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不 同 水 生 生 物 來 源 所 得 之 膠 原 蛋 白 物 理 與 生 物 化 學 相 關 特 性<br />

不 同 水 生 生 物 來 源 所 得 之 膠 原 蛋 白 物 理 與 生 物 化 學 相 關 特 性<br />

Biochemical and physical properties of collagen extracted<br />

from aquatic animals<br />

黃 鈺 茹<br />

1* 、 蕭 泉 源<br />

1<br />

國 立 澎 湖 科 技 大 學 食 品 科 學 系 助 理 教 授<br />

2<br />

國 立 澎 湖 科 技 大 學 食 品 科 學 系 教 授 兼 校 長 / 國 立 臺 灣 海 洋 大 學 食 品 科 學 系 教 授<br />

2<br />

Received 30 Aug. 2011; revised 04 Oct. 2011; accepted 10 Oct. 2011<br />

摘 要<br />

膠 原 蛋 白 大 量 存 在 脊 椎 動 物 中 , 動 物 性 蛋 白 質 約 30% 是 由 膠<br />

原 蛋 白 構 成 , 含 量 會 隨 著 年 紀 及 季 節 的 不 同 而 改 變 。 膠 原 蛋 白 是<br />

一 種 纖 維 蛋 白 可 分 為 28 型 : 第 I 型 至 第 XXVIII 型 , 主 要 分 佈 在<br />

細 胞 外 之 外 基 質 , 其 穩 定 器 官 與 結 締 組 織 以 維 持 它 們 的 結 構 完 整<br />

性 。 膠 原 蛋 白 提 取 製 品 已 廣 泛 應 用 於 醫 藥 、 保 健 食 品 加 工 與 化 妝<br />

保 養 品 等 眾 多 領 域 , 但 由 於 動 物 疫 情 持 續 爆 發 , 使 其 源 自 於 陸 生<br />

動 物 的 膠 原 蛋 白 之 安 全 性 受 到 質 疑 , 因 此 以 水 生 動 物 如 淡 水 、 海<br />

水 魚 與 軟 體 動 物 類 之 膠 原 蛋 白 作 為 替 代 來 源 受 到 高 度 重 視 , 而 不<br />

同 生 物 來 源 與 不 同 組 織 所 得 膠 原 蛋 白 之 生 物 化 學 與 物 理 相 關 特<br />

性 , 如 熱 穩 定 性 會 有 所 差 異 。 另 外 , 近 十 年 來 膠 原 蛋 白 與 明 膠 酵<br />

素 水 解 物 更 受 到 重 視 , 其 具 有 不 同 特 性 與 功 能 性 可 符 合 不 同 顧 客<br />

之 需 求 並 已 開 發 多 種 商 品 , 因 此 本 篇 將 探 討 不 同 水 生 動 物 來 源 所<br />

17


海 大 漁 推 41<br />

得 膠 原 蛋 白 之 特 性 與 其 水 解 物 機 能 性 之 應 用 。<br />

ABSTRACT<br />

Collagen is the most abundant protein in vertebrates and<br />

constitutes about 30% of total proteins. It provides the major<br />

structural and mechanical support to tissues. There are at 28 different<br />

types of collagen, named from type I to type XXVIII, which varies<br />

considerably in their complexity and diversity of their structure.<br />

Collagen has been widely used in fields including foods, medicines,<br />

cosmetics and tissue engineering due to its excellent biocompatibility<br />

or biodegradability. Generally, the main sources of type I collagen are<br />

limited to those of bovine or porcine dermis. However, bovine<br />

spongiform encephalopathy (BSE), transmissible spongiform<br />

encephalopathy (TSE) and foot and mouth disease (FMD) are threat<br />

to collagen products based on these materials. As a consequence, the<br />

alternative sources of collagen, especially from aquatic animals<br />

including freshwater and marine fish and mollusks have received<br />

increasing attention. Biochemical properties of collagen, such as<br />

thermal stability, might be different between the different sources. On<br />

the other hand, enzyme-hydrolyzed collagen plays an increasingly<br />

important role in various products and applications. Its different<br />

properties and functionalities benefit the end consumer now in ways<br />

which were not present ten years ago. Over the past decade, a large<br />

18


不 同 水 生 生 物 來 源 所 得 之 膠 原 蛋 白 物 理 與 生 物 化 學 相 關 特 性<br />

number of studies have investigated enzymatic hydrolysis of collagen<br />

or gelatin for the production of bioactive peptides. The aim of this<br />

review was to characterize collagen from aquatic animals and to<br />

investigate the functionalities of the enzyme-hydrolyzed collagen.<br />

19


海 大 漁 推 41<br />

一 、 前 言<br />

