一种采用动态高压微射流预处理提取鱼鳞多糖的方法与流程

本发明属于多糖提取技术领域，更具体的说是涉及一种采用动态高压微射流预处理提取鱼鳞多糖的方法。

背景技术：

鲤鱼广泛分布于欧亚大陆，是世界主要水产养殖种类之一，我国是最大的鲤鱼养殖国，年产量302万吨，占世界总产量的80％。每l00g鲤鱼肉中含蛋白质17.6g、脂肪4.1g、磷204mg、钙50mg及多种维生素；而且鲤鱼中的脂肪多为不饱和脂肪酸，具有降低人体胆固醇，防治动脉硬化、冠心病等功能，所以鲤鱼被认为是健康的食品。

鲤鱼加工过程中会产生约30％的副产物，其中鱼鳞占了约5％，鱼鳞通常被作为废弃物处理，对环境造成污染。鱼鳞中含有丰富的蛋白质、维生素、多糖和不饱和脂肪酸等，其中多糖的含量达到9.5％。

目前，淡水鱼磷多糖提取主要是采用碱浸提法提取，但是，碱法提取的废液会污染环境，不符合绿色环保的理念。

动态高压微射流是一种新兴的超微均质技术，通过高速撞击、高频振荡、瞬时高压和强力剪切等作用使物料破碎，起到较好的超细化和均质的作用，同时不会对活性组分造成破坏。

目前，动态高压微射流技术已广泛应用于灭菌、蛋白质改性、多糖改性及天然活性成分的提取，由于其具有降低物料粒度和增加溶剂穿透能力等优点，可有效提高香菇多糖和甘薯叶多酚等的提取率。但是将动态高压微射流技术应用于鱼鳞多糖的提取未见报道。

因此，研发一种能够提高鲤鱼鱼鳞多糖的提取得率和体外抗氧化能力的采用动态高压微射流预处理提取鱼鳞多糖的方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种采用动态高压微射流预处理提取鱼鳞多糖的方法。

技术方案具体如下：

一种采用动态高压微射流预处理提取鱼鳞多糖的方法，包括以下步骤：

(1)将新鲜鱼鳞洗净，依次进行脱钙、烘干、粉碎，得鱼鳞粉末，备用；

(2)将步骤(1)所得鱼鳞粉末与水混合，搅拌均匀，然后使用动态高压纳米均质仪处理，得鱼鳞粉末与水的混合物，备用；

(3)将步骤(2)所得鱼鳞粉末与水的混合物进行水浴浸提、离心，收集上清液，得到含鱼鳞多糖的产品。

进一步，上述步骤(1)脱钙的具体方法为：将鱼鳞加入磷酸溶液中，在60-100r/min的转速下搅拌40-60min，经100-200目滤布过滤后得到脱钙后的鱼鳞。

