許國(guó)平 王云鵬

【摘 要】本文以金槍魚頭作為主要的原料，有效分析了硫酸軟骨素的提取工藝，同時(shí)使用了稀堿一酶解超聲輔助提取的方法，分析了堿提取過(guò)程當(dāng)中的料液比例、堿濃度大小以及抽出時(shí)間，在單因素的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)之上，通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)的方式對(duì)整個(gè)提取工藝進(jìn)行了合理的優(yōu)化，從中提取出了程度更高的硫酸軟骨素。

【關(guān)鍵詞】金槍魚;硫酸軟骨素;提取優(yōu)化

【中圖分類號(hào)】TS254.9 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1004-597X（2019）19-0289-02

硫酸軟骨素又稱之為Chondroitin sulfate，主要是來(lái)自于一些動(dòng)物軟骨組織內(nèi)部的一種非常重要的酸性黏多糖—糖胺聚糖，硫酸軟骨素是構(gòu)成動(dòng)物的軟骨組織、腿皮膚等各種組織的重要構(gòu)成部分。在最近幾年的發(fā)展過(guò)程當(dāng)中，隨著對(duì)硫酸軟骨素的研究程度不斷深入，從中發(fā)現(xiàn)了硫酸軟骨素具有良好的抗凝、抗炎、抗血栓以及緩解心肌耗氧量等功效，對(duì)促進(jìn)冠狀動(dòng)脈的循環(huán)、降低血脂含量以及防止血管硬化等都有著至關(guān)重要的作用，同時(shí)對(duì)于人們常有的冠心病、動(dòng)脈硬化、心肌缺氧以及心肌梗塞等疾病都有著良好的治療效果。除此之外，硫酸軟骨素還具有良好的保水性能、保膠性能以及超黏性能，是很多化妝品以及男性保健品的重要材料?，F(xiàn)階段，硫酸軟骨素主要來(lái)源是在一些家禽或者是鯊魚的軟骨質(zhì)當(dāng)中，但是因?yàn)檫@些原材料的提取數(shù)量比較有限，同時(shí)在整個(gè)提取過(guò)程當(dāng)中的經(jīng)濟(jì)成本較高，造成了硫酸軟骨素，在原料獲取上較難，同時(shí)價(jià)格較高無(wú)法得到普及的應(yīng)用。

1.金槍魚頭原材料的獲取

為了有效尋找到成本更低、同時(shí)反應(yīng)原料更容易得到的材料和方法至關(guān)重要，經(jīng)過(guò)相關(guān)研究人員研究得出使用金槍魚頭作為原料，可以有效提取出硫酸軟骨素。而在金槍魚頭的研究工作當(dāng)中，主要是以氨基酸礦物質(zhì)或者是動(dòng)物體內(nèi)存在的其他活性物質(zhì)來(lái)進(jìn)行提取，而對(duì)于硫酸軟骨素的研究成果上還沒(méi)有正式的報(bào)道。同時(shí)在現(xiàn)階段，世界上金槍魚的年產(chǎn)量，保持在350萬(wàn)t～450萬(wàn)t之間，總產(chǎn)值可以達(dá)到30億美元以上，其中大部分的金槍魚被用來(lái)制成生魚片或者是直接加工成金槍魚罐頭，在加工過(guò)程當(dāng)中會(huì)生成大量的下腳料，比如金槍魚的魚頭、內(nèi)臟以及魚皮等，這些下腳料占到了金槍魚總質(zhì)量的50%以上。

2.利用金槍魚頭提取硫酸軟骨素的特點(diǎn)

在硫酸軟骨素的提取方式上主要包含了濃堿提取法、稀堿濃鹽提取法、稀堿提取法以及稀堿酶解提取法等。稀堿提取硫酸軟骨素，蛋白質(zhì)雜質(zhì)多，含氮量高，樣品溶液易渾濁，但可獲得較完整的ChS分子。堿濃度高，提取液中蛋白質(zhì)等雜質(zhì)少，產(chǎn)品含氮量低，但硫酸軟骨素容易被降解而改變分子大小和結(jié)構(gòu)，并且濃堿法造成環(huán)境污染嚴(yán)重。因此多用稀堿法來(lái)避免堿濃度過(guò)高引起的產(chǎn)品嚴(yán)重降解。稀堿濃鹽法和稀堿稀鹽法是通過(guò)增加離子強(qiáng)度進(jìn)一步促進(jìn)粘多糖-蛋白質(zhì)的解離，并促使蛋白質(zhì)在鹽析作用下沉淀。其中比較常用的是稀堿酶解提取的方式，在整個(gè)提取過(guò)程當(dāng)中周期較長(zhǎng)，通過(guò)超聲輔助提純法，主要是使用超聲波所存在的空化作用，讓整個(gè)物料的周圍形成一個(gè)大小不同的空穴，通過(guò)這種處理方式可以有效提高硫酸軟骨素的提取效率[1]。和常規(guī)的堿酶提取法相比，硫酸軟骨素在提取過(guò)程當(dāng)中純度的大小并沒(méi)有非常明顯的變化，但是通過(guò)超聲輔助的方式可以有效縮短整個(gè)硫酸軟骨素的提取時(shí)間，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)酸酸軟骨素提取質(zhì)量的上升，對(duì)后續(xù)的大規(guī)模生產(chǎn)起到了良好的保障作用。

