鮟鱇鱼骨胶原蛋白肽提取工艺优化及其体外抗氧化活性

斯金瑶,童程杰,陈荫,牛春宇 *

(浙江海洋大学 食品与药学学院,浙江 舟山 316022)

摘 要该试验以鮟鱇鱼副产物为原料提取胶原蛋白,并通过紫外光谱、傅里叶变换红外光谱扫描以及聚丙烯酰胺凝胶电泳分析其理化性质,通过单因素以及正交试验确定胶原蛋白酶解得到鮟鱇鱼骨胶原蛋白肽(Lophius litulon bone collagen peptide,LBCP)的最佳工艺制备,并测定体外DPPH 自由基、ABTS+自由基以及超氧阴离子自由基清除能力,以及对体外抗氧化能力进行评价。结果显示,鮟鱇鱼骨胶原蛋白最大紫外吸收在233 nm 处,在红外光谱中含有酰胺A、B、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ5 个特征吸收峰,十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE)显示存在两条α1 以及一条α2 肽链,符合Ⅰ型胶原蛋白的特征。鮟鱇鱼骨胶原蛋白肽最佳酶解工艺条件为提取温度30 ℃、加酶量5%、酶解时间2 h 以及固液比20∶1(mg/mL),经此工艺得到的鮟鱇鱼骨胶原蛋白肽具有较好的抗氧化活性,DPPH 自由基、ABTS+自由基以及超氧阴离子自由基清除率半数抑制浓度分别为14.74、1.284、3.163 mg/mL,与酶解前相比,其抗氧化活性显著提升。

关键词鮟鱇鱼;胶原蛋白;胶原蛋白肽;傅里叶变换红外光谱;抗氧化活性

鮟鱇鱼(Lophius litulon)属硬骨鱼类,鮟鱇目、鮟鱇科,主要分布在我国黄海、渤海、东海以及南海等海域[1],我国鮟鱇鱼种类主要是黄鮟鱇、黑鮟鱇以及隐棘拟鮟鱇。鮟鱇鱼是我国近几年重要的出口水产品,其肝脏、胃和卵巢等均具有独特的营养价值[2]。现如今,食品产业日益壮大,尤其是海洋产品加工业的发展,人们越来越重视海洋资源的综合利用,对海洋鱼类副产物的加工提出了更高要求,因此,鱼类副产物的开发利用显得尤为重要[3]

相关研究表明,鱼类副产品可作为获得胶原蛋白或胶原蛋白水解物的来源材料[4],可进一步提高海洋生产链的价值。近年来,人们对胶原蛋白及胶原蛋白肽的潜在健康益处越来越关注,并且全球食品行业对胶原蛋白及胶原蛋白肽等相关产品的需求逐渐增加[5]。胶原蛋白是机体的一种重要的结构蛋白,是人体内含量最丰富的蛋白质,也是各组织结构中的重要原料物质和稳定成分[6-7]。而胶原蛋白肽是胶原蛋白或者明胶经过蛋白酶酶解或酸、碱降解处理后得到的产物,其具有降压、抗炎、抗凝血、抗衰等多种生物活性[8]。毛极仁[9]从鳗鱼皮中得到对皮肤光老化具有改善作用的胶原蛋白肽,Hernández-Ruiz 等[10]从罗非鱼鱼鳞中得到的胶原蛋白肽相比于胶原蛋白具有更好的抗氧化活性及抗菌活性。由此说明小分子胶原蛋白肽更有利于机体吸收,并且胶原蛋白肽相比于胶原蛋白具有更好的生物活性[11]。水产品鮟鱇鱼可食用部分仅占全部质量的30%,其副产物(包括鮟鱇鱼皮、鱼骨等)约占70%[2],而鮟鱇鱼骨作为主要副产物,其主要成分包括胶原蛋白和无机盐[12-13],目前鮟鱇鱼骨胶原蛋白肽的研究较少,如对其加以合理利用,必将变废为宝。