采用上述进一步的有益效果是：可有效促进鱼鳞中的钙的溶出，提高鱼鳞的脱钙效率。

进一步，上述磷酸溶液的浓度为0.6-1.2mol/l，且上述鱼鳞与磷酸溶液的质量体积比为1g：30-50ml。

采用上述进一步的有益效果是：磷酸属于中强酸，不会像强酸一样导致严重的环境环境污染，同时强酸脱钙的同时容易破坏鱼鳞中多糖的结构。

进一步，上述步骤(1)鱼鳞烘干温度为48-53℃，烘干时间为2-2.5h。

采用上述进一步的有益效果是：提高烘干效率，便于进一步粉碎。

进一步，上述步骤(1)鱼鳞粉碎至粒径为80-120目。

采用上述进一步的有益效果是：鱼鳞粉碎成粉末后便于进一步进行动态高压微流流处理。

进一步，上述步骤(2)搅拌转速为200-300r/min，搅拌时间为1-2min。

采用上述进一步的有益效果是：防止鱼鳞粉末聚集成块，堵塞动态高压纳米均质仪进料管。

进一步，上述步骤(2)鱼鳞粉末与水质量体积比为1g：20-40ml。

采用上述进一步的有益效果是：鱼鳞粉末溶液浓度适中，便于动态高压纳米均质仪处理后的样品粒径分布更加均匀。

进一步，上述步骤(2)使用动态高压纳米均质仪处理压力为50-150mpa，处理温度为30-50℃，处理时间为30-60s。

采用上述进一步的有益效果是：使动态高压纳米均质仪处理后的鱼鳞粉末粒径更小。

更进一步，上述步骤(2)使用动态高压纳米均质仪处理次数为2-4次，每次处理完成后，待动态高压纳米均质仪的温度冷却至20-30℃，进行下一次处理。

采用上述更进一步的有益效果是：防止因连续处理时间过长，导致机器过热造成鱼鳞多糖的部分功能活性被破坏。

进一步，上述步骤(3)水浴浸提的温度为75-85℃，水浴浸提的时间为1.5-6h。

采用上述进一步的有益效果是：有利于鱼鳞多糖的浸出，而且温度不高于90℃，不会破坏鱼鳞多糖的功能活性。

进一步，上述步骤(3)离心转速为4000-6000r/min，离心时间为10-15min。

采用上述进一步的有益效果是：离心收集获得鱼鳞多糖，合适的离心转速不会破坏鱼鳞多糖的结构。

优选地，上述鱼鳞为鲤鱼鱼鳞和/或草鱼鱼鳞。

采用上述优选地的有益效果是：鲤鱼和草鱼都属于属于鲤科淡水鱼，鳞片结构相似，可以用相同的方法提取鱼鳞多糖。

本发明的有益效果是：本发明动态高压微射流预处理可以有效降低鱼鳞粉末的平均粒度，粒径由未经处理的499.8nm降低到192.57nm，进而提高了鲤鱼鱼鳞多糖的提取得率，当处理压力为130mpa时，提取得率达到7.81％。随着处理压力的提高，多糖提取液对dpph·、·o2^-、abts·⁺和·oh的清除率以及fe³⁺的还原能力逐渐增强，最高分别达到了86.04％、61.23％、89.58％、90.59％和0.64(od值)，均显著高于空白对照组(p<0.05)，本发明采用动态高压微射流预处理提取鱼鳞多糖的方法可以有效提高鲤鱼鱼鳞多糖的提取得率和体外抗氧化能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为动态高压微射流预处理对鲤鱼鱼鳞多糖得率的影响图；

图2为动态高压微射流预处理对鲤鱼鱼鳞多糖dpph·清除能力的影响图；

图3为动态高压微射流预处理对鲤鱼鱼鳞多糖·o^2-清除能力的影响图；

图4为动态高压微射流预处理对鲤鱼鱼鳞多糖abts·⁺清除能力的影响图；

图5为动态高压微射流预处理对鲤鱼鱼鳞·oh清除能力的影响图；

图6为动态高压微射流预处理对鲤鱼鱼鳞多糖fe³⁺还原能力的影响图；

图7为动态高压微射流预处理对鲤鱼鱼鳞多糖粒径分布的影响图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明1部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种采用动态高压微射流预处理提取鱼鳞多糖的方法，包括以下步骤：

(1)将新鲜鲤鱼鱼鳞洗净，进行脱钙，将鱼鳞加入磷酸溶液中，鱼鳞与磷酸溶液的质量体积比为1g：30ml，磷酸溶液的浓度为0.6mol/l，在60r/min的转速下搅拌40min，经100目滤布过滤后得到脱钙后的鱼鳞，然后烘干，烘干温度为48℃，烘干时间为2h，粉碎至粒径为80目，得鱼鳞粉末，备用；

