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广东是我国罗非鱼养殖大省,每年因罗非鱼加工产生的鱼鳞约为五万吨,这些鱼鳞大部分成为废弃物而造成浪费。本论文以罗非鱼鱼鳞为研究对象,研究胃蛋白酶酶解鱼鳞胶原蛋白提取工艺、胶原蛋白粉喷雾干燥工艺及胶原蛋白粉性质、利用胶原蛋白粉制备共混膜等。为合理开发和利用罗非鱼鱼鳞提供了科学依据。主要研究内容及结果如下:
1.鱼鳞脱钙后,通过单因素实验确定胃蛋白酶酶解罗非鱼鱼鳞试验范围,利用Design-Expert软件设计鱼鳞胶原蛋白提取工艺响应曲面,进行蛋白提取条件优化,得到胃蛋白酶提取鱼鳞胶原蛋白的最佳提取条件:酶用量1.25％,料液比1∶12,时间48.3h。相比于传统的热水提取法、酸碱提取法,胃蛋白酶法具有反应速度快、时间短、无环境污染,提取的胶原蛋白纯度高、理化性质稳定等优点。
2.鱼鳞酶解后得到的胶原蛋白酶解液利用喷雾干燥仪进行喷雾干燥,通过对进料浓度和进料温度工艺参数研究,以胶原蛋白粉出粉质量和外观为指标,获得喷雾效果较佳的胶原蛋白粉。喷雾干燥最佳条件为:进料浓度为30％,进风温度为160℃,出粉率约为27％。相对于传统的真空干燥法,喷雾干燥法制取蛋白粉干燥速度快,受热时间短不易变性,出粉粒小不必粉碎,白色纯,提取率高,最重要的是可机械化、自动化连续生产,为工业化生产提供了可能。
本研究对鱼鳞胶原蛋白粉理化性质进行了分析,主要包括氨基酸组成、红外光谱、溶解性、吸水性、保水性、润湿性、乳化性和乳化稳定性、吸油性、起泡性和泡沫稳定性。胶原蛋白粉的氨基酸组成及红外光谱图,说明了鱼鳞胶原蛋白是Ⅰ型胶原蛋白,且保持着分子结构的主体螺旋区域。
3.以胶原蛋白粉为试验材料制备共混膜,设计正交实验以抗拉强度为指标,得到胶原蛋白-壳聚糖共混膜、胶原蛋白-海藻酸钠共混膜最佳条件,胶原蛋白-壳聚糖共混膜最佳条件是胶原蛋白3.0g/100mL,壳聚糖2.0g/100mL,甘油1ml/100mL,氯化钙0.3g/100mL;胶原蛋白-海藻酸钠共混膜最佳条件是胶原蛋白3.5g/100ml、海藻酸钠2.5g/100ml,甘油1.5ml/100ml,氯化钙0.075g/100ml。同时测定分析胶原蛋白、壳聚糖及海藻酸钠对共混膜断裂伸长率、膨胀率、吸水率的影响。从实验结果中得到胶原蛋白-壳聚糖膜的力学性能较好,质量控制在食品级,且原料便宜,成本低,可用于食品包装膜。