因此,本研究利用热水浸提法从鮟鱇鱼骨中提取胶原蛋白,通过十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE)、傅里叶变换红外光谱以及紫外-可见吸收光谱对胶原蛋白进行表征,筛选最佳蛋白酶对鮟鱇鱼骨胶原蛋白进行酶解,控制最适的酶解条件得到胶原蛋白肽,并进一步验证其抗氧化活性,以期为解决鮟鱇鱼副产物浪费问题提供思路,为海洋鱼类资源的高值化开发利用提供理论和数据支持。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

鮟鱇鱼:市售;胰蛋白酶(250 U/mg):北京索莱宝科技有限公司;胃蛋白酶(300 U/mg):上海瑞永生物科技有限公司;碱性蛋白酶(≥200 U/mg):北京奥博星生物技术有限公司;中性蛋白酶(60 U/mg):北京金泰宏达生物科技有限公司;木瓜蛋白酶(≥200 U/mg)、吩嗪硫酸甲酯:上海麦克林生化科技有限公司;氢氧化钠(NaOH)、乙二胺四乙酸二钠(ethylenediaminetetraacetic acid disodium salt,EDTA-2Na)、乙酸乙酯、硫酸亚铁、过二硫酸钾(均为分析纯):国药集团化学试剂有限公司;1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH):梯希爱(上海)化成工业发展有限公司;2,2'-联氮-(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐[2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonate),ABTS]:北京酷来搏科技有限公司;氯化硝基四氮唑蓝(nitrotetrazolium blue chloride,NBT)、还原性辅酶Ⅰ(disodium salt,NADH):上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

1.2 仪器与设备

DF-101S 数显恒温水箱:金坛市白塔新宝仪器厂;BT125D 电子分析天平:德国赛多利斯仪器公司;LGJ-10D 冷冻干燥机:北京四环科学仪器厂;TDZ5-WS 台式离心机:上海安亭科学仪器厂;PHS-25 精密pH 计:上海仪电科学仪器有限公司;FI/IR-4100 型傅里叶变换红外光谱仪:日本JASCO 公司;UV-2200 紫外-可见分光光度计:美国Unico 公司。

1.3 试验方法

1.3.1 鮟鱇鱼骨胶原蛋白的制备

参照黄雯等[14]的方法并加以改进,取新鲜鮟鱇鱼,剔除鱼肉并将鱼骨剪成5 mm 碎块,加入2 倍体积的纯水与1 %的胰蛋白酶和中性蛋白酶,40 ℃下酶解3 h。洗涤后加入3 倍体积的0.1 mol/L NaOH 溶液,4 ℃下磁力搅拌24 h 除去杂蛋白,纯水洗涤至中性,在3 倍体积的0.5 mol/L EDTA-2Na 溶液中磁力搅拌4 d,随后冲洗烘干备用。在预处理好的鱼骨中加入纯水,固液比为1∶10 (g/mL),60 ℃恒温水浴提取6 h,4 000 r/min 离心20 min 后吸取上清液,冻干得到胶原蛋白。

1.3.2 鮟鱇鱼骨胶原蛋白(Lophius litulon bones collagen,LBC)结构表征

1.3.2.1 十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDSPAGE)

将胶原蛋白冻干样品溶解,配制成3 mg/mL 的胶原蛋白溶解液,以体积比4∶1 与上样缓冲液混匀,沸水浴10 min 后制样完成,上样条件:浓缩胶5%,分离胶5%,上样量5 μL,浓缩胶电压80 V,分离胶电压120 V。电泳结束经考马斯亮蓝染色处理,脱色后观察。

1.3.2.2 紫外-可见吸收光谱

称取制备好的胶原蛋白,以0.5 mol/L 的乙酸作为溶剂,配制成1 mg/mL 的溶液,在200~400 nm 波长范围内采用紫外-可见分光光度计进行扫描,以纯水为空白对照。