(2)将步骤(1)所得鱼鳞粉末与水混合，鱼鳞粉末与水质量体积比为1g：20ml，搅拌均匀，搅拌转速为200r/min，搅拌时间为1min，然后使用动态高压纳米均质仪处理2次，每次处理压力为50mpa，处理温度为30℃，处理时间为30s，每次处理完成后，待动态高压纳米均质仪的温度冷却至20℃，进行下一次处理，得鱼鳞粉末与水的混合物，备用；

(3)将步骤(2)所得鱼鳞粉末与水的混合物进行水浴浸提，水浴浸提的温度为75℃，水浴浸提的时间为1.5h，离心，离心转速为4000r/min，离心时间为10min，收集上清液，得到含鱼鳞多糖的产品。

实施例2

一种采用动态高压微射流预处理提取鱼鳞多糖的方法，包括以下步骤：

(1)将新鲜草鱼鱼鳞洗净，进行脱钙，将鱼鳞加入磷酸溶液中，鱼鳞与磷酸溶液的质量体积比为1g：40ml，所述磷酸溶液的浓度为0.8mol/l，在80r/min的转速下搅拌50min，经150目滤布过滤后得到脱钙后的鱼鳞，然后烘干，烘干温度为50℃，烘干时间为2.2h，粉碎至粒径为100目，得鱼鳞粉末，备用；

(2)将步骤(1)所得鱼鳞粉末与水混合，鱼鳞粉末与水质量体积比为1g：30ml，搅拌均匀，搅拌转速为250r/min，搅拌时间为1.5min，然后使用动态高压纳米均质仪处理3次，每次处理压力为100mpa，处理温度为40℃，处理时间为50s，每次处理完成后，待动态高压纳米均质仪的温度冷却至25℃，进行下一次处理，得鱼鳞粉末与水的混合物，备用；

(3)将步骤(2)所得鱼鳞粉末与水的混合物进行水浴浸提，水浴浸提的温度为80℃，水浴浸提的时间为3h，离心，离心转速为5000r/min，离心时间为12min，收集上清液，得到含鱼鳞多糖的产品。

实施例3

一种采用动态高压微射流预处理提取鱼鳞多糖的方法，包括以下步骤：

(1)将新鲜鲤鱼鱼鳞洗净，进行脱钙，将鱼鳞加入磷酸溶液中，鱼鳞与磷酸溶液的质量体积比为1g：50ml，所述磷酸溶液的浓度为1.2mol/l，在100r/min的转速下搅拌60min，经200目滤布过滤后得到脱钙后的鱼鳞，然后烘干，烘干温度为53℃，烘干时间为2.5h，粉碎至粒径为120目，得鱼鳞粉末，备用；

(2)将步骤(1)所得鱼鳞粉末与水混合，鱼鳞粉末与水质量体积比为1g：40ml，搅拌均匀，搅拌转速为300r/min，搅拌时间为2min，然后使用动态高压纳米均质仪处理4次，每次处理压力为150mpa，处理温度为50℃，处理时间为60s，每次处理完成后，待动态高压纳米均质仪的温度冷却至30℃，进行下一次处理，得鱼鳞粉末与水的混合物，备用；

(3)将步骤(2)所得鱼鳞粉末与水的混合物进行水浴浸提，水浴浸提的温度为85℃，水浴浸提的时间为6h，离心，离心转速为6000r/min，离心时间为15min，收集上清液，得到含鱼鳞多糖的产品。

效果实验

1.鲤鱼鱼鳞多糖的提取

取新鲜的鲤鱼鱼鳞洗净脱钙后烘干粉碎，分别取6g鱼鳞粉末与200ml蒸馏水混匀，应用动态高压纳米均质仪在50、70、90、110、130和150mpa条件下处理3次，每个样品经动态高压微射流预处理后只收集中间的100ml样品，鱼鳞粉与水的混合液有200ml会进入大动态高压纳米均质仪中，处理完后的样品，从机器出来后的前50ml样品不收集，最后剩下出来的50ml也不收集，只收集中间出来的约100ml样品，对照为未经动态高压微射流预处理的样品。分别取30ml处理后的样品，5000r/min离心10min收集沉淀用于粒径测定，剩余70ml置于80℃水浴浸提3h后离心，收集上清液用于抗氧化活性测定。

