馬面魚皮可食性膠原蛋白膜的制備

公維潔，朱德譽(yù)

（海南熱帶海洋學(xué)院，海南三亞 572022）

隨著環(huán)保意識(shí)的提高和對(duì)食品安全性的更高要求，越來越多的消費(fèi)者開始關(guān)注無毒、無害的綠色環(huán)保包裝材料[1-2]。以淀粉、纖維素、多糖、蛋白質(zhì)等為材料的可食性膜就是一類理想的食品包裝材料[3-7]。以膠原蛋白為原料的可食性膠原蛋白膜即是其中的一種?？墒承阅z原蛋白膜不僅具有顯著的物理性和良好的生物相容性，同時(shí)還具有制作工藝簡(jiǎn)單、可降解、無污染、改善食品感官性能等優(yōu)點(diǎn)[8]。

馬面魚分布于我國(guó)四大海域，僅東海區(qū)年總產(chǎn)量達(dá)25萬余t，已成為位居我國(guó)第2位的海洋型經(jīng)濟(jì)魚類。馬面魚可食部分較少，其中魚皮占8.5%～9.4%，利用率低。因此，研究馬面魚皮膠原蛋白的提取及應(yīng)用，可為其綜合利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 儀器

LGJ-10型冷凍干燥機(jī)，北京松華興科技發(fā)展有限公司產(chǎn)品；HH型數(shù)顯恒溫水浴鍋，金壇市盛藍(lán)儀器制造有限公司產(chǎn)品；FA22048型電子天平，上海精科天美科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；5804R型冷凍離心機(jī)，德國(guó)艾本德股份有限公司產(chǎn)品；HY-3型多用振蕩器，金壇市恒豐儀器廠產(chǎn)品。

1.2 原料及試劑

馬面魚皮，購于當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)。

乙酸、異丙醇、氯化鈉，均為國(guó)產(chǎn)分析純；胃蛋白酶、生化試劑BR，河南思遠(yuǎn)生物科技有限公司提供。

1.3 方法

1.3.1 馬面魚皮膠原蛋白的提取

馬面魚皮經(jīng)預(yù)處理后[9]，采用超聲波輔助法提取膠原蛋白[10]。

1.3.2 馬面魚皮膠膠原蛋白膜的制備

將膠原蛋白溶于10 mL乙酸中，攪拌4 h，待其完全溶解后，超聲除氣泡，采用流延的方法置于有機(jī)玻璃板上，于50℃條件下干燥12 h，干燥后取膜。

1.3.3 馬面魚皮膠膠原蛋白膜透光率的測(cè)定

采用紫外可見分光光度計(jì)法，將光滑無破損的待測(cè)膜剪成10 mm×10 mm，緊貼在比色皿（1 cm）的一側(cè)。于200～800 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)測(cè)定其透光率，重復(fù)測(cè)定3次后取平均值。

1.3.4 單因素試驗(yàn)

以膜的透光率作為膜性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)，研究乙酸濃度、馬面魚皮膠原蛋白用量、干燥溫度對(duì)膜性能的影響，進(jìn)行單因素試驗(yàn)。

（1）馬面魚皮膠原蛋白用量的確定。分別稱量0.6，0.7，0.8，0.9，1.0 g魚皮膠原蛋白置于10 mL的乙酸溶液中，乙酸濃度為0.5 mol/L；充分?jǐn)嚢? h，待膠原蛋白完全溶解后，超聲除去氣泡；采用流延的方法置于有機(jī)玻璃板上，于50℃條件下干燥12 h，干燥后取膜。

（2）乙酸濃度的確定。稱量馬面魚皮膠原蛋白0.8 g置于10 mL的乙酸溶液中，乙酸濃度分別為0.1，0.3，0.5，0.7，0.9 mol/L；充分?jǐn)嚢? h，待膠原蛋白完全溶解后，超聲除去氣泡；采用流延的方法置于有機(jī)玻璃板上，于50℃條件下干燥12 h，干燥后取膜。

（3）干燥溫度的確定。稱量馬面魚膠原蛋白0.8 g置于10 mL的乙酸溶液中，乙酸濃度為0.5 mol/L；充分?jǐn)嚢? h，待膠原蛋白完全溶解后，超聲除去氣泡；采用流延的方法置于有機(jī)玻璃板上，分別于30，40，50，60，70℃條件下干燥12 h，干燥后取膜。