膠 原 蛋 白 主 要 構 成 動 物 支 持 組 織 的 結 構 蛋 白 , 其 提 取 製 品 經<br />

由 適 當 的 處 理 後 , 可 依 應 用 的 需 要 而 製 備 成 不 同 型 態 , 已 廣 泛 應<br />

用 於 醫 藥 、 生 物 科 學 研 究 、 攝 影 工 業 、 保 健 食 品 加 工 與 化 妝 保 養<br />

品 等 眾 多 領 域 , 其 總 產 量 自 1979 年 (130 tons) 至 2005 (305 tons) 間<br />

增 加 2.35 倍 (1) , 膠 原 蛋 白 的 需 求 量 及 原 料 價 格 日 益 高 漲 , 雖 至 1950<br />

年 起 已 開 始 進 行 膠 原 蛋 白 與 明 膠 相 關 研 究 , 但 多 以 陸 生 哺 乳 動 物<br />

為 主 , 近 年 由 於 動 物 疫 情 持 續 爆 發 , 使 其 源 自 於 陸 生 動 物 的 膠 原<br />

蛋 白 與 明 膠 之 安 全 性 受 到 質 疑 , 因 此 陸 續 研 究 方 向 以 從 水 產 品 加<br />

工 廢 棄 物 中 去 找 尋 替 代 方 案 。 水 生 動 物 來 源 可 由 魚 皮 、 魚 骨 、 鰭 、<br />

鱗 、 鰾 及 頭 足 類 外 皮 等 萃 取 出 (2)(3) , 膠 原 蛋 白 大 量 存 在 脊 椎 動 物<br />

中 , 動 物 性 蛋 白 質 約 有 30% 是 由 膠 原 蛋 白 構 成 , 含 量 會 隨 著 年 紀<br />

及 季 節 的 不 同 而 改 變 , 存 在 腱 、 皮 膚 、 骨 、 血 管 、 結 締 組 織 等 (4) 。<br />

膠 原 蛋 白 (collagen) 分 子 是 由 三 條 多 胜 肽 鏈 (polypeptide chain) 相 互<br />

纏 繞 而 成 的 三 股 螺 旋 結 構 (triple-helical structure), 平 均 分 子 量 為<br />

285 kDa, 長 度 為 289 nm, 直 徑 為 1.5 nm。 而 每 一 條 多 胜 肽 鏈 (α<br />

chain) 的 組 成 相 似 , 但 不 一 定 完 全 相 同 , 有 兩 條 相 同 而 另 一 條 不 同<br />

者 如 Type Ⅰ, 有 由 三 條 完 全 相 同 之 α chain 所 組 成 如 Type Ⅱ, 也<br />

有 三 條 完 全 不 同 如 Type Ⅵ, 因 此 所 組 成 的 膠 原 蛋 白 特 性 也 不 相 同<br />

且 在 不 同 部 位 組 織 各 為 不 同 含 量 及 型 態 的 膠 原 蛋 白 , 目 前 已 知 膠<br />

原 蛋 白 種 類 有 28 種 (5) 。 其 在 電 子 顯 微 鏡 下 呈 橫 紋 構 造 , 一 條 α 鏈<br />

20


不 同 水 生 生 物 來 源 所 得 之 膠 原 蛋 白 物 理 與 生 物 化 學 相 關 特 性<br />

大 約 含 一 千 個 胺 基 酸 , 膠 原 蛋 白 含 有 豐 富 的 甘 胺 酸 、 丙 胺 酸 、 脯<br />

胺 酸 和 羥 脯 胺 酸 , 特 別 是 甘 胺 酸 占 全 部 胺 基 酸 30%, 每 三 個 胺 基<br />

酸 殘 基 就 有 一 個 甘 胺 酸 , 是 膠 原 蛋 白 中 豐 富 的 胺 基 酸 , 此 外 甘 胺<br />

酸 為 較 小 的 胺 基 酸 , 側 鏈 只 有 一 個 氫 原 子 , 使 三 條 α 鏈 互 相 纏 繞<br />

成 右 螺 旋 狀 的 三 股 螺 旋 結 構 。 而 膠 原 蛋 白 中 半 胱 胺 酸 、 甲 硫 胺 酸 、<br />

酪 胺 酸 與 組 胺 酸 的 含 量 則 非 常 低 (6) 。 吡 咯 環 的 脯 胺 酸 和 羥 脯 胺 酸<br />

會 促 使 加 強 三 股 螺 旋 結 構 , 羥 脯 胺 酸 的 含 量 取 決 於 魚 生 長 的 溫 度<br />

且 會 影 響 膠 原 蛋 白 熱 變 性 溫 度 之 穩 定 性 (7) 。 魚 種 生 長 在 較 冷 環 境<br />

比 生 長 在 較 溫 暖 的 環 境 , 其 羥 脯 胺 酸 低 , 熱 變 性 溫 度 也 較 低 ; 另<br />

外 高 亞 胺 酸 (Pro+Hyp) 含 量 , 特 別 是 羥 脯 胺 酸 含 量 , 其 會 影 響 膠 原<br />

蛋 白 轉 變 為 明 膠 的 功 能 特 性 (8) 。<br />

明 膠 (gelatin) 為 膠 原 蛋 白 熱 變 性 後 的 產 物 , 膠 原 蛋 白 是 由 三 條<br />

胜 肽 鏈 以 分 子 內 氫 鍵 及 其 他 共 價 鍵 形 成 三 股 螺 旋 且 不 溶 於 水 之 結<br />

構 , 因 此 要 使 膠 原 蛋 白 轉 為 明 膠 , 就 須 切 斷 膠 原 蛋 白 分 子 間 及 分<br />

子 內 鍵 結 , 且 不 使 胜 肽 鏈 水 解 , 當 以 40℃ 以 上 之 熱 水 萃 取 時 即 可<br />

破 壞 膠 原 蛋 白 三 股 螺 旋 結 構 , 並 轉 化 為 水 溶 性 之 明 膠 , 而 胺 基 酸<br />

組 成 方 面 類 似 膠 原 蛋 白 , 仍 以 甘 胺 酸 、 脯 胺 酸 和 羥 脯 胺 酸 為 主 。<br />

按 萃 取 方 法 尚 可 分 為 以 酸 (Type A gelatin, pI at pH 6-9) 或 鹼 (Type<br />

B gelatin, pI at pH 5) 萃 取 , 可 得 不 同 性 質 之 明 膠 以 配 合 不 同 用 途 所<br />

需 (5) 。 而 魚 皮 明 膠 多 先 以 弱 酸 處 理 來 分 解 酸 不 穩 定 型 的 交 聯 分<br />

子 , 因 為 膠 原 蛋 白 中 存 在 著 對 熱 與 酸 安 定 的 交 聯 分 子 , 則 會 降 低<br />

明 膠 之 萃 取 率 , 之 後 經 約 40℃ 溫 熱 水 萃 取 得 可 溶 性 明 膠 (9) 。<br />

21


海 大 漁 推 41<br />

二 、 水 生 動 物 膠 原 蛋 白 產 率 與 相 關 物 理 生 化 特 性<br />

( 一 ) 膠 原 蛋 白 產 率<br />

水 生 動 物 膠 原 蛋 白 來 源 為 魚 皮 、 魚 骨 、 鰭 、 鱗 、 鰾 及 頭 足 類<br />

外 皮 等 。 膠 原 蛋 白 可 直 接 利 用 有 機 酸 ( 醋 酸 、 氯 乙 酸 、 檸 檬 酸 、 乳<br />

酸 ) 或 無 機 酸 ( 鹽 酸 ) 從 組 織 分 離 萃 取 出 , 而 萃 取 膠 原 蛋 白 的 效 果 取<br />

決 於 選 取 的 動 物 種 類 、 年 齡 和 特 徵 。 已 知 利 用 0.5 M 醋 酸 溶 液 萃 取<br />

不 同 水 產 動 物 膠 原 蛋 白 , 會 有 2%-90% 不 等 的 溶 解 度 (10)(11)(12) , 將<br />

原 料 以 0.5 M 醋 酸 溶 液 持 續 攪 拌 萃 取 後 , 以 離 心 方 式 去 除 不 可 溶 之<br />