2.数据处理

以下试验数据处理均采用spss20.0软件进行分析，所有试验重复3次，试验结果以平均值±标准差表示，显著性分析采用duncan检验，p＜0.05被认为具有显著性差异。

3.1.1总多糖含量测定

分别吸取0.1、0.2、0.4、0.8、1.2、1.6、2.0ml的葡萄糖标准溶液于10ml具塞试管内，加蒸馏水至2.0ml(配成了5-100μg/ml的标准溶液)，另取1支具塞试管加入2.0ml蒸馏水作为对照。每只试管分别加入浓度为6mg/ml的苯酚溶液1.0ml、浓h2so45.0ml，混匀后放置10min，再次震荡均匀放置20min，在490nm处测定吸光度。以葡萄糖质量(x)为横坐标，吸光度(y)为纵坐标，绘制标准曲线并求得标准曲线方程(y＝0.4239x-0.0214，r²＝0.9986)。分别取经动态高压微射流预处理后提取的样品液2ml，按照上述方法测定吸光度，通过标准曲线方程算得样品液中多糖含量。

多糖得率(％)＝提取液中多糖质量/原料质量×100

3.1.2结果与分析

动态高压微射流预处理对鲤鱼鱼鳞总多糖提取率的影响见图1。

由图1可知，动态高压微射流预处理可显著提高总多糖的得率。随着处理压力的升高，多糖得率逐渐升高，当处理压力为130mpa时，多糖得率达到7.81％。当压力继续升高至150mpa时，多糖得率与130mpa时无显著性差异(p＞0.05)。因为动态高压微射流预处理使物料受到高速撞击、强烈剪切和瞬时压力释放等作用，导致样品颗粒变得更小，增加了物料与溶剂接触的表面积，从而加快细胞内物质向溶剂中溶出的速度，因此可以显著提高多糖的提取得率。当压力过高时，由于气穴和高频振荡的作用也增强，导致部分多糖类化合物氧化降解，致使多糖的提取率并没有进一步提高。

3.2.1粒度的测定

分别称取1.0g1.2.1中离心后得到的动态高压微射流不同压力处理的鱼鳞粉末残渣，用蒸馏水配成1.0mg/ml的溶液后，采用bt-9300h激光粒度分布仪测定不同处理组鱼鳞粉末颗粒平均粒度和粒径分布。

3.2.2结果与分析

动态高压微射流预处理对鲤鱼鱼鳞粉末的平均粒度和粒径分布的影响见表1。

由表1可知，随着处理压力的增加，鲤鱼鱼鳞粉末的平均粒度逐渐下降，当处理压力达到150mpa时，粒径达到最小，平均粒度由未经处理的499.8nm降低到192.57nm，说明动态高压微射流预处理，可显著降低鲤鱼鱼鳞粉末的粒径。由图7可知，经过动态高压微射流预处理后，鲤鱼鱼鳞粉末分布集中在粒径较小的范围内。未经处理的鲤鱼鱼鳞粉末粒径主要集中在300-1000nm之间，而经动态高压微射流预处理后粒径主要分布在100nm-500nm之间。与其他处理组相比，130mpa和150mpa处理组在500nm-1000nm的粒径分布比例较高，可能是在静电吸附和范德华力等的作用下，鲤鱼鱼鳞粉末颗粒重新聚集，导致部分颗粒的粒径增加。

表1动态高压微射流预处理对鲤鱼鱼鳞多糖平均粒度的影响

3.3.1dpph·清除能力的测定

分别取2ml0.16mmol/ldpph溶液加入到2ml不同处理组样品溶液中，25℃水浴30min，于517nm处测定样液吸光度(ai)。以2ml蒸馏水代替上述体系中2ml样品测定空白吸光度(a0)。以2ml蒸馏水代替上述体系中2mldpph测定本底吸光度(aj)。ai和aj每个样品做三个平行试验，a0做三个平行。按照如下公式计算清除率并求平均值。

