利用金枪鱼头提取硫酸软骨素的工艺研究
许国平 王云鹏
【摘 要】本文以金枪鱼头作为主要的原料，有效分析了硫酸软骨素的提取工艺，同時使用了稀碱一酶解超声辅助提取的方法，分析了碱提取过程当中的料液比例、碱浓度大小以及抽出时间，在单因素的实验基础之上，通过正交实验的方式对整个提取工艺进行了合理的优化，从中提取出了程度更高的硫酸软骨素。
【关键词】金枪鱼;硫酸软骨素;提取优化
【中图分类号】TS254.9 【文献标识码】A 【文章编号】1004-597X（2019）19-0289-02
硫酸软骨素又称之为Chondroitin sulfate，主要是来自于一些动物软骨组织内部的一种非常重要的酸性黏多糖—糖胺聚糖，硫酸软骨素是构成动物的软骨组织、腿皮肤等各种组织的重要构成部分。在最近几年的发展过程当中，随着对硫酸软骨素的研究程度不断深入，从中发现了硫酸软骨素具有良好的抗凝、抗炎、抗血栓以及缓解心肌耗氧量等功效，对促进冠状动脉的循环、降低血脂含量以及防止血管硬化等都有着至关重要的作用，同时对于人们常有的冠心病、动脉硬化、心肌缺氧以及心肌梗塞等疾病都有着良好的治疗效果。除此之外，硫酸软骨素还具有良好的保水性能、保胶性能以及超黏性能，是很多化妆品以及男性保健品的重要材料。现阶段，硫酸软骨素主要来源是在一些家禽或者是鲨鱼的软骨质当中，但是因为这些原材料的提取数量比较有限，同时在整个提取过程当中的经济成本较高，造成了硫酸软骨素，在原料获取上较难，同时价格较高无法得到普及的应用。1.金枪鱼头原材料的获取
为了有效寻找到成本更低、同时反应原料更容易得到的材料和方法至关重要，经过相关研究人员研究得出使用金枪鱼头作为原料，可以有效提取出硫酸软骨素。而在金枪鱼头的研究工作当中，主要是以氨基酸矿物质或者是动物体内存在的其他活性物质来进行提取，而对于硫酸软骨素的研究成果上还没有正式的报道。同时在现阶段，世界上金枪鱼的年产量，保持在350万t～450万t之间，总产值可以达到30亿美元以上，其中大部分的金枪鱼被用来制成生鱼片或者是直接加工成金枪鱼罐头，在加工过程当中会生成大量的下脚料，比如金枪鱼的鱼头、内脏以及鱼皮等，这些下脚料占到了金枪鱼总质量的50%以上。2.利用金枪鱼头提取硫酸软骨素的特点
在硫酸软骨素的提取方式上主要包含了浓碱提取法、稀碱浓盐提取法、稀碱提取法以及稀碱酶解提取法等。稀碱提取硫酸软骨素，蛋白质杂质多，含氮量高，样品溶液易浑浊，但可获得较完整的ChS分子。碱浓度高，提取液中蛋白质等杂质少，产品含氮量低，但硫酸软骨素容易被降解而改变分子大小和结构，并且浓碱法造成环境污染严重。因此多用稀碱法来避免碱浓度过高引起的产品严重降解。稀碱浓盐法和稀碱稀盐法是通过增加离子强度进一步促进粘多糖-蛋白质的解离，并促使蛋白质在盐析作用下沉淀。其中比较常用的是稀碱酶解提取的方式，在整个提取过程当中周期较长，通过超声辅助提纯法，主要是使用超声波所存在的空化作用，让整个物料的周围形成一个大小不同的空穴，通过这种处理方式可以有效提高硫酸软骨素的提取效率[1]。和常规的碱酶提取法相比，硫酸软骨素在提取过程当中纯度的大小并没有非常明显的变化，但是通过超声辅助的方式可以有效缩短整个硫酸软骨素的提取时间，同时还实现了对整个酸酸软骨素提取质量的上升，对后续的大规模生产起到了良好的保障作用。3.利用金枪鱼头提取硫酸软骨素的实验材料和工艺研究
3.1提取材料与设备
金枪鱼头材料主要采购于当地的海口市场，其中大部分的金枪鱼肉都制作成金枪鱼罐头，而金枪鱼的鱼头经过冷冻之后来进行原材料的备用;其次还需要准备一定量的复合蛋白酶。在实验过程当中，主要使用到的仪器设备为：1台超声波清洗机、1台1012型电热鼓风干燥箱、1台分光光度计、1台SF-200粉碎机、1台电子天平、1台冰箱。
3.2预处理过程
整个实验过程主要分为预处理过程、超声波处理过程、碱液提取过程、蛋白沉淀过程、反应液抽取过程、酶解过程吸附过程以及最后的测定工作过程。将冷冻的金枪鱼头在冰箱中取出，同时将冷冻状态下的金枪鱼头进行解冻，放置在80摄氏度的恒温水当中进行加热，1小时之后将其捞起洗净，并且将金枪鱼头当中的多余杂质进行去除，放置在电热鼓风干燥箱当中，将温度调至到65摄氏度，干燥4小时，鱼头完全干燥完成之后取出粉碎，得到的鱼骨头粉放置在冰箱中保存备用[3]。
3.3超声、酶处理处理