殘 渣 , 上 清 液 進 行 鹽 析 後 所 得 之 沈 澱 物 收 集 後 , 以 0.5 M 醋 酸 溶<br />

解 , 注 入 透 析 膜 中 , 以 0.1 M 醋 酸 溶 液 進 行 透 析 , 最 後 將 膜 內 溶 液<br />

凍 結 乾 燥 即 得 酸 可 溶 性 膠 原 蛋 白 (acid-soluble collagen, ASC), 而 上<br />

述 以 0.5 M 醋 酸 浸 泡 萃 取 後 , 以 離 心 方 式 所 去 除 之 不 可 溶 之 殘 渣 ,<br />

將 殘 渣 收 集 再 以 0.5 M 的 醋 酸 含 胃 蛋 白 酶 之 溶 液 持 續 攪 拌 重 複 上<br />

述 ACS 萃 取 步 驟 , 即 可 萃 取 出 胃 蛋 白 酶 可 溶 性 膠 原 蛋 白 成 份<br />

(pepsin-soluble collagen, PSC) 如 表 1 與 2 所 示 , 已 知 以 乾 基 (dry basis)<br />

計 算 之 魚 皮 膠 原 蛋 白 萃 取 產 率 有 鬚 石 首 魚 (black drum) (ASC:<br />

2.3%, PSC: 15.8%)、 鰩 魚 (skate) (ASC: 35.6%)、 紅 鰭 多 紀 魨 (ocellate<br />

puffer fish) (ASC: 10.7%, PSC: 44.7%)、 大 鳍 鳠 (largefin longbarbel<br />

catfish) (ASC: 16.8%, PSC: 28.0%)、 鯰 魚 (channel catfish) (ASC:<br />

25.8%, PSC: 38.4%)、 花 腹 鯖 (chub mackerel) (ASC: 49.8%)、 斑 紋<br />

異 齒 鮫 (bullhead shark) (ASC: 50.1%)、 日 本 真 鱸 (Japanese sea bass)<br />

(ASC: 51.4%) 和 黑 鯖 河 魨 (brown backed toadfish) (ASC: 54.3%) 等<br />

22


不 同 水 生 生 物 來 源 所 得 之 膠 原 蛋 白 物 理 與 生 物 化 學 相 關 特 性<br />

(3)(13)(14)(15)(16)(17)(18) 。 而 少 數 文 獻 以 濕 基 (wet basis) 表 達 如 : 縱 帶 笛 鯛<br />

(brownstripe red snapper) (ASC: 9%, PSC: 4.7%)、 鰻 鯰 (striped<br />

catfish) (ASC: 5.1%, PSC: 7.7%)、skate (ASC: 8.9%) 和 點 紋 斑 竹 鯊<br />

(brownbanded bamboo shark) (ASC: 9.4%, PSC: 8.86%) 等 之 膠 原 蛋<br />

白 產 率 (13)(19)(20)(21)(22) 。 由 以 上 可 知 鬚 石 首 魚 、 紅 鰭 多 紀 魨 、 大 鳍 鳠<br />

(3)<br />

和 鯰 魚 魚 皮 所 得 之 PSC 產 率 大 於 ASC,Zhang 等 指 出 由 於 魚 皮 膠<br />

原 蛋 白 間 的 共 價 鍵 與 在 末 端 胜 肽 (telopeptide) 區 之 醛 基 團 促 使 分 子<br />

交 聯 作 用 程 度 較 高 , 使 得 膠 原 蛋 白 無 法 完 全 溶 解 於 醋 酸 中 , 需 經<br />

過 pepsin 作 用 打 斷 末 端 胜 肽 區 之 交 聯 分 子 但 並 不 破 壞 膠 原 蛋 白 三<br />

股 螺 旋 結 構 , 進 而 提 高 膠 原 蛋 白 的 溶 解 度 並 降 低 其 免 疫 活 性 。 主<br />

要 的 pepsin 來 源 多 為 猪 肚 , 近 年 來 學 者 由 幾 種 魚 類 , 如 : 大 眼 鯛<br />

(bigeye snapper)、 長 鰭 鮪 魚 (albacore tuna)、 小 黃 鰭 鮪 (tongol tuna)<br />

及 正 鰹 (skipjack tuna) 等 胃 部 所 得 到 的 pepsin 被 應 用 在 膠 原 蛋 白 的<br />

萃 取 (9)(23)(24)(25) 。<br />

( 二 ) 膠 原 蛋 白 之 熱 變 性 溫 度 與 胺 基 酸 組 成<br />

膠 原 蛋 白 之 熱 穩 定 性 與 亞 胺 酸 (imino acid) (hydroxyproline 及<br />

proline) 之 含 量 成 正 相 關 , 通 常 陸 上 膠 原 蛋 白 亞 胺 酸 含 量 高 於 水 產<br />

膠 原 蛋 白 , 而 水 產 膠 原 蛋 白 的 亞 胺 酸 含 量 會 受 物 種 生 長 的 溫 度 影<br />

響 。 亞 胺 酸 總 含 量 會 影 響 三 股 螺 旋 穩 定 性 , 因 為 每 個 Pro 及 Hyp<br />

的 吡 咯 環 可 行 成 三 個 氫 鍵 以 穩 定 螺 旋 結 構 , 故 亞 胺 酸 含 量 高 者 熱<br />

穩 定 性 越 高 (26) 。 目 前 最 常 使 用 的 測 定 膠 原 蛋 白 熱 變 性 溫 度 方 法 有<br />

下 列 兩 種 :(1) 以 熱 示 差 掃 瞄 卡 量 計 (differential scanning<br />

23


海 大 漁 推 41<br />

calorimeter, DSC) 來 測 量 膠 原 蛋 白 的 熱 變 性 溫 度 , 其 原 理 為 升 溫 過<br />

程 中 , 當 加 熱 至 某 一 溫 度 時 蛋 白 質 結 構 因 熱 而 被 破 壞 後 ( 蛋 白 質 結<br />

構 的 穩 定 鍵 結 被 打 斷 ) 會 產 生 吸 熱 反 應 ( 熱 流 變 化 ), 所 以 可 由 電 腦<br />

監 測 圖 譜 之 熱 流 變 化 情 形 來 找 出 蛋 白 質 的 熱 變 性 溫 度 (maximum<br />

temperatures, Tmax);(2) 以 黏 度 計 測 量 膠 原 蛋 白 在 加 熱 過 程 中 膠 原<br />

蛋 白 溶 液 的 黏 度 變 化 , 熱 變 性 溫 度 即 為 膠 原 蛋 白 溶 液 黏 度 變 化 達<br />

二 分 之 一 改 變 量 時 所 測 得 的 溫 度 (denaturation temperature, Td) (27) 。<br />

以 DSC 測 量 其 Tmax, 可 知 哺 乳 類 動 物 的 變 性 溫 度 一 般 都 較<br />

水 產 動 物 來 的 高 , 猪 皮 膠 原 蛋 白 與 牛 皮 膠 原 蛋 白 變 性 溫 度 經 DSC<br />

測 定 皆 37.0℃ (15)(17) , 一 般 由 冷 水 域 所 萃 出 的 水 生 動 物 膠 原 蛋 白 僅<br />

有 少 數 , 如 : 海 鱈 (ASC: 10.0℃) (10) 、 波 羅 的 海 鱈 (ASC: 15.0℃) (12)<br />

與 鯽 魚 (ASC: 15.7℃) (25) , 大 多 的 魚 種 都 屬 溫 帶 與 熱 帶 水 域 , 如 : 點<br />