清除率(％)＝[a0-(ai-aj)]/a0×100

3.3.2结果与分析

动态高压微射流预处理对鲤鱼鱼鳞多糖清除dpph·能力的影响见图2。dpph·是一种稳定的自由基，抗氧化剂可与dpph·上的孤对电子配对，使其在517nm附近的光吸收减弱或消失，因此可以通过光吸收减弱程度来判断抗氧化剂的抗氧化能力。

由图2可知，与对照组的dpph·清除率61.77％相比，随着处理压力的升高，鲤鱼鱼鳞多糖的dpph·清除能力也呈现递增的趋势，当处理压力为110mpa时，清除率达到最高，为86.04％，且各处理组均显著高于空白对照组(p<0.05)。结果表明动态高压微射流预处理可以有效提高鲤鱼鱼鳞多糖清除dpph·自由基的能力。因为动态高压微射流预处理后，提高了多糖的提取率，而多糖可作为一种供氢物质与自由基形成稳定的物质，从而阻止了dpph·的链式反应。

3.4.1·o2^-清除能力的测定

分别在10ml比色管中加入6ml0.2mol/ltris-hcl缓冲液(ph8.2)和不同处理组样品溶液2ml混匀，37℃水浴30min，加入37℃预热的7mmol/l邻苯三酚盐酸溶液，反应5min于325nm处测定吸光度(ai)，将体系中的样品用2ml蒸馏水替代，测定其在325nm处的吸光度(a0)，ai每个样品做三个平行试验，按照如下公式计算清除率并求平均值。

清除率(％)＝(a0-ai)/a0×100

3.4.2结果与分析

动态高压微射流预处理对鲤鱼鱼鳞多糖清除·o2^-能力的影响见图3。超氧阴离子是一种较为稳定的自由基，可与羟基结合导致细胞dna损伤；还会引起细胞膜的脂质氧化反应，导致细胞损伤。由图3可知，与对照组的·o2^-清除率34.24％相比，随着处理压力的升高，鲤鱼鱼鳞多糖的·o2^-清除能力也逐渐升高，当处理压力为110mpa时，清除率达到最高，为61.23％，且各处理组均显著高于空白对照组(p<0.05)。结果表明动态高压微射流预处理可以有效提高鲤鱼鱼鳞多糖清除·o2^-自由基的能力。

3.5.1·oh清除能力的测定

分别在10ml比色管中加入6mmol/l的feso4溶液2.0ml、6mmol/l的水杨酸溶液2.0ml、6mmol/l的h2o2溶液2.0ml和不同处理的样品溶液2ml混匀，37℃水浴30min，测定其在510nm处的吸光度(ai)，将体系中的样品用2ml蒸馏水替代，测定其在510nm处的吸光度(a0)，同时以2ml蒸馏水代替上述体系中2ml的h2o2测得本底吸光度(aj)。ai和aj每个样品做3个平行，a0做三个平行。计算平均清除率。

清除率(％)＝[a0-(ai-aj)]/a0×100

3.5.2结果与分析

动态高压微射流预处理对鲤鱼鱼鳞多糖清除·oh能力的影响见图5。·oh是一种重要的活性氧，具有较强的氧化能力，在生物体内可与细胞中的多种分子发生反应，从而损伤细胞。

由图5可知，与对照组的·oh清除率73.31％相比，随着处理压力的升高，鲤鱼鱼鳞多糖的·oh清除能力也逐渐升高，当处理压力为110mpa时，清除率达到最高，为90.59％，且各处理组均显著高于空白对照组(p<0.05)。结果表明动态高压微射流预处理可以有效提高鲤鱼鱼鳞多糖清除·oh的能力。同时由于活性多糖分子具有还原性的半缩醛基，因此鲤鱼鱼鳞多糖可以是一种良好的供氢体，提供给·oh后将其还原为oh^-，从而使·oh自由基被清除。

