白复合海绵的抗张强度为413.72kpa，其断裂伸长率为19.03％。

作为本发明所述的鱼鳞胶原蛋白复合海绵的优选方案，其中：所述鱼鳞胶原蛋白复合海绵的变性温度为129.17℃。

作为本发明的另一方面，本发明克服现有技术的不足，提供了一种鱼鳞胶原蛋白复合海绵在生鲜肉制品的保鲜包装中的应用。

本发明的有益效果：

本发明以鱼鳞胶原蛋白、壳聚糖为主要成分，添加丁香油、甘油，制备出具有良好机械性能、抗菌效果和抗水性的复合胶原蛋白海绵。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为实施例1制备的罗非鱼鱼鳞胶原蛋白复合海绵数码照片，其中(a)为表面形貌图，(b)为截面形貌图。

图2为实施例1制备的罗非鱼鱼鳞胶原蛋白复合海绵扫描电镜图，其中(a)为放大100倍，(b)为500倍。

图3为实施例1制备的罗非鱼鱼鳞胶原蛋白海绵及其复合海绵抗水性对比图。

图4为实施例4制备的罗非鱼鱼鳞胶原蛋白海绵复合海绵和实施例1制备的罗非鱼鱼鳞胶原蛋白海绵复合海绵的抗水性对比图。

图5为实施例6中三种包装试验的三文鱼肉片感官评价结果。

图6为实施例6中三种包装试验的三文鱼肉片ph变化结果。

图7为实施例6中三种包装试验的三文鱼肉片菌落总数结果。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

实施例1：

(1)鱼鳞胶原蛋白海绵制备：

①鱼鳞预处理：取已脱灰罗非鱼鱼鳞(雷州市乌石镇龙之润水产品加工厂，酸法脱灰)100g用清水洗至中性，常温下晾干。将晾干的罗非鱼鱼鳞使用高速粉碎机粉碎3min，转速34000r/min；

②胶原蛋白提取：将粉碎罗非鱼鱼鳞置入烧杯中加1500ml去离子水，加入乙酸调节ph至2，再添加20g酶活力≥1200u/g的胃蛋白酶，在常温下提取25h；

③除杂：将上述步骤所得酶溶性罗非鱼鱼鳞胶原蛋白液使用纱布过滤取滤液，将所得滤液使用离心机4000～5000r/min离心15～20min，取上清液；

④纯化：在上述步骤所得上清液中加入78.9gnacl搅拌，静置盐析12小时后，使用离心机4000～5000r/min离心20～30min。再将离心所得沉淀溶于0.5mol/l乙酸溶液，调节ph至7灭酶。用8000～14000d透析袋以蒸馏水透析48小时，获得酶溶性罗非鱼鱼鳞胶原蛋白；

⑤冻干：将纯化所得罗非鱼鱼鳞胶原蛋白溶液注入直径为90mm的培养皿，每个培养皿注入30ml。-40℃预冻12h后放入冷冻干燥机，冷冻干燥温度曲线设为预冻冷冻2h，预冻结束开始抽真空，并以5℃/h为梯度升温至-5℃保持15h后再以5℃/h为梯度升温至15℃保持15h，得到纯罗非鱼鱼鳞胶原蛋白海绵。

(2)鱼鳞胶原蛋白复合海绵的制备：

①取15g壳聚糖(分子量范围约为3～10万，采购于国药集团化学试剂有限公司)加入1000ml浓度为0.5mol/l的乙酸溶液中，配制壳聚糖溶液；

②取22.5g制备的纯罗非鱼鱼鳞胶原蛋白海绵，加入1500ml浓度为0.5mol/l的乙酸溶液中溶胀14h，配制胶原蛋白溶液；

③将丁香油与乳化剂吐温80以2:1体积比混合并搅拌均匀得丁香油乳液；

④将上述步骤所得壳聚糖溶液与胶原蛋白溶液均匀混合；

⑤在上述步骤所得溶液中加入37.5ml丁香油乳液和3.75g甘油混合均匀，调节ph至7，配制成复合海绵溶液；

⑥在直径为90mm的培养皿浇注30ml，-40℃预冻12h后放入冷冻干燥机，冷冻干燥温度曲线设为预冻冷冻2h，预冻结束开始抽真空，并以5℃/h为梯度升温至-5℃保持15h后再以5℃/h为梯度升温至15℃保持15h，即得罗非鱼鱼鳞胶原蛋白复合海绵。