紋 斑 竹 鯊 (ASC, PSC: 34.5℃) (20) 、 黑 邊 鰭 白 眼 鮫 (ASC: 36.3℃; PSC:<br />

34.6℃) (21) 、 金 線 鰱 (ASC: 33.5℃) (25) 與 鰻 鯰 (ASC: 35.3℃; PSC:<br />

35.3℃) (22) ( 表 3)。 以 黏 度 計 測 量 其 Td, 冷 水 域 魚 種 之 Td 較 熱 帶 與<br />

亞 熱 水 域 魚 種 低 , 如 : 大 馬 哈 鮭 (skin, muscles) (ASC: 16.4℃,<br />

20.6℃) (7) 、 尖 吻 平 鮋 (skin, bone, scale) (ASC: 16.1℃, 17.5℃,<br />

17.7℃) (28) 與 波 羅 的 海 鱈 (ASC: 15.0℃) (29) , 一 般 溫 水 與 熱 水 魚 種 ,<br />

如 : 尼 羅 河 尖 吻 鱸 (young fish, adult fish) (ASC: 36.0℃, 36.5℃) (4) 、<br />

小 鬚 鯨 (ASC: 31.5℃) (30) 、 銀 鯉 (ASC: 29.0℃) (29) 、 六 斑 刺 河 魨 (ASC:<br />

29.0℃; PSC: 30.0℃) (31) ( 表 4), 顯 示 由 不 同 物 種 所 得 之 膠 原 蛋 白 ,<br />

其 變 性 溫 度 會 受 其 所 棲 息 環 境 溫 度 之 影 響 。<br />

24


不 同 水 生 生 物 來 源 所 得 之 膠 原 蛋 白 物 理 與 生 物 化 學 相 關 特 性<br />

ASC 與 PSC 具 有 相 似 的 胺 基 酸 組 成 , 兩 者 膠 原 蛋 白 中 最 主 要<br />

的 胺 基 酸 為 Gly 佔 總 胺 基 酸 中 的 1/3, 此 外 ,Pro 約 佔 12%、Ala<br />

約 11% 與 Hyp 約 佔 10%, 海 洋 生 物 來 源 之 ASC 與 PSC 之 亞 胺 酸<br />

(Pro+Hyp) 含 量 與 熱 穩 定 性 有 正 相 關 , 已 知 點 紋 斑 竹 鯊 (ASC: 20.3<br />

%; PSC: 20.4 %)、 黑 邊 鰭 白 眼 鮫 (ASC: 19.6%; PSC: 19.7%) (20) 、 尼<br />

羅 口 孵 魚 (21.0%) (3) 、 長 尾 大 眼 鯛 (19.3 %) (32)(33) 、 縱 帶 笛 鯛 (21.2<br />

%) (19) 、 與 老 鼠 斑 (PSC: 18.4%) (34) 、 金 線 鰱 (ASC: 18.8 %) (25) 、 草 魚<br />

(PSC: 18.6%) (3)(33) 、 鯉 魚 (ASC: 19.0%) (29) 、 舵 魚 (ASC: 18.3%) (2) 、<br />

狭 鳕 (ASC: 18.4%) (35) 、 擬 目 烏 賊 (ASC: 18.0%) (36) 、 比 目 魚 (ASC:<br />

18.0%) (8) (37)(38)<br />

,Gómez-Guillén 等 表 示 一 般 冷 水 魚 種 之 變 性 溫 度 約<br />

4-12℃ 或 小 於 17℃ 以 下 , 如 海 鱈 與 波 羅 的 海 鱈 魚 皮 (ASC:<br />

15.0℃) (29) 與 阿 拉 斯 加 鱈 魚 (ASC: 16.8℃) (78) , 比 溫 水 水 域 魚 種<br />

(~18-19℃ 和 ~24-29℃) 來 的 低 (37) , 而 鱈 魚 之 亞 胺 酸 含 量 為 15-18%<br />

小 於 溫 水 域 魚 種 , 亦 小 於 牛 皮 ASC 亞 胺 酸 含 量 21.5% (2) ( 表 5),<br />

顯 示 不 同 的 動 物 來 源 所 含 imino acid 含 量 有 所 不 同 , 而 亞 胺 酸 含<br />

量 與 膠 原 蛋 白 之 熱 穩 定 性 有 正 相 關 。<br />

( 三 ) 膠 原 蛋 白 之 物 理 特 性<br />

於 全 波 長 掃 描 下 , 顯 示 魚 皮 ASC 和 PSC 的 最 高 吸 收 波 約 為<br />

210-240 nm, 如 六 斑 刺 河 魨 魚 皮 約 210-240 nm (31) 與 尼 羅 口 孵 魚 :<br />

220 nm (39) 、 大 鰭 鱯 :233 nm (39) 、 阿 拉 斯 加 鱈 魚 :220 nm (35) 、 河 運<br />

鯰 魚 :232 nm (14) 、 鯊 魚 皮 :230 nm 與 牛 蛙 (bullfrog) 膠 原 蛋 白 所 測<br />

得 波 長 236 nm (40) 相 似 , 主 要 因 為 膠 原 蛋 白 分 子 完 全 不 含 Trp, 可<br />

25


海 大 漁 推 41<br />

由 280 nm 下 無 明 顯 吸 收 波 鋒 , 表 示 所 萃 取 之 此 蛋 白 質 為 膠 原 蛋<br />

白 。 膠 原 蛋 白 僅 含 有 微 量 的 Tyr、His 與 Met (33)(29) , 而 一 般 Tyr 與<br />

Phe 的 吸 光 值 為 283 和 251 nm (41) , 因 此 於 250-280 nm 間 僅 觀 察 到<br />

有 微 小 之 吸 收 波 鋒 。<br />

鯉 魚 (29) 、 比 目 魚 (34) 、 點 紋 斑 竹 鯊 (20,21) 、 星 蟲 (42) 、 尼 羅 口 孵 魚<br />

(39) 、 小 鬚 鯨<br />

(30) 、 尼 羅 河 尖 吻 鱸<br />

(4) (15)<br />

、 紅 鰭 多 紀 魨 等 , 皆 屬 於 典 型<br />

第 一 型 膠 原 蛋 白 。SDS-PAGE 圖 譜 顯 示 type I collagen 都 具 有 β 及<br />

α1、α2-chain, 但 部 分 魚 種 之 魚 皮 如 長 尾 大 眼 鯛 (32) 、 點 紋 斑 竹 鯊 (20) 、<br />

尼 羅 河 尖 吻 鱸 (4) 、 紅 鰭 多 紀 魨 (15) 、 鬚 石 首 魚 與 羊 頭 鯛 (17) 、 黑 鯖 河<br />

魨 (18) 、 鰻 鯰 (22) (35)<br />

(3)<br />

、 狭 鳕 和 大 鳍 鳠 尚 具 有 γ-chain,γ-chain 為<br />

α2-chain 之 三 聚 體 , 而 β-chain 的 組 成 由 兩 個 α-chain 組 成 。 而 ASC<br />

之 β-chain 顏 色 較 PSC 深 , 則 因 胃 蛋 白 酶 的 添 加 可 分 解 末 端 胜 肽<br />

區 之 交 聯 分 子 , 使 β-chain 變 成 兩 個 α-chain, 故 PSC 之 β-chain<br />

強 度 小 於 ASC (43) (44)<br />

。Mizuta 等 將 烏 賊 套 膜 經 pepsin 水 解 後 萃 取<br />

type I collagen 和 type V collagen, 並 經 由 SDS-PAGE 圖 譜 顯 示<br />

α1-chain 的 強 度 會 因 pepsin 水 解 減 弱 , 而 伴 隨 α2-chain 的 強 度 增<br />