3.6.1abts·⁺清除能力的测定

将100ml7mmol/labts溶液与100ml2.45mmol/l过硫酸钾溶液混合后室温避光静置15h获得abts·⁺储备液。用磷酸盐缓冲液(10mmol/l、ph7.4)将abts·⁺储备液稀释至734nm波长处吸光度为0.70±0.02，获得abts·⁺测定液。分别取2.0mlabts·⁺测定液加入到不同处理组的2ml样品溶液中，室温避光反应6min，测定其在734nm波长处的吸光度(ai)，然后将体系中的样品用2ml蒸馏水替代，测定其在734nm波长处的吸光度(a0)，以2ml磷酸盐缓冲液代替上述体系中2ml的abts·⁺测定液测得本底吸光度(aj)。ai和aj每个样品做3个平行，a0做三个平行。计算平均清除率。

清除率(％)＝[a0-(ai-aj)]/a0×100

3.6.2结果与分析

动态高压微射流预处理对鲤鱼鱼鳞多糖abts·⁺清除能力影响见图4。由图4可知，与对照组abts·⁺清除率45.86％相比，随着处理压力的升高，鲤鱼鱼鳞多糖的abts·⁺清除能力呈现递增的趋势，当处理压力为150mpa时，清除率达到最高，为89.58％，且各处理组均显著高于空白对照组(p<0.05)。结果表明动态高压微射流预处理可以有效提高鲤鱼鱼鳞多糖abts·⁺清除能力。天然活性组分的抗氧化能力与活性成分的浓度呈正相关性

3.7.1fe³⁺还原力的测定

分别取2ml0.2mol/l磷酸盐缓冲液(ph6.6)和2ml1％的铁氰化钾溶液加入到不同处理组的2ml样品溶液中，50℃水浴20min，加入2ml10％的三氯乙酸溶液，混合均匀，3000r/min离心10min，取上清液2ml，加入2ml蒸馏水以及0.4ml0.1％三氯化铁溶液，室温反应10min，测定其在700nm处的吸光值。每个样品做三个平行。

3.7.2结果与分析

动态高压微射流预处理对鲤鱼鱼鳞多糖还原fe³⁺能力的影响见图6。若样品能将fe³⁺还原成fe²⁺，证明样品中含有多余电子，样品中供给电子能力越强，抗氧化性越强。

由图6可知，随着处理压力的升高，鲤鱼鱼鳞多糖对fe³⁺的还原能力也不断提高，当压力大于110mpa后，fe³⁺的还原能力变化差异不显著，且各处理组均显著高于空白对照组(p<0.05)。空白对照组吸光度仅为0.25，而经动态高压微射流预处理的样品其吸光度最高达到0.64，吸光度越高，说明有更多的fe²⁺生成。鱼鳞多糖是一种良好的电子供体，所提供的电子可以使fe³⁺还原为fe²⁺。本实验中随着处理压力的升高，样品溶液中鲤鱼鱼鳞多糖的浓度逐渐增加，所以可有效提高鲤鱼鱼鳞多糖对fe³⁺还原能力。

4.结论

随着动态高压微射流预处理压力的增加，多糖的提取得率逐渐增加，多糖提取液对dpph·、·o2^-、abts·⁺、·oh的清除能力以及对fe³⁺的还原能力逐渐增强，且鲤鱼鱼鳞粉末的平均粒度逐渐减小。说明动态高压微射流预处理主要是通过降低物料的粒度，增加溶剂与物料的接触表面积，进而提高多糖的提取得率和体外抗氧化活性。因此，动态高压微射流技术是一种具有广阔应用前景的天然活性多糖辅助提取方法。

对所公开的实施例的说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。