3.利用金槍魚頭提取硫酸軟骨素的實(shí)驗(yàn)材料和工藝研究

3.1提取材料與設(shè)備

金槍魚頭材料主要采購(gòu)于當(dāng)?shù)氐暮？谑袌?chǎng)，其中大部分的金槍魚肉都制作成金槍魚罐頭，而金槍魚的魚頭經(jīng)過(guò)冷凍之后來(lái)進(jìn)行原材料的備用;其次還需要準(zhǔn)備一定量的復(fù)合蛋白酶。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程當(dāng)中，主要使用到的儀器設(shè)備為：1臺(tái)超聲波清洗機(jī)、1臺(tái)1012型電熱鼓風(fēng)干燥箱、1臺(tái)分光光度計(jì)、1臺(tái)SF-200粉碎機(jī)、1臺(tái)電子天平、1臺(tái)冰箱。

3.2預(yù)處理過(guò)程

整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程主要分為預(yù)處理過(guò)程、超聲波處理過(guò)程、堿液提取過(guò)程、蛋白沉淀過(guò)程、反應(yīng)液抽取過(guò)程、酶解過(guò)程吸附過(guò)程以及最后的測(cè)定工作過(guò)程。將冷凍的金槍魚頭在冰箱中取出，同時(shí)將冷凍狀態(tài)下的金槍魚頭進(jìn)行解凍，放置在80攝氏度的恒溫水當(dāng)中進(jìn)行加熱，1小時(shí)之后將其撈起洗凈，并且將金槍魚頭當(dāng)中的多余雜質(zhì)進(jìn)行去除，放置在電熱鼓風(fēng)干燥箱當(dāng)中，將溫度調(diào)至到65攝氏度，干燥4小時(shí)，魚頭完全干燥完成之后取出粉碎，得到的魚骨頭粉放置在冰箱中保存?zhèn)溆肹3]。

3.3超聲、酶處理處理

在超聲處理工作當(dāng)中需要稱取1克魚骨頭粉，然后在5毫升的石油醚當(dāng)中浸泡5分鐘，完成之后將混合液進(jìn)行充分的震蕩和靜置，防止石油醚出現(xiàn)不良泄露問(wèn)題。依照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求，需要將混合液當(dāng)中加入一定量的氫氧化鈉溶液，然后對(duì)該溶液進(jìn)行超聲波處理。

在超聲波處理完成之后需要取出燒杯，然后在燒杯當(dāng)中加入10毫升相同濃度大小的氫氧化鈉溶液，同時(shí)在35攝氏度的水溫環(huán)境中浸泡1小時(shí)，其中每間隔15分鐘需要進(jìn)行一次有效的攪拌。蛋白沉淀過(guò)程當(dāng)中需要取出反應(yīng)燒杯，并且將反應(yīng)溶液的PH值調(diào)到2～3之間，有效的去除內(nèi)部的酸性蛋白物質(zhì)，完成蛋白沉淀之后需要將混合液的PH值調(diào)到綜合狀態(tài)，然后將混合液進(jìn)行靜止，再抽取一定量的體積溶液[4]。

在酶解過(guò)程當(dāng)中需要依照混合液的體積分?jǐn)?shù)，向?yàn)V液當(dāng)中添加2%的復(fù)合蛋白酶，同時(shí)在50攝氏度的溫水環(huán)境下，浸泡兩小時(shí)時(shí)間，保持PH值為7.0左右，等到酶解過(guò)程完成之后，再將溫度調(diào)到85攝氏度，消除反應(yīng)蛋白酶物質(zhì)。完成該項(xiàng)操作之后需要取出混合液進(jìn)行冷卻，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攝氏度的環(huán)境下吸附，20分鐘之后進(jìn)行過(guò)濾操作。在測(cè)定過(guò)程當(dāng)中，必須要保證整個(gè)混合液的澄清，同時(shí)使用分光光度法，對(duì)混合液當(dāng)中的硫酸軟骨素含量大小進(jìn)行測(cè)量。