加 , 表 示 α1-chain 比 α2-chain 易 受 到 pepsin 分 解 所 影 響 。 另 外 ,<br />

(13)<br />

Hwang 等 並 指 出 軟 骨 魚 中 的 red stingray 和 yantai stingray 的<br />

α2-chain 與 β-chain 分 子 量 比 硬 骨 魚 小 。<br />

已 知 當 pH 值 高 於 或 低 於 pI 時 , 蛋 白 質 分 別 會 帶 正 電 或 負 電 ,<br />

則 改 變 蛋 白 質 分 子 與 分 子 間 的 排 斥 力 增 加 , 當 於 pI 相 同 時 疏 水 性<br />

與 疏 水 性 作 用 力 增 加 , 導 致 蛋 白 質 凝 聚 沉 澱 , 不 同 魚 皮 膠 原 蛋 白<br />

26


不 同 水 生 生 物 來 源 所 得 之 膠 原 蛋 白 物 理 與 生 物 化 學 相 關 特 性<br />

中 所 含 胺 基 酸 組 成 不 同 , 因 而 造 成 溶 解 度 之 差 異 。 不 同 pH 下 鰻 鯰<br />

(22) 、 六 斑 刺 河 魨<br />

(31) 、 剝 皮 魚<br />

(45) 、 比 目 魚<br />

(34) 、 尼 羅 口 孵 魚<br />

(39) 、 虎 河<br />

(13)<br />

(32)<br />

魨 、 燕 魟 、 刺 魟 、 褐 籃 子 魚 、 光 土 魟 與 長 尾 大 眼 鯛 在 pH 2-4<br />

具 有 最 佳 溶 解 度 , 最 低 溶 解 度 範 圍 則 在 pH 7-10 。<br />

(32)<br />

Kittiphattanabawon 等 表 示 不 溶 解 的 蛋 白 質 會 沉 澱 其 黏 度 會 相 對<br />

增 加 , 而 溶 解 度 最 大 與 最 小 兩 者 pH 值 之 差 異 , 主 要 是 因 膠 原 蛋 白<br />

不 同 的 分 子 特 性 和 構 造 所 影 響 。<br />

將 魚 皮 膠 原 蛋 白 溶 於 0.5 M 醋 酸 中 , 調 整 NaCl 的 濃 度 測 定 其<br />

溶 解 度 變 化 , 鰻 鯰 (striped catfish) (22) 、 六 斑 刺 河 魨 (31) 、 剝 皮 魚 (45) 、<br />

比 目 魚 (34) 、 尼 羅 口 孵 魚 (39) 、 虎 河 魨 、 燕 魟 、 赤 土 魟 、 褐 籃 子 魚 、<br />

光 土 魟 (2) (32,<br />

、 大 眼 鯛 魚 19) 、 縱 帶 笛 鯛 (19) (46)<br />

、 鱈 魚 與 鱒 魚 魚 皮 之 膠<br />

(47)<br />

原 蛋 白 結 果 顯 示 ,ASC 及 PSC 會 隨 著 NaCl 的 濃 度 上 升 , 溶 解<br />

度 因 而 下 降 , 其 中 以 NaCl 濃 度 大 於 3%, 溶 解 度 下 降 速 率 最 為 明<br />

顯 。 魚 皮 膠 原 蛋 白 溶 於 醋 酸 溶 液 中 , 會 隨 著 NaCl 的 濃 度 上 升 , 造<br />

成 溶 解 度 下 降 , 主 要 因 鹽 析 現 象 的 發 生 , 離 子 強 度 增 加 會 導 致 蛋<br />

白 質 溶 解 度 下 降 , 因 蛋 白 質 - 蛋 白 質 間 作 用 力 較 大 , 而 蛋 白 質 - 水 分<br />

子 間 之 作 用 力 較 小 , 使 蛋 白 質 呈 現 不 溶 之 狀 態 , 造 成 蛋 白 質 沉 澱 。<br />

而 六 斑 刺 河 魨 (31) 、 鰻 鯰 (22) (34)<br />

(19)<br />

、 比 目 魚 和 縱 帶 笛 鯛 之 ASC 與 PSC<br />

溶 於 NaCl 濃 度 1-3% 時 具 有 較 高 的 溶 解 度 , 但 大 於 3% 時 PSC 比<br />

ASC 有 較 佳 的 溶 解 度 , 可 能 因 pepsin 水 解 部 份 高 交 聯 分 子 , 導 致<br />

PSC 具 有 較 佳 的 溶 解 度 (31) 。<br />

保 水 力 是 蛋 白 質 吸 收 水 分 並 保 留 在 蛋 白 質 組 織 中 的 能 力 , 由<br />

27


海 大 漁 推 41<br />

於 膠 原 蛋 白 之 三 股 螺 旋 胜 肽 鏈 富 含 保 水 性 , 已 被 廣 泛 應 用 於 化 妝<br />

品 與 醫 療 產 品 (48) (49)<br />

。Nam 等 測 定 魷 魚 外 皮 之 膠 原 蛋 白 其 保 水 力 為<br />

98.5 H 2 O μL/mg of collagen, 內 皮 為 99.7 H 2 O μL/ mg of collagen,<br />

而 牛 腱 之 膠 原 蛋 白 保 水 力 僅 51.0 H 2 O μL/mg, 其 指 出 魷 魚 皮 膠 原<br />

蛋 白 除 應 用 於 化 妝 品 與 醫 療 產 品 外 , 亦 可 以 應 用 於 食 品 系 統 中 作<br />

為 體 積 增 加 劑 與 安 定 劑 。 保 水 力 之 差 異 是 受 到 胺 基 酸 中 所 含 親 水<br />

性 胺 基 酸 的 多 寡 影 響 (50) , 而 膠 原 蛋 白 的 三 股 螺 旋 多 胜 肽 鍵 間 的 水<br />

合 網 , 是 藉 由 多 胜 肽 鍵 分 子 與 分 子 間 之 羧 基 (COOH) 與 氨 基 (NH 2 -)<br />

(50)<br />

所 形 成 之 氫 鍵 來 調 控 水 分 子 。 而 Balti 等 指 出 烏 賊 皮 明 膠 與 牛<br />

皮 明 膠 相 比 較 下 , 其 具 有 較 高 油 脂 吸 附 能 力 與 較 低 保 水 力 , 油 脂<br />

吸 附 能 力 與 疏 水 性 基 暴 露 的 多 寡 有 關 , 如 酪 胺 酸 、 白 胺 酸 與 異 白<br />

胺 酸 等 。<br />

三 、 水 產 品 膠 原 蛋 白 與 明 膠 水 解 物 之 機 能 性 與 應 用<br />

蛋 白 質 經 酸 或 蛋 白 質 水 解 酵 素 在 適 當 的 作 用 條 件 下 具 有 許 多<br />

機 能 性 的 物 質 , 如 由 魷 魚 皮 所 得 之 膠 原 蛋 白 以 3.5% 之 鹼 性 蛋 白 酶<br />

(Alcalase 2.4 L) 於 pH 7.0、60℃ 下 水 解 85 分 鐘 可 得 最 大 水 解 度 , 其<br />

膠 原 蛋 白 水 解 物 (collagen hydrolysates, CH) 經 由 Sephacry S-100 管<br />

柱 純 化 目 標 片 段 具 有 抗 氧 化 、 酪 胺 酸 酶 抑 制 力 與 抗 彈 性 蛋 白 酶 活<br />

性 (49) 。 由 鯰 魚 、 鱈 魚 和 大 鰭 鱯 所 得 之 膠 原 蛋 白 之 紫 外 光 吸 收 測 定<br />

得 知 ASC 和 PSC 的 最 高 吸 收 波 為 210-240 nm (3)(14)(35) 與 牛 蛙 膠 原 蛋<br />

白 測 得 波 長 236 nm (40) 相 似 。 已 知 紫 外 線 照 射 皮 膚 會 使 得 相 關 的 活<br />