在超声处理工作当中需要称取1克鱼骨头粉，然后在5毫升的石油醚当中浸泡5分钟，完成之后将混合液进行充分的震荡和静置，防止石油醚出现不良泄露问题。依照实验设计标准要求，需要将混合液当中加入一定量的氢氧化钠溶液，然后对该溶液进行超声波处理。
在超声波处理完成之后需要取出烧杯，然后在烧杯当中加入10毫升相同浓度大小的氢氧化钠溶液，同时在35摄氏度的水温环境中浸泡1小时，其中每间隔15分钟需要进行一次有效的搅拌。蛋白沉淀过程当中需要取出反应烧杯，并且将反应溶液的PH值调到2～3之间，有效的去除内部的酸性蛋白物质，完成蛋白沉淀之后需要将混合液的PH值调到综合状态，然后将混合液进行静止，再抽取一定量的体积溶液[4]。
在酶解过程当中需要依照混合液的体积分数，向滤液当中添加2%的复合蛋白酶，同时在50摄氏度的温水环境下，浸泡两小时时间，保持PH值为7.0左右，等到酶解过程完成之后，再将温度调到85摄氏度，消除反应蛋白酶物质。完成该项操作之后需要取出混合液进行冷却，然后依照2%的添加量直接向其中加入一定量的活性炭，并且在65摄氏度的环境下吸附，20分钟之后进行过滤操作。在测定过程当中，必须要保证整个混合液的澄清，同时使用分光光度法，对混合液当中的硫酸软骨素含量大小进行测量。
3.4质量浓度对提取效率的影响
在使用硫酸软骨素的测量过程当中，需要对所获得的参数进行曲线绘制，依照参考文献的测定方法，在525纳米的波长处理过程当中，以吸光度作为纵向坐标，以硫酸软骨素的质量浓度作为横坐标，然后绘制出相应的曲线，具体如图1所示。通过图1可以看出，当质量浓度保持在0.00g/ml～0.30g/ml的范围内，具有良好的线性对应关系。通过对实验的结果分析可以看出混合液的药液比值大小对硫酸软骨素的提取率影响比较明显[5]。
3.5料液比对提取率的影响
从图2当中可以看出，在减提取时间达到60分钟范围内，碱的提取温度为35摄氏度，超声处理时间超过30分钟以上时，可以以1：10、1：20、1：30、1：40、1：50（g/m L）料液比，分别来进行硫酸软骨素的提取，通过实验结果分析可以看出，在1：10～1：20之間硫酸软骨素的提取效率会直接随着料液比的上升而上升，分析这一原因主要是因为在硫酸软骨素的提取过程当中，其中溶质的浓度会慢慢朝着低浓度的方向上不断扩散，同时在料液当中可以适当的提高原料和硫酸软骨素之间的溶液浓度差值，通过这种处理方式可以有效提高整个硫酸软骨素的提取效率。但是在1：20之后因为蛋白质和多糖在混合液的反应，使料液当中具有比较明显的水溶解性，同时在料液比值的增大条件下，混合液当中的杂质会不断上涨，进而硫酸软骨素在提取过程当中的含量也在不断降低。因此，对整个硫酸软骨素的提取效率也有所下降，在1：30、1：40、1：50的区间当中，对硫酸软骨素的提取效率基本上保持一个平衡的状态，增加料液比的意义相对不是非常明显。因此通，过综合分析可以看出选择1：20的料液比来进行硫酸软骨素的提取更加的经济合理[6]。
3.6碱浓度对提取率的影响
碱浓度的影响对提取率的影响如图3所示，通过图3当中的显示可以得出，在料液比为1：20的情况下，其中碱提取的时间为60分钟，同时碱提取的温度为35摄氏度，超声处理时间为30分钟的情况下，分别向其中加入0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%的碱浓度来进行硫酸软骨素的提取，通过实验结果的分析可以看出，在处于0.5%～2.0%之间的碱浓度条件下，硫酸软骨素的实际效率会随着碱浓度的上升而上升，但是在0.2%之后，整个提取效率上尽管有着明显的降低，但是因为在高浓度的碱性条件下，属于长链还原糖在碱性条件下会慢慢生成，糖酸而出现硫酸软骨素的降解，进而直接影响到了整个硫酸软骨素的提取效率。综合以上分析可以得出采用2.0%的碱浓度，对硫酸软骨素的提取效率影响更加明显。4.结束语
在本次实验过程当中可以使用价格更加低廉，同时原材料更加容易获得的金枪鱼头作为主要的反应原料，在使用稀碱和酶解的方式进行有效的结合，通过超声辅助提取的方法对金枪鱼头当中的硫酸软骨素进行提取和分析，在单因素的实验条件基础之上，通过正交实验的方式，对整个硫酸软骨素的提取过程进行合理的优化和对比分析，以此来为金枪鱼综合使用提供出良好的参考。
参考文献
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