1.3.2.3 傅里叶变换红外光谱

溴化钾100 ℃烘干6 h,按照质量比1∶100 添加冻干胶原蛋白和溴化钾晶体于玛瑙研钵中,研磨混匀后压片,在4 000~400 cm-1 区间内进行扫描。

1.3.3 最佳蛋白酶种类的筛选

按照15∶1(mg/mL)的固液比精密称取纯水及鮟鱇鱼骨胶原蛋白,加入含量为5%的不同蛋白酶,调整至蛋白酶最适pH 值后酶解4 h。4 000 r/min 离心10 min 取上清液冷冻干燥,得到不同酶解产物。配制10 mg/mL 的酶解产物溶液进行体外抗氧化活性测定。分别选择碱性蛋白酶(pH8、50 ℃)、木瓜蛋白酶(pH7.5、60 ℃)、胃蛋白酶(pH2、37 ℃)、胰蛋白酶(pH7.5、37 ℃)以及中性蛋白酶(pH7.5、40 ℃),并以DPPH 自由基清除率作为指标筛选最佳蛋白酶并提取胶原蛋白肽[15]

1.3.4 单因素试验设计

以DPPH 自由基清除率为指标,分别对酶解温度、加酶量、固液比以及酶解时间4 个因素进行考察。以酶解温度40 ℃、加酶量5%、固液比20∶1(mg/mL)、酶解时间4 h 为基础,分别设置酶解温度20、30、40、50、60 ℃;加酶量3%、4%、5%、6%、7%;固液比10∶1、15∶1、20∶1、25∶1、30∶1 (mg/mL) ;酶解时间2、3、4、5、6 h 进行试验,每组分别进行3 次平行试验,计算平均值。

1.3.5 正交试验设计

为更加全面地考察不同因素对试验结果的影响,通过单因素的结果设计正交试验。根据酶解温度、酶解时间、加酶量以及固液比四4 个单因素试验结果设计L9(34)正交试验来确定最佳酶解条件。正交因素与水平设计见表1。

表1 正交试验因素与水平
Table 1 Factors and levels of orthogonal test

因素水平B 加酶量/%C 酶解时间/h 1 2 3 A 酶解温度/℃20 30 40 4 5 6 2 3 4 D 固液比/(mg/mL)10∶1 15∶1 20∶1

1.3.6 鮟鱇鱼骨胶原蛋白肽(Lophius litulon bone collagen peptide,LBCP)体外抗氧化能力测定

1.3.6.1 DPPH 自由基清除能力测定

DPPH 自由基清除试验参考Meng 等[16]的方法并作稍微修改。提前配制0.02% 的DPPH 溶液备用,取5 支比色管,试验组分别加入浓度为2、4、8 mg/mL 的鮟鱇鱼骨胶原蛋白肽溶液1 mL,空白组加入1 mL 纯水代替样品溶液,随后分别加入无水乙醇1 mL 以及DPPH 溶液250 μL 混匀;对照组加入250 μL 无水乙醇代替DPPH 溶液,再加入1 mL 样品溶液、1 mL 无水乙醇。加样结束后暗室反应30 min,于517 nm 处测定吸光度。以VC 作为阳性对照,DPPH 自由基清除率(X,%)计算公式如下。

式中:A 对照为对照组517 nm 处吸光度;A 空白为空白组517 nm 处吸光度;A 样品为样品组517 nm 处吸光度。

1.3.6.2 ABTS+自由基清除能力测定

ABTS+自由基清除试验参考孟乐等[17]的方法并作稍微修改,用2.45 mmol/L 的过硫酸钾配制7 mmol/L的ABTS 溶液,暗室放置16 h 后使用。采用磷酸盐缓冲液(phosphate buffer saline,PBS)稀释,使ABTS 在734 nm 处吸光度为0.70±0.02,记为对照组(Ac)。样品组(As):1 mL 不同浓度鮟鱇鱼骨胶原蛋白肽溶液+1 mL ABTS 溶液,暗室处理10 min,测定734 nm 处的吸光度。以VC 作为阳性对照,ABTS+自由基清除率(A,%)计算公式如下。

式中:Ac 为对照组ABTS 稀释后的吸光度;As 为样品组734 nm 处吸光度。

1.3.6.3 超氧阴离子自由基清除能力测定

超氧阴离子自由基清除试验参考李爽等[18]的方法并作稍作修改,样品组加入1 mL 不同浓度鮟鱇鱼骨胶原蛋白肽溶液、1 mL NBT 溶液、1 mL PMS 溶液以及1 mL NADH 溶液,对照组使用1 mL 纯水代替样品溶液,再加入1 mL NBT 溶液、1 mL 吩嗪硫酸甲酯(phenazine methosulfate,PMS)溶液以及1 mL NADH 溶液。避光25 ℃水浴5 min,于560 nm 处测定吸光度。以VC作为阳性对照,超氧阴离子自由基清除率(O,%)计算公式如下。