28


不 同 水 生 生 物 來 源 所 得 之 膠 原 蛋 白 物 理 與 生 物 化 學 相 關 特 性<br />

(3)<br />

性 氧 物 質 (reactive oxygen species, ROS) 大 量 產 生 ,Zhang 等 至 水<br />

母 萃 取 所 得 之 膠 原 蛋 白 經 鹼 性 蛋 白 酶 後 續 經 胰 蛋 白 酶 水 解 後 , 每<br />

天 以 口 餵 食 小 鼠 體 重 之 50、200 mg/kg 之 劑 量 , 研 究 顯 示 CH 隨 著<br />

口 服 劑 量 增 加 , 可 更 有 效 減 緩 小 鼠 裸 露 皮 膚 組 織 中 因 UV 照 射 而 造<br />

成 超 氧 化 物 歧 化 酶 (SOD)、 榖 胱 甘 肽 過 氧 化 物 酶 (GSH-Px)、 觸 酶<br />

(CAT) 等 抗 氧 化 酵 素 下 降 之 現 象 , 顯 示 CH 可 避 免 光 照 射 引 起 之 傷<br />

害 , 推 論 為 水 解 胜 肽 中 所 含 之 甘 胺 酸 、 脯 胺 酸 與 殊 水 性 胺 基 酸 提<br />

供 抗 氧 化 之 效 力 (51) 。 而 未 給 予 水 解 物 小 鼠 經 UV 照 射 後 皮 膚 組 織 中<br />

之 榖 胱 甘 肽 (GSH)、Hyp 含 量 與 給 予 水 解 物 之 小 鼠 相 較 之 下 呈 明 顯<br />

減 少 而 丙 二 醛 (MDA) 含 量 明 顯 增 加 , 顯 示 餵 食 水 解 物 可 以 抑 制 小<br />

鼠 受 光 照 後 ROS 之 產 生 並 抑 制 油 脂 過 氧 化 反 應 因 而 減 少 MDA<br />

量 , 亦 可 抑 制 因 光 照 使 得 纖 維 母 細 胞 之 膜 內 脂 質 產 生 過 氧 化 使 真<br />

皮 層 纖 維 母 細 胞 衰 亡 而 使 膠 原 蛋 白 含 量 減 少 之 情 形 。<br />

(51)<br />

Li 等 指 出 犛 牛 骨 經 酵 素 水 解 所 得 之 膠 原 蛋 白 胜 肽 (11.7-25.3<br />

kDa) 可 應 用 於 食 品 與 化 妝 品 , 因 其 與 猪 皮 膠 原 蛋 白 多 胜 肽 相 較 下<br />

更 具 有 良 好 之 水 吸 收 力 、 保 水 力 、 油 吸 收 力 與 乳 化 力 (P


海 大 漁 推 41<br />

CRP, hs-CRP) 指 標 與 糖 尿 病 有 正 相 關 性 , 由 各 生 化 指 標 顯 示 服 用<br />

膠 原 蛋 白 活 性 胜 肽 可 - 提 高 血 管 舒 緩 激 酶 (bradykinin) 與 降 低 前 列<br />

環 素 (prostacyclin), 並 顯 著 減 少 游 離 脂 肪 酸 、cytochrome P450 和<br />

hs-CRP 含 量 , 因 而 可 利 用 活 性 胜 肽 來 預 防 與 輔 助 治 療 高 血 壓 與 第 2<br />

型 糖 尿 病 患 者 。 取 白 鮭 魚 皮 膠 原 蛋 白 胜 肽 餵 食 20 月 齡 之 老 年 雌 性<br />

小 鼠 , 可 減 少 大 腦 氧 化 傷 害 與 增 加 BDNF (Brain-derived<br />

neurotrophic factor) 與 PSD95 (postsynaptic density protein 95) 等 神<br />

經 滋 養 因 子 之 表 現 , 有 助 於 調 節 神 經 介 質 傳 導 、 參 與 神 經 元 生 長 、<br />

分 化 及 重 塑 , 且 由 被 動 逃 避 測 試 (passive-avoidance task) 與 莫 氏 水<br />

迷 宮 (Morris water maze) 來 作 為 動 物 「 學 習 與 記 憶 」 之 行 為 測 試 結<br />

果 可 知 , 餵 食 0.44% 與 1.32% (wt/wt) 白 鮭 魚 皮 膠 原 蛋 白 胜 肽 與 幼<br />

齡 小 鼠 控 制 組 相 比 較 下 , 各 指 標 無 差 異 顯 示 CH 可 開 發 為 預 防 抑<br />

鬱 、 失 憶 與 相 關 老 年 神 經 退 化 性 疾 病 (54) 。 由 於 構 成 骨 骼 中 骨 質 的<br />

主 要 蛋 白 質 成 分 , 在 缺 乏 膠 原 蛋 白 的 情 況 下 , 不 易 固 定 鈣 質 , 使<br />

得 骨 骼 中 的 鈣 質 逐 漸 流 失 , 減 低 骨 質 密 度 , 終 至 產 生 骨 質 疏 鬆 症 。<br />

(55)<br />

Han 等 指 出 以 鯊 魚 明 膠 餵 食 去 卵 巢 鼠 , 顯 示 可 預 防 因 雌 激 素 缺<br />

(56)<br />

乏 所 造 成 之 骨 鬆 , 而 Cuneo 等 為 要 瞭 解 膳 食 中 補 充 膠 原 蛋 白 胜 肽<br />

對 人 體 而 言 是 否 有 益 於 骨 質 健 康 , 挑 選 停 經 婦 女 每 日 服 用 10 g CH<br />

持 續 24 週 , 由 造 骨 與 破 骨 指 標 顯 示 與 控 制 組 無 差 異 , 由 於 受 試 婦<br />

女 多 有 鈣 攝 取 不 足 與 過 重 之 情 形 , 因 而 仍 須 進 一 步 闡 明 不 同 型 態<br />

膠 原 蛋 白 胜 肽 、 不 同 營 養 吸 收 受 試 者 與 長 期 攝 取 條 件 下 , 膠 原 蛋<br />

白 胜 肽 是 否 有 益 於 骨 質 健 康 。<br />

30


不 同 水 生 生 物 來 源 所 得 之 膠 原 蛋 白 物 理 與 生 物 化 學 相 關 特 性<br />

經 膠 體 層 析 、 離 子 交 換 層 析 及 逆 相 層 析 法 所 純 化 之 阿 拉 斯 加<br />

鱈 魚 魚 皮 明 膠 胜 肽 (G-P-H-G-P-H-G-P-H-G-P-H-G) 具 有 抑 制 亞 麻<br />

油 酸 過 氧 化 反 應 (57) 。 將 皮 氏 叫 姑 魚 (Johnius belangerii) 魚 皮 明 膠 以<br />

胰 蛋 白 酶 (Trypsin) 進 行 水 解 , 得 到 的 797 Da 之 胜 肽 (H-G-P-L-G-P-L)<br />

具 有 抑 制 linoleic acid 氧 化 的 能 力 且 高 於 tocopherol (58) 。 海 鱺 魚 皮 明<br />

膠 酵 素 水 解 物 (


海 大 漁 推 41<br />

為 0.0142 mg/ml (61) 。 鱈 魚 皮 明 膠 水 解 物 之 G-P-L 及 G-P-M 的 ACE 抑<br />

制 肽 ,IC 50 分 別 為 2.6 與 17.13 μM (62) , 而 yellowtail fish 魚 骨 膠 原 蛋 白<br />

水 解 後 的 ACE 抑 制 肽 IC 50 為 0.16 mg/ml (63) 。<br />

經 攝 食 膠 原 蛋 白 水 解 物 後 , 人 體 血 液 中 可 測 得 Pro-Hyp、<br />