3.4質(zhì)量濃度對(duì)提取效率的影響

在使用硫酸軟骨素的測(cè)量過(guò)程當(dāng)中，需要對(duì)所獲得的參數(shù)進(jìn)行曲線繪制，依照參考文獻(xiàn)的測(cè)定方法，在525納米的波長(zhǎng)處理過(guò)程當(dāng)中，以吸光度作為縱向坐標(biāo)，以硫酸軟骨素的質(zhì)量濃度作為橫坐標(biāo)，然后繪制出相應(yīng)的曲線，具體如圖1所示。通過(guò)圖1可以看出，當(dāng)質(zhì)量濃度保持在0.00g/ml～0.30g/ml的范圍內(nèi)，具有良好的線性對(duì)應(yīng)關(guān)系。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果分析可以看出混合液的藥液比值大小對(duì)硫酸軟骨素的提取率影響比較明顯[5]。

3.5料液比對(duì)提取率的影響

從圖2當(dāng)中可以看出，在減提取時(shí)間達(dá)到60分鐘范圍內(nèi)，堿的提取溫度為35攝氏度，超聲處理時(shí)間超過(guò)30分鐘以上時(shí)，可以以1：10、1：20、1：30、1：40、1：50（g/m L）料液比，分別來(lái)進(jìn)行硫酸軟骨素的提取，通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析可以看出，在1：10～1：20之間硫酸軟骨素的提取效率會(huì)直接隨著料液比的上升而上升，分析這一原因主要是因?yàn)樵诹蛩彳浌撬氐奶崛∵^(guò)程當(dāng)中，其中溶質(zhì)的濃度會(huì)慢慢朝著低濃度的方向上不斷擴(kuò)散，同時(shí)在料液當(dāng)中可以適當(dāng)?shù)奶岣咴虾土蛩彳浌撬刂g的溶液濃度差值，通過(guò)這種處理方式可以有效提高整個(gè)硫酸軟骨素的提取效率。但是在1：20之后因?yàn)榈鞍踪|(zhì)和多糖在混合液的反應(yīng)，使料液當(dāng)中具有比較明顯的水溶解性，同時(shí)在料液比值的增大條件下，混合液當(dāng)中的雜質(zhì)會(huì)不斷上漲，進(jìn)而硫酸軟骨素在提取過(guò)程當(dāng)中的含量也在不斷降低。因此，對(duì)整個(gè)硫酸軟骨素的提取效率也有所下降，在1：30、1：40、1：50的區(qū)間當(dāng)中，對(duì)硫酸軟骨素的提取效率基本上保持一個(gè)平衡的狀態(tài)，增加料液比的意義相對(duì)不是非常明顯。因此通，過(guò)綜合分析可以看出選擇1：20的料液比來(lái)進(jìn)行硫酸軟骨素的提取更加的經(jīng)濟(jì)合理[6]。

3.6堿濃度對(duì)提取率的影響

堿濃度的影響對(duì)提取率的影響如圖3所示，通過(guò)圖3當(dāng)中的顯示可以得出，在料液比為1：20的情況下，其中堿提取的時(shí)間為60分鐘，同時(shí)堿提取的溫度為35攝氏度，超聲處理時(shí)間為30分鐘的情況下，分別向其中加入0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%的堿濃度來(lái)進(jìn)行硫酸軟骨素的提取，通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析可以看出，在處于0.5%～2.0%之間的堿濃度條件下，硫酸軟骨素的實(shí)際效率會(huì)隨著堿濃度的上升而上升，但是在0.2%之后，整個(gè)提取效率上盡管有著明顯的降低，但是因?yàn)樵诟邼舛鹊膲A性條件下，屬于長(zhǎng)鏈還原糖在堿性條件下會(huì)慢慢生成，糖酸而出現(xiàn)硫酸軟骨素的降解，進(jìn)而直接影響到了整個(gè)硫酸軟骨素的提取效率。綜合以上分析可以得出采用2.0%的堿濃度，對(duì)硫酸軟骨素的提取效率影響更加明顯。

4.結(jié)束語(yǔ)

在本次實(shí)驗(yàn)過(guò)程當(dāng)中可以使用價(jià)格更加低廉，同時(shí)原材料更加容易獲得的金槍魚頭作為主要的反應(yīng)原料，在使用稀堿和酶解的方式進(jìn)行有效的結(jié)合，通過(guò)超聲輔助提取的方法對(duì)金槍魚頭當(dāng)中的硫酸軟骨素進(jìn)行提取和分析，在單因素的實(shí)驗(yàn)條件基礎(chǔ)之上，通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)的方式，對(duì)整個(gè)硫酸軟骨素的提取過(guò)程進(jìn)行合理的優(yōu)化和對(duì)比分析，以此來(lái)為金槍魚綜合使用提供出良好的參考。

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