式中:A 对照为对照组560 nm 处吸光度;A 样品为样品组560 nm 处吸光度。

1.4 数据处理

试验数据采用IBM SPSS Statistics 26 软件进行统计学分析,正交试验设计采用正交设计助手Ⅱ V3.1 软件继续设计与分析,采用Graphpad Pism9.5 软件进行作图,所有试验数据均以平均值±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 鮟鱇鱼骨胶原蛋白(LBC)理化性质分析结果

2.1.1 十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDSPAGE)

SDS-PAGE 凝胶电泳结果如图1 所示。

图1 鮟鱇鱼骨胶原蛋白(LBC)SDS-PAGE 电泳图
Fig.1 SDS-PAGE analysis of L. litulon bone collagen (LBC)

Marker.标准蛋白。

由图1 可知,本试验提取的鮟鱇鱼骨胶原蛋白分子量在100~120 kDa。在120 kDa 附近存在2 条α1链,在100 kDa 附近存在一条α2 链,与Terzi 等[19]的研究结果一致。并且SDS-PAGE 结果中几乎没有观察到小于100 kDa 的组分,说明鮟鱇鱼骨胶原蛋白在提取保存过程中未降解成更小的片段,且结构完整。

2.1.2 傅里叶变换红外光谱

鮟鱇鱼骨胶原蛋白(LBC)红外光谱见图2。

图2 鮟鱇鱼骨胶原蛋白(LBC)红外光谱
Fig.2 FTIR spectra of L. litulon bone collagen (LBC)

由图2 可知,鮟鱇鱼骨胶原蛋白红外吸收峰主要包括酰胺A、B、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ带,分别在出现3 431.86、2 926.55、1 642.79、1 549.92 cm-1 以及1 238.54 cm-1。酰胺A 带由于N—H 基团的伸缩振动一般出现在3 450~3 400 cm-1 处,并且当N—H 基团参与氢键键合时,该吸收峰将发生蓝移[20];由于CH2 不对称产生的伸缩振动,酰胺B 带出现在3 084~2 877 cm-1 处;酰胺Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ带与蛋白质分子结构密切相关,酰胺Ⅰ带由的伸缩振动产生,出现于1 690~1 625 cm-1 处;酰胺Ⅱ带以及酰胺Ⅲ带主要由N—H 基团以及C—N 基团各自的弯曲振动与收缩振动引起[21],分别出现在1 560~1 540 cm-1、1 245~1 235 cm-1 处,可以证明胶原蛋白三螺旋结构的完整性,并未出现大量降解成低分子量肽的现象,与SDS-PAGE 结果一致。本试验所得胶原蛋白与李洁[22]提取的龙头鱼骨胶原蛋白红外结构基本一致,符合胶原蛋白的特征。

2.1.3 紫外吸收光谱分析

鮟鱇鱼骨胶原蛋白(LBC)紫外吸收光谱结果见图3。

图3 鮟鱇鱼骨胶原蛋白(LBC)紫外吸收光谱结果
Fig.3 UV spectra of L. litulon bone collagen (LBC)

由图3 可知,鮟鱇鱼骨胶原蛋白最大紫外吸收峰在233 nm 处。蛋白质在紫外光谱中一般含有两种特征吸收峰,其一是由于肽键的存在,在220 nm 附近存在一个特征吸收峰;另外色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸中共轭双键的存在,使280、275、257 nm 处附近出现特征吸收峰,且色氨酸在280 nm 处的吸收峰最强[23]。由于胶原蛋白只含有少量的芳香族氨基酸,因此在280 nm附近几乎没有吸收峰。姚行行等[24]从鲷鱼骨中提取的Ⅰ型胶原蛋白最大紫外吸收波长为230 nm,与本试验结果类似,均符合胶原蛋白紫外吸收特性。