1.3.5 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，選取乙酸濃度、馬面魚皮膠原蛋白用量、干燥溫度進(jìn)行正交試驗(yàn)。

試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見表1。

表1 試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1.1 馬面魚皮膠原蛋白用量對(duì)膜性質(zhì)的影響

馬面魚皮膠原蛋白用量對(duì)膜透光率的影響見圖1。

圖1 馬面魚皮膠原蛋白用量對(duì)膜透光率的影響

由圖1可知，馬面魚皮膠原蛋白膜的透光率隨著膠原蛋白用量的增加呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。當(dāng)膠原蛋白用量大于0.8 g時(shí)，透光率逐漸變小，是因?yàn)閱挝惑w積內(nèi)膠原蛋白分子的增加，成膜液不均勻所致[1]；膠原蛋白用量為0.8 g時(shí)，制得的膜透光率最好。因此，初步選擇膠原蛋白用量的最適范圍為 0.7～0.9 g。

2.1.2 乙酸濃度對(duì)膜性質(zhì)的影響

乙酸濃度對(duì)膜透光率的影響見圖2。

圖2 乙酸濃度對(duì)膜透光率的影響

由圖2可知，透光率隨著乙酸濃度的增加呈現(xiàn)先增大后減小的變化趨勢(shì)，較低濃度的乙酸溶液對(duì)馬面魚皮膠原蛋白的溶解性很差，部分膠原蛋白未溶解完全，使成膜液不均勻；乙酸濃度過高會(huì)使膠原蛋白變性，使得透光率變小。因此，選取最適乙酸濃度范圍為0.3～0.7 mol/L。

2.1.3 干燥溫度對(duì)膜性質(zhì)的影響

干燥溫度對(duì)膜透光率的影響見圖3。

圖3 干燥溫度對(duì)膜透光率的影響

由圖3可知，干燥溫度40℃時(shí)膜的透光率最好，膜的透光率隨著溫度升高先增大再降低。隨著溫度變高，膜的均勻性增大，但是溫度升高對(duì)膠原蛋白結(jié)構(gòu)有一定影響，高溫會(huì)使膠原蛋白的螺旋結(jié)構(gòu)被破壞。因此，選取最適干燥溫度分為30～50℃。

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果分析

正交試驗(yàn)結(jié)果與分析見表2。

由正交試驗(yàn)分析可知，各個(gè)因素對(duì)馬面魚皮膠原蛋白膜透光率的影響順序?yàn)锽>C>A，即馬面魚皮膠原蛋白用量>干燥溫度>乙酸濃度。其中馬面魚皮膠原蛋白用量對(duì)膜透光率的影響最大，為主要影響因素。乙酸濃度及干燥溫度極差較小，這2個(gè)因素為次要影響因素，由此得到各因素的最佳搭配為A2B2C3，即濃度為0.5 mol/L的乙酸中添加馬面魚皮膠原蛋白0.8 g，于50℃條件下干燥。

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.3 驗(yàn)證試驗(yàn)

根據(jù)正交試驗(yàn)確定的最佳成膜工藝為A2B2C3，即于濃度為0.5 mol/L的乙酸中添加馬面魚皮膠原蛋白0.8 g，于50℃條件下干燥，重復(fù)試驗(yàn)6次，得到馬面魚皮膠原蛋白的透光率分別為86.1%，86.3%，84.9%，85.1%，86.7%，86.9%，平均值為86.0%，RSD值為0.93%。

重復(fù)性試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 重復(fù)性試驗(yàn)結(jié)果

由表3可知，驗(yàn)證試驗(yàn)中馬面魚皮膠原蛋白膜的透光率與正交試驗(yàn)的最大值相近，說明成膜工藝穩(wěn)定可靠。

3 結(jié)論

以馬面魚魚皮為原料，提取膠原蛋白并制備可食性蛋白膜。通過單因素試驗(yàn)得到各因素的最佳范圍為膠原蛋白用量0.7～0.9 g，乙酸濃度0.3～0.7 mol/L，干燥溫度30～50℃。

通過正交試驗(yàn)，以透光率為指標(biāo)，得出影響馬面魚皮膠原蛋白膜性質(zhì)的主要順序?yàn)槟z原蛋白用量>干燥溫度>乙酸濃度；優(yōu)化后得到最佳工藝為乙酸濃度0.5 mol/L，膠原蛋白用量0.8 g，干燥溫度50℃，此條件下得到的透光率為86.0%，可為馬面魚皮膠原蛋白的利用提供理論依據(jù)。