基于超高壓技術的牛骨蛋白綠色提取工藝初探

楊 浩,張 揚,高建萍,康躋耀,孔英俊,張貴鋒,張萬忠

(1.沈陽化工大學 制藥與生物工程學院,沈陽 110142;2.中國科學院過程工程研究所生化工程國家重點實驗室,北京 100190)

牛骨中含有多種營養物質,其中,牛骨蛋白具有很高的營養價值[1]。牛骨中提取的蛋白具有抗高血壓、保護骨健康、抗菌、抗氧化和免疫調節等功效[2],如牛骨膠原肽通過消耗氧自由基,抑制脂質過氧化產物增加[3-4],發揮抗氧化功效。從天然牛骨中提取的具有多種功效的蛋白已廣泛應用于食品、醫藥、化妝品等行業,需求逐年增加,因而牛骨蛋白提取工藝的研究日漸被重視。

目前,以骨為原料的蛋白提取方法主要包括酸法、堿法和酶法[5]。在3種方法的提取過程中,必須首先破壞骨的結構才能提取蛋白。因為在骨結構中,羥基磷灰石以及膠原通過鈣交聯形成纖維結構[6],該結構致密,需在膠原纖維部分被破壞造成鈣流失的條件下,蛋白才可以從骨組織中釋放[7]。酸法是采用一定濃度的酸浸泡控溫使鈣質流失,破壞骨無機成分進行提取,蛋白得率可達2.24%[8],但會對設備產生腐蝕并污染環境[9];堿法是用氫氧化鈣溶液控溫使膠原明膠化,破壞骨纖維進行提取[10],但與肽鍵相連的α-氫原子會發生酸堿反應使氨基酸消旋產生有害物質[11],已被酸法和酶法取代。酸法和堿法都面臨預處理和提取過程中消耗大量酸或堿、高能耗、污染環境且前處理復雜等問題。酶法是應用木瓜蛋白酶、胰蛋白酶、胃蛋白酶等酶制劑通過酶切非螺旋區破壞骨纖維之間的交聯進行提取,但由于酶切位點的特定性和膠原分子三螺旋結構不易被酶解的特點,提取的蛋白分子量不均勻,不利于吸收[12]。……