本实施例中鱼鳞胶原蛋白的提取率为15.74％，制备出的复合海绵表面平整无裂纹，颜色微黄，在弯曲之后能够回复到原有的形状，具有一定的弹性和一定的强度，不会发生断裂和损坏。复合海绵表面形貌(a)与截面形貌(b)分别如图1所示，复合海绵的微观形貌如图2所示，其中(a)为放大100倍的罗非鱼鱼鳞胶原蛋白复合海绵，(b)为放大500倍的罗非鱼鱼鳞胶原蛋白复合海绵。

制备出的复合海绵的微观形貌是三螺旋结构和已解旋为肽链的结构的组合。纯胶原蛋白海绵主要形成孔径较大的三维立体孔洞，孔壁较厚，且在孔壁上不规则分布着一些裂纹。复合海绵的微观结构发生了较大变化，主要是因为壳聚糖分子与胶原蛋白分子发生交联，形成互相贯穿的立体网状结构，且由于增塑剂以及植物精油与海绵基材间形成氢键等相互作用，增强了复合海绵韧性，使其孔壁结构光滑无裂纹，如图2所示的层片状的大孔结构赋予了海绵极好的机械性能。

实施例2：

(1)鱼鳞胶原蛋白海绵制备：

①鱼鳞预处理：取已脱灰罗非鱼鱼鳞(雷州市乌石镇龙之润水产品加工厂，酸法脱灰)100g用清水洗至中性，常温下晾干。将晾干的罗非鱼鱼鳞使用高速粉碎机粉碎3min，转速34000r/min；

②胶原蛋白提取：将粉碎罗非鱼鱼鳞置入烧杯中加2000ml去离子水，加入乙酸调节ph至2.5，再添加29.2g酶活力≥1200u/g的胃蛋白酶，在常温下提取20h；

③除杂：将上述步骤所得酶溶性罗非鱼鱼鳞胶原蛋白液使用纱布过滤取滤液，将所得滤液使用离心机4000～5000r/min离心15～20min，取上清液；

④纯化：在上述步骤所得上清液中加入116.88gnacl搅拌，静置盐析14小时后，使用离心机4000～5000r/min离心20～30min。再将离心所得沉淀溶于0.5mol/l乙酸溶液，调节ph至7灭酶。用8000～14000d透析袋以蒸馏水透析48小时，获得酶溶性罗非鱼鱼鳞胶原蛋白；

⑤冻干：将纯化所得罗非鱼鱼鳞胶原蛋白溶液注入直径为90mm的培养皿，每个培养皿注入30ml。-60℃预冻10h后放入冷冻干燥机，冷冻干燥温度曲线设为预冻冷冻2h，预冻结束开始抽真空，并以5℃/h为梯度升温至-5℃保持14h后再以5℃/h为梯度升温至15℃保持16h，制备纯胶原蛋白海绵。

(2)鱼鳞胶原蛋白复合海绵的制备：

①取10g壳聚糖加入1000ml浓度为0.5mol/l的乙酸溶液中，配制壳聚糖溶液；

②取10g纯胶原蛋白海绵加入1000ml浓度为0.5mol/l的乙酸溶液中溶胀14h，配制胶原蛋白溶液；

③将丁香油与乳化剂吐温80以2:1体积比混合并搅拌均匀得丁香油乳液；

④将上述步骤所得壳聚糖溶液与胶原蛋白溶液均匀混合；

⑤在上述步骤所得溶液中加入45ml丁香油乳液和3g甘油混合均匀，调节ph至7，配制成复合海绵溶液；

⑥在直径为90mm的培养皿浇注30ml，-60℃预冻10h后放入冷冻干燥机，冷冻干燥温度曲线设为预冻冷冻2h，预冻结束开始抽真空，并以5℃/h为梯度升温至-5℃保持14h后再以5℃/h为梯度升温至15℃保持16h，即得罗非鱼鱼鳞胶原蛋白复合海绵。