2.2 鮟鱇鱼骨胶原蛋白肽最佳蛋白酶筛选结果

不同酶的酶切位点特异性决定了抗氧化肽结构从而展现出不同的抗氧化活性,不同蛋白酶酶解产物DPPH 自由基清除率见图4。

图4 不同蛋白酶酶解产物DPPH 自由基清除率
Fig.4 DPPH free radical scavenging rate of the products digested with different proteases

不同字母表示差异显著(p<0.05)。

由图4 可知,在相同浓度条件下,5 种酶解产物的DPPH 自由基清除能力顺序为胃蛋白酶>碱性蛋白酶>木瓜蛋白酶>中性蛋白酶>胰蛋白酶,其中胃蛋白酶酶解产物DPPH 自由基清除率最佳,为(18.06±0.31)%,显著高于其他蛋白酶酶解产物(p<0.05)。因此选择胃蛋白酶作为酶解鮟鱇鱼骨胶原蛋白的最佳蛋白酶来进行后续试验。

2.3 单因素试验结果

胶原蛋白能通过酶解得到胶原蛋白肽,从而展示出具有更强抗氧化活性的二级结构或者氨基酸序列[25]。酶解过程与诸多因素相关,本研究考察酶解温度、加酶量、固液比以及酶解时间对DPPH 自由基清除率的影响,结果见图5。

图5 酶解温度、加酶量、固液比、酶解时间对酶解产物DPPH 自由基清除率影响
Fig.5 Effects of temperature,enzyme addition,solid-liquid ratio and time on the DPPH radical scavenging rate of enzymatic hydrolysate

不同字母表示差异显著(p<0.05)。

由图5 可知,鮟鱇鱼骨胶原蛋白酶解产物DPPH自由基清除率随酶解温度上升呈现先上升后下降的趋势。在酶解温度为30 ℃时,酶解产物的DPPH 自由基清除率最高,为(32.30±1.55)%,酶解温度主要影响酶的活性,升高或降低温度使酶处于非最适温度,从而导致酶活性下降,酶解所得活性小分子肽减少,这与周艳华等[26]制备大鲵胶原蛋白肽时的结果一致。

当加酶量作为变量时,酶解产物DPPH 自由基清除率随着加酶量的增加先增大后减小;当加酶量为5%时,酶解产物活性最佳,DPPH 自由基清除率达到(34.71±1.10)%,在酶解过程中过量的酶会导致过度酶解,导致抗氧化肽被进一步降解,从而改变其抗氧化活性,与靳书杰[27]筛选日本黄骨鱼胶原蛋白肽加酶量因素时出现的趋势一致。

鮟鱇鱼骨酶解产物DPPH 自由基清除率随着固液比增加呈现先上升后下降的趋势,在固液比为15∶1 (mg/mL)时,所得酶解产物DPPH 自由基清除率最高,为(34.24±0.68)%,曾丽琴等[28]提取沙丁鱼鱼鳞胶原蛋白肽时,随着固液比增大,过低的酶浓度低酶解效率,导致酶解产物DPPH 自由基清除率显著下降。

酶解时间过长同样会导致过度酶解[29],从而使得后续DPPH 自由基清除率显著下降。鮟鱇鱼骨酶解产物DPPH 自由基清除率随着酶解时间的延长先增大后减小,当酶解时间为3 h 时,DPPH 自由基清除率最大,为(20.90±0.55)%。根据以上结果选择酶解温度20、30、40 ℃、加酶量4%、5%、6%、固液比10∶1、15∶1、20∶1(mg/mL)、酶解时间3 h 进行后续正交优化试验。