Pro-Hyp-Gly、Ala-Hyp、Ala-Hyp-Gly、Ser-Hyp、Ser-Hyp-Gly、<br />

Leu-Hyp、Ile-Hyp 和 Phe-Hyp 之 胜 肽 片 段 , 其 中 以 Pro-Hyp 為 主 要<br />

(64)<br />

胜 肽 , 其 已 被 證 實 可 刺 激 小 鼠 纖 維 組 織 母 細 胞 增 生 與 玻 尿 酸 之<br />

合 成 (65) , 建 議 可 長 時 間 每 天 攝 取 5 克 之 膠 原 蛋 白 水 解 物 可 改 善 皮 膚<br />

狀 況 (66) (67)<br />

,Nakatani 等 指 出 Pro-Hyp 可 抑 制 因 攝 取 高 磷 飲 食 所 誘 發<br />

(68)<br />

之 骨 關 節 炎 。Shigemura 等 藉 由 有 別 於 傳 統 之 分 離 方 法 鑑 定 人 體<br />

攝 食 膠 原 蛋 白 水 解 物 後 血 液 中 胜 肽 含 量 , 證 實 除 存 在 著 Pro-Hyp<br />

外 , 亦 測 得 Hyp-Gly, 且 Hyp-Gly 較 Pro-Hyp 不 易 受 到 血 清 中 胜 肽 酶<br />

之 影 響 且 更 有 助 於 纖 維 組 織 母 細 胞 增 生 。<br />

四 、 結 語<br />

膠 原 蛋 白 具 有 保 護 膠 體 的 特 性 , 並 有 分 散 作 用 、 乳 化 效 果 及<br />

膠 質 化 功 能 , 已 廣 泛 應 用 於 保 健 食 品 、 醫 藥 與 化 妝 保 養 品 等 眾 多<br />

領 域 , 能 改 善 產 品 的 物 性 、 化 性 、 外 觀 、 風 味 , 也 是 一 種 天 然 的<br />

抗 氧 化 劑 , 目 前 已 有 訴 求 防 止 肌 膚 老 化 、 關 節 退 化 及 抑 制 骨 質 疏<br />

鬆 效 果 之 膠 原 蛋 白 產 品 上 市 (69) 。 近 年 陸 生 動 物 來 源 的 膠 原 蛋 白 之<br />

安 全 性 受 到 質 疑 , 因 此 以 水 生 動 物 類 之 膠 原 蛋 白 作 為 替 代 來 源 受<br />

到 歡 迎 , 充 分 利 用 水 生 動 物 加 工 後 所 棄 之 的 魚 皮 、 魚 骨 、 鰭 、 鱗 、<br />

32


不 同 水 生 生 物 來 源 所 得 之 膠 原 蛋 白 物 理 與 生 物 化 學 相 關 特 性<br />

鰾 及 頭 足 類 外 皮 等 廢 棄 物 來 萃 取 膠 原 蛋 白 , 可 減 少 環 境 污 染 與 提<br />

高 附 加 價 值 , 而 水 產 物 膠 原 蛋 白 與 明 膠 酵 素 水 解 物 具 有 不 同 特 性<br />

與 功 能 性 , 可 符 合 不 同 消 費 者 之 需 求 , 未 來 其 應 用 於 保 健 食 品 、<br />

醫 藥 與 化 妝 品 之 商 品 開 發 將 更 為 多 元 豐 富 。<br />

五 、 參 考 文 獻<br />

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不 同 水 生 生 物 來 源 所 得 之 膠 原 蛋 白 物 理 與 生 物 化 學 相 關 特 性<br />

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free radical-scavenging activities of chickpea protein hydrolysate (CPH).<br />

37


海 大 漁 推 41<br />

Food Chem. 106, 444-450.<br />

52. Zhong. F., Zhong, X., Ma, J. and Shoemaker, C. F. 2007. Fractionation and<br />

identification of a novel hypocholesterolemic peptide derived from soy<br />

protein Alcalase hydrolysates. Food Res. Int. 40, 756-762.<br />

53. Zhu, C. F., Li, G. Z., Peng, H. B., Zhang, F., Chen, Y. and Li, Y. 2010. Effect<br />

of marine collagen peptides on markers of metabolic nuclear receptors in type<br />

2 diabetic patients with/without hypertension. Biomed. Environ. Sci. 23:<br />

113-120.<br />

54. Pei , X., Yan, R., Zhan, Z., Gao, L., Wang, J., Xu, Y., Zhao, M., Han, X., Liu,<br />

Z. and Li, Y. 2010. Marine collagen peptide isolated from chum salmon<br />

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55. Han, X., Xu, Y., Wang, J., Pei, X., Yang, R., Li, N. and Li, Y. 2009. Effects<br />

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61. Zhao, Y., Li, B., Liu, Z., Dong, S., Zhao, X. and Zeng, M. 2007.<br />

Antihypertensive effect and purification of an ACE inhibitory peptide from<br />

sea cucumber gelatin hydrolysate Process Biochem. 42: 1586-1591.<br />

38


不 同 水 生 生 物 來 源 所 得 之 膠 原 蛋 白 物 理 與 生 物 化 學 相 關 特 性<br />

62. Byun, H. G. and Kim, S. K. 2001. Purification and characterization of<br />

angiotensin I converting enzyme (ACE) inhibitory peptides from Alaska<br />

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Prolyl-hydroxyproline (Pro-Hyp), a food-derived collagen peptide in human<br />

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Chondroprotective effect of the bioactive peptide prolyl-hydroxyproline in<br />