本实施例中鱼鳞胶原蛋白的提取率为10.43％，制备出的海绵表面平整无裂纹，颜色微黄，在弯曲之后能够回复到原有的形状，不会发生断裂和损坏。

实施例3：

鱼鳞胶原蛋白复合海绵的制备：

①取20g壳聚糖加入1000ml浓度为0.5mol/l的乙酸溶液中，配制壳聚糖溶液；

②取20g实施例2中制备的纯胶原蛋白海绵，加入1000ml浓度为0.5mol/l的乙酸溶液中溶胀12h，配制胶原蛋白溶液；

③将丁香油与乳化剂吐温80以2:1体积比混合并搅拌均匀得丁香油乳液；

④将上述步骤所得壳聚糖溶液与胶原蛋白溶液均匀混合；

⑤在上述步骤所得溶液中加入30ml丁香油乳液和4g甘油混合均匀，调节ph至7，配制成复合海绵溶液；

⑥在直径为90mm的培养皿浇注30ml，-40℃预冻10h后放入冷冻干燥机，冷冻干燥参数如实施例2所述，即得罗非鱼鱼鳞胶原蛋白复合海绵。

本实施例制备出的海绵表面平整无裂纹，颜色微黄，在弯曲之后能够回复到原有的形状，不会发生断裂和损坏。

实施例4：

鱼鳞胶原蛋白复合海绵的制备：

①取5.6g壳聚糖加入1000ml浓度为0.5mol/l的乙酸溶液中，配制壳聚糖溶液；

②取22.5g实施例1中制备的纯罗非鱼鱼鳞胶原蛋白海绵，加入1500ml浓度为0.5mol/l的乙酸溶液中溶胀14h，配制胶原蛋白溶液；

③将丁香油与乳化剂吐温80以2:1体积比混合并搅拌均匀得丁香油乳液；

④将上述步骤所得壳聚糖溶液与胶原蛋白溶液均匀混合；

⑤在上述步骤所得溶液中加入37.5ml丁香油乳液和3.75g甘油混合均匀，调节ph至7，配制成复合海绵溶液；

⑥在直径为90mm的培养皿浇注30ml，-40℃预冻12h后放入冷冻干燥机，冷冻干燥温度曲线设为预冻冷冻2h，预冻结束开始抽真空，并以5℃/h为梯度升温至-5℃保持15h后再以5℃/h为梯度升温至15℃保持15h，即得罗非鱼鱼鳞胶原蛋白复合海绵。

将本实施例制备的胶原蛋白复合海绵与实施例1制备的胶原蛋白复合海绵进行抗水性检测，其结果见图4，其中上排为本实施例中复合海绵浸水前后形态变化，下排为实施例1复合海绵浸水前后形态变化，可以看出实施例1复合海的抗水性得到明显提升，也就是说，随胶原蛋白的用量与壳聚糖用量比值的减小，复合海绵的抗水性有了明显提升。

实施例5：

用质构仪对实施例1～4制备的海绵机械性能进行检测，进行吸水实验和利用pbs溶液进行溶失实验对海绵的抗水性进行检测，进行抑菌圈实验对海绵的抗菌性能进行检测，结果见下表。

注：--表示无法测试。

另外，采用差示扫描量热法测定实施例1中纯胶原蛋白海绵及其复合海绵的变性温度，取3-10mg海绵放入dsc坩埚中制成样品，后置入dsc测试仪中测试，设定其氮气流量：0.1，温度范围：0-300℃，升温速度：10℃/min。实施例1中纯胶原蛋白海绵及其复合海绵的变性温度分别为29.41℃和129.17℃，罗非鱼鱼鳞胶原蛋白复合海绵的变性温度得到了显著的提高。

实施例6：

进行三文鱼包装保鲜试验，将实施例1制备的复合海绵作为衬垫，制作为复合海绵覆pe膜包装，另取pp覆pe膜包装以及空白覆pe膜包装，将新鲜的三文鱼肉片放在上述包装上，分别记为抗菌海绵衬垫组，pp衬垫组和空白组，置于4℃恒温冰箱中贮藏14d。对三文鱼肉片的感官评定、ph值、菌落数进行监测，结果分别见图5、6、7。实施例1制备的复合海绵覆pe膜包装的三文鱼肉片的货架期延长4d。

通过图5～7发现在贮藏期间，三文鱼肉的感官评分值呈下降趋势；失重率、色差值、挥发性盐基氮及菌落总数呈上升趋势；ph值呈先降低后上升的趋势。除失重率外复合海绵组包装的三文鱼片各项评价指标均优于空白组，复合海绵可延长三文鱼肉的冷藏货架期4d。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。