2.4 正交试验结果

根据酶解温度、酶解时间、加酶量以及固液比4 个单因素试验结果设计L9(34)正交试验来确定最佳酶解条件。正交优化设计结果如表2 所示。

表2 正交试验分组及结果
Table 2 Orthogonal experimental grouping and results

因素试验号B 加酶量/%C 酶解时间/h 1 2 3 4 5 6 7 8 9 K1 4 5 6 4 5 6 4 5 6 2 3 4 3 4 2 4 2 3 DPPH 自由基清除率/%24.03±1.23 27.74±0.53 23.72±1.06 29.21±1.61 25.33±1.30 28.28±0.50 23.38±0.91 26.75±1.00 24.47±0.48 K2 K3 k1 k2 k3 R A 酶解温度/℃20 20 20 30 30 30 40 40 40 24.163 27.607 24.867 8.054 9.202 8.289 1.148 25.540 25.607 25.490 8.513 8.536 8.497 0.039 26.353 26.140 24.143 8.784 8.713 8.048 0.736 D 固液比/(mg/mL)10∶1 15∶1 20∶1 20∶1 10∶1 15∶1 15∶1 20∶1 10∶1 24.610 25.467 26.560 8.203 8.489 8.853 0.650

由表2 可知,鮟鱇鱼鱼骨胶原蛋白最佳酶解条件为A2B2C1D3,即酶解温度30 ℃、加酶量5 %、酶解时间2 h 以及固液比20∶1(mg/mL),且由R 值可得,不同因素对酶解产物DPPH 自由基清除率的影响程度依次为酶解温度>酶解时间>固液比>加酶量。经验证,在该条件下得到的酶解产物DPPH 自由基清除率达到(35.70±1.48)%,高于正交试验各个组别。胶原蛋白是一种热敏感蛋白,尤其是鱼源的胶原蛋白热稳定性普遍低于陆生动物[30],并且胶原蛋白在变性前后性质方面将出现显著变化,贾媛君[31]分别对热变性前后的青鱼鱼皮胶原蛋白进行酶解,发现变性后样品对蛋白酶敏感程度远大于酶解前。与本研究中温度因素对胶原蛋白肽DPPH 自由基清除率影响程度最大的发现相符,而周艳华等[26]、靳书杰[27]、曾丽琴等[28]在酶解条件结果中同样发现温度是胶原蛋白肽提取的关键因素。

2.5 LBCP 体外抗氧化能力试验结果

自由基在体内的积累与机体氧化损伤密切相关,自由基的过量累积会导致机体正常生物大分子结构被破坏,导致一些疾病的发生,而对自由基清除能力的测定可以反映抗氧化活性的强弱[32]。胶原蛋白酶解前后以及VC 体外抗氧化试验结果见图6。自由基清除能力半数抑制浓度(median inhibition concentration,IC50)见表3。

图6 胶原蛋白酶解前后以及VC 体外抗氧化试验结果
Fig.6 Results of antioxidant activity assay before and after collagen digestion and in vitro Vc test

A. DPPH 自由基清除率;B. ABTS+自由基清除率;C.超氧阴离子自由基清除率。不同小写字母表示不同浓度样品组内自由基清除率差异显著(p<0.05);不同大写字母表示相同浓度组间自由基清除率差异显著(p<0.05)。

表3 自由基清除能力半数抑制浓度
Table 3 Median inhibitory concentration of free radical scavenging experiments

IC50/(mg/mL)项目LBC LBCP DPPH 自由基清除试验114.30 17.74 ABTS+自由基清除试验2.737 1.284超氧阴离子自由基清除试验11.790 3.163

由图6 可知,维生素C 与鮟鱇鱼骨胶原蛋白在酶解前后的体外抗氧化活性随浓度的增加呈上升趋势。在DPPH 自由基清除试验中,鮟鱇鱼骨胶原蛋白酶解前后DPPH 自由基清除率在8 mg/mL 时达到最大,分别为(25.49±0.27) %、(41.28±0.40) %,IC50 分别为114.30、14.74 mg/mL;ABTS+自由基清除率在8 mg/mL 时分别为(73.40±0.71) %、(81.84±0.22 )%,IC50 分别为2.737、1.284 mg/mL;超氧阴离子自由基清除率在8 mg/mL 时分别为(45.59±0.42) %、(66.91±0.19) %,IC50 分别为11.790、3.163 mg/mL。以上自由基清除试验结果显示,高浓度的鮟鱇鱼骨胶原蛋白肽具有良好的体外抗氧化能力,并且相较于酶解前,鮟鱇鱼骨胶原蛋白肽抗氧化能力显著提升。虞丹丹[33]在制备中华草龟皮胶原蛋白肽时,同样发现酶解后的胶原蛋白肽具有更好的抗氧化活性。Feng 等[34]研究发现低分子量肽能更有效地与自由基互动,从而展现出更好的抗氧化活性,因此后续可以在鮟鱇鱼骨胶原蛋白粗肽的基础上进行超滤分段以及凝胶柱纯化得到分子量更低、抗氧化活性更强的鮟鱇鱼骨胶原蛋白肽。

