论文部分内容阅读
为综合利用牛骨资源,提高牛骨深加工程度及其加工附加值,本文以牛骨为原材料,提取其中的胶原蛋白并对其进行理化性状鉴定及分析,将纯化后的胃蛋白酶促溶性胶原蛋白应用于胶原蛋白海绵的制备,并对海绵进行结构分析及理化检验。主要研究内容及结果如下：为提高牛骨胶原蛋白的提取率,以得率作为指标,考察胶原蛋白提取纯化的工艺流程并对脱脂、脱钙、盐析、酶溶等各项工艺条件进行优化。将牛骨粉60℃水浴条件下进行低温回流脱脂4-5h,脱脂率为97.74%。然后使用0.5mol/L盐酸溶液以1：10料液比对其进行脱钙处理,每隔2h更换酸液(更换5次),脱钙后骨粉的灰分含量由64.23%降为3.18%。胶原蛋白的盐析条件为pH5.6,NaCl浓度0.9mol/L。经正交优化确定酶溶提取酶溶性胶原蛋白(PSC)条件为酶用量250u/g、时间10h、温度25℃、pH2.1、料液比1：10。其得率分别为每100克脱脂骨粉获得酸溶性胶原蛋白(ASC)2.34克、酶溶性胶原蛋白(PSC)8.20克。为鉴定牛骨胶原蛋白的类型,本文对纯化后的牛骨酸溶性及酶溶性胶原蛋白进行理化表征。紫外光谱分析显示,牛骨中提取的酸溶性及酶溶性胶原蛋白最大吸收峰位于230nm附近,其中280nm处没有吸收峰,显示其不含色氨酸,苯丙氨酸、酪氨酸含量极少。氨基酸组成及分析显示甘氨酸约占氨基酸组成的1/3,为Ⅰ型胶原蛋白典型特征。红外图谱中ASC、PSC分别在1240.79cm-1、1241.15cm-1出现吸收峰,表明自牛长骨中提取的酸溶性胶原蛋白及酶溶性胶原蛋白存在完整的三螺旋结构。SDS-PAGE凝胶电泳图谱中ASC及PSC在250KDa有一条带,为胶原蛋白β亚基,并在130KDa有两条电泳条带,分别为α1、α2亚基,是Ⅰ型胶原蛋白三螺旋结构的体现。圆二色谱图中ASC及PSC在197nm附近存在负吸收峰并在220nm附近存在正吸收峰,表明Ⅰ型胶原蛋白的三螺旋结构完整。对牛骨中提取的酸溶性胶原蛋白及酶溶性胶原蛋白进行差示扫描量热分析,发现ASC及PSC的热变性温度分别为73.93℃、71.94℃。由以上实验结果表明提取的胶原蛋白仍具有完整的三螺旋结构。为提高胶原蛋白海绵各项性能,本实验对海绵制备过程中的关键技术步骤及参数进行研究,以感官评价、吸水倍数、抗张强度、断裂伸长率等作为指标,考察并优化复合海绵的复合、交联、冻干等制备工艺,最终确定海绵制备工艺条件为灌注厚度6mm、胶原蛋白/壳聚糖总浓度1.2%、胶原蛋白/壳聚糖比例2：8、戊二醛浓度1.5%、预冻温度-40℃,在此条件下海绵吸水38.67倍、抗张强度35.15KPa、断裂伸长率23.03%。对胶原蛋白复合海绵进行理化检验及结构分析,其物理性能为：孔隙率70.23%、表观密度36.03mg/cm3、透气性28.57%、吸水性38.67倍、吸湿率10.17%、保湿性3.68g/g；化学性能分别为：水溶失重2.57%、pH6.92、炽灼残渣1.03±%；在生理盐水耐受试验中,25d周期内保持完整,无严重破损、溶解、分散现象,结构较为完整紧密；电镜观察发现海绵为多孔片层堆积形成的三维立体片层结构,透气性好、孔隙高。