3 结论

本研究结果显示,通过热水法得到胶原蛋白,其最佳酶解工艺条件为酶解温度30 ℃、加酶量5%、酶解时间2 h 以及固液比20∶1(mg/mL),最优工艺所得鮟鱇鱼骨胶原蛋白肽的DPPH 自由基清除率为(35.70±1.48)%。体外抗氧化试验结果表明,鮟鱇鱼骨胶原蛋白肽具有良好的抗氧化活性,后续可以使用超滤以及葡萄糖凝胶柱进一步分离纯化得到抗氧化活性更为优秀的鮟鱇鱼骨胶原蛋白肽。本研究为鮟鱇鱼副产物价值提升以及天然抗氧化剂的发现提供了思路,为海洋鱼类资源的高值化开发利用提供理论和数据支持。

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Optimization of Extraction Process of Lophius litulon Bone Collagen Peptide and in vitro Antioxidant Activity Assay

SI Jinyao,TONG Chengjie,CHEN Yin,NIU Chunyu *

(Food and Pharmacy College,Zhejiang Ocean University,Zhoushan 316022,Zhejiang,China)

Abstract: This experiment extracted collagen from the by-products of anglerfish (Lophius litulon),and analyzed its physicochemical properties through ultraviolet (UV) spectroscopy,Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR),and polyacrylamide gel electrophoresis. The optimal process for collagen enzymatic hydrolysis was determined through single-factor and orthogonal experiments to obtain L. litulon bone collagen peptide(LBCP),and the in vitro DPPH free radical,ABTS+ free radical,and superoxide anion free radical scavenging capacities were measured to preliminarily evaluate its in vitro antioxidant capacity. The results showed that the maximum UV absorption of L. litulon bone collagen was at 233 nm,and there were five characteristic absorption peaks corresponding to amide A,B,I,II,and III in the infrared spectrum.Sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis(SDS-PAGE)analysis showed the presence of two α1 and one α2 peptide chains,confirming its compliance with the characteristics of type I collagen. The optimal enzymatic hydrolysis process for L. litulon bone collagen peptide was identified as follows:extraction temperature of 30 ℃,enzyme dosage of 5%,enzymatic hydrolysis time of 2 h,and solid-liquid ratio of 20∶1 (mg/mL). The L. litulon bone collagen peptide obtained through this process demonstrated good antioxidant activity. The results showed that median inhibition concentrations (IC₅₀) for DPPH free radicals,ABTS+ free radicals,and superoxide anion free radical scavenging rates were 14.74,1.284,and 3.163 mg/mL,respectively. Compared to the pre-hydrolysis state,the antioxidant activities were significantly improved.

Key words: anglerfish(Lophius litulon);collagen protein;collagen peptide;Fourier transform infrared spectroscopy;antioxidant activity

DOI: 10.12161/j.issn.1005-6521.2026.06.016

基金项目: 人才引进科研基金项目(JX6311131423)

作者介绍: 斯金瑶(2000—),男(汉),硕士研究生,研究方向:海洋天然产物的提取与应用。

*通信作者: 牛春宇(1993—),讲师,博士,研究方向:益生菌功能开发、细菌与宿主细胞互作。

引文格式:

斯金瑶,童程杰,陈荫,等. 鮟鱇鱼骨胶原蛋白肽提取工艺优化及其体外抗氧化活性[J]. 食品研究与开发,2026,47(6):130-137.

SI Jinyao,TONG Chengjie,CHEN Yin,et al. Optimization of Extraction Process of Lophius litulon Bone Collagen Peptide and in vitro Antioxidant Activity Assay[J]. Food Research and Development,2026,47(6):130-137.

责任编辑:张璐

收稿日期:2024-11-01