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68. Shigemura, Y., Akaba, s., Kawashima, E., Park, E. Y., Nakamura, Y. and<br />

Sato, K. 2011. Identification of a novel food-derived collagen peptide,<br />

hydroxyprolyl-glycine, in human peripheral blood by pre-column<br />

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purple sea urchin (Anthocidaris crassispina) test. Int. J. Food Sci. Technol. 35:<br />

39


海 大 漁 推 41<br />

497-501.<br />

72. Uriarte-Montoya, M. H., Arias-Moscoso, J. L., Plascencia-Jatomea, M.,<br />

Santacruz-Ortega, H., Rouzaud-Sàndez, O., Cardenas-Lopez, J. L. and<br />

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40


不 同 水 生 生 物 來 源 所 得 之 膠 原 蛋 白 物 理 與 生 物 化 學 相 關 特 性<br />

表 1、 不 同 水 產 品 中 酸 可 溶 膠 原 蛋 白 (acid-soluble collagen, ASC) 的 產 率<br />

Table 1. The yields of ASC from different aquaculture products<br />

Source<br />

The yield of<br />

ASC (%)<br />

Wet/Dry Reference<br />

Skin<br />

小 鬚 鯨 Minke whale 0.9% wet 30<br />

擬 目 烏 賊 Cttlefish 2.0% dry 15<br />

鬚 石 首 魚 Black drum 2.3% dry 17<br />

羊 頭 鯛 Sheephead seabream 2.6% dry 17<br />

舵 魚 Sea chub 3.4% dry 2<br />

褐 籃 子 魚 Dusky spinefoot 3.9% dry 2<br />

六 斑 刺 河 魨 Balloon fish 4.0% dry 31<br />

剝 皮 魚 Unicorn leatherjacket 4.2% wet 45<br />

鰻 鯰 Striped catfish 5.1% wet 22<br />

船 蛸 Paper nautilus (outer skin) 5.2% dry 11<br />

燕 魟 Eagle ray 5.3% dry 2<br />

光 土 魟 Yantai stingray 5.5% dry 2<br />

赤 土 魟 Red stingray 5.7% dry 2<br />

縱 帶 笛 鯛 Brownstripe red snapper 9.0% wet 19<br />

點 紋 斑 竹 鯊<br />

Brownbanded bamboo shark<br />

9.4% wet 20<br />

黑 邊 鰭 白 眼 鮫 Blacktip shark 9.5% dry 21<br />

紅 鰭 多 紀 魨 Ocellate puffer fish 10.7% dry 15<br />

長 尾 大 眼 鯛 Bigeye snapper 11.0% wet 32<br />

大 鳍 鳠 Largfin longbarbel catfish 16.8% dry 3<br />

尼 羅 河 尖 吻 鱸 Nile perch 25.0% - 4<br />

鯰 魚 Channel catfish 25.8% dry 14<br />

花 鯽 魚 Arabesque greenling 30.3% dry 25<br />

鰩 魚 Skate 35.6%/8.9% dry/ wet 13<br />

尼 羅 口 孵 魚 Nile tilapia 39.4% dry 39<br />

鯉 魚 Carp 41.3% dry 29<br />

41


海 大 漁 推 41<br />

波 羅 的 海 鱈 Cod 42.5% - 29<br />

尖 吻 平 鮋 Deep-sea redfish 47.5% dry 28<br />

花 腹 鯖 Chub mackerel 49.8% dry 70<br />

斑 紋 異 齒 鮫 Bullhead shark 50.1% dry 70<br />

日 本 真 鱸 Japanese sea-bass 51.4% dry 70<br />

黑 鯖 河 魨 Brown backed toadfish 54.3% dry 18<br />

比 目 魚 Flatfish 57.3% - 34<br />

尼 羅 河 尖 吻 鱸 Nile perch (adult fish) 58.7% dry 4<br />

尼 羅 河 尖 吻 鱸 Nile perch (young fish) 63.1% dry 4<br />

Bone<br />

鯉 魚 Carp 1.1% dry 29<br />

長 尾 大 眼 鯛 Bigeye snapper 1.6% wet 32<br />

尖 吻 平 鮋 Deep-sea redfish 10.3% dry 28<br />

黃 錫 鯛 Yellow sea bream 40.1% dry 70<br />

日 本 真 鱸 Japanese sea bass 40.7% dry 70<br />

正 鰹 Skipjack tune 42.3% dry 70<br />

竹 筴 魚 Horse mackerel 43.5% dry 70<br />

香 魚 Ayu 53.6% dry 70<br />

Fin<br />

七 星 鱸 Japanese sea-bass 5.2% dry 70<br />

Scale<br />

鯉 魚 Carp 1.4% dry 29<br />

尖 吻 平 鮋 Deep-sea redfish 6.8% dry 28<br />

Other<br />

章 魚 Octopu (arm) 10.4% - 71<br />

大 赤 魷 Jumbo suid (mantle) 15.0% - 72<br />

星 蟲 Sipunculida (coelomic well) 45.6% dry 42<br />

麗 蛸 Callistoctopus arakawai (arm) 62.9% dry 71<br />

42


不 同 水 生 生 物 來 源 所 得 之 膠 原 蛋 白 物 理 與 生 物 化 學 相 關 特 性<br />

表 2、 不 同 水 產 品 中 胃 蛋 白 酶 可 溶 膠 原 蛋 白 (pepsin-soluble collagen, PSC) 的<br />

產 率<br />

Table 2. The yields of PSC from different aquaculture products<br />

Source<br />

The yield of<br />

PSC (%)<br />

Wet/Dry Reference<br />

Skin<br />

點 紋 斑 竹 鯊<br />

Brownbanded bamboo shark<br />

1.04% dry 20<br />

縱 帶 笛 鯛 Brownstripe red snapper 4.7% wet 19<br />

鰻 鯰 Striped catfish 7.7% wet 22<br />

點 紋 斑 竹 鯊<br />

Brownbanded bamboo shark<br />

8.9% wet 20<br />

黑 邊 鰭 白 眼 鮫 Blacktip shark 10.3% dry 21<br />

牛 蛙 Bullfrog 12.6% dry 40<br />

花 鯽 魚 Arabesque greenling 14.0% dry 25<br />

鬚 石 首 魚 Black drum 15.8% dry 17<br />

六 斑 刺 河 魨 Balloon fish 19.5% dry 31<br />

羊 頭 鯛 Sheephead seabream 29.3% dry 17<br />

大 鳍 鳠 Largfin longbarbel catfish 28.0% dry 3<br />

小 鬚 鯨 Minke whale 28.4% wet 30<br />

鯰 魚 Channel catfish 34.8% dry 14<br />

紅 鰭 多 紀 魨 Ocellate puffer fish 44.7% dry 15<br />

草 魚 Grass carp 46.6% dry 33<br />

花 腹 鯖 Chub mackerel 49.8% dry 70<br />

船 蛸 Paper nautilus 50.0% dry 11<br />

斑 紋 異 齒 鮫 Bullhead shark 50.1% dry 70<br />

比 目 魚 Flatfish 85.5% - 34<br />

Bone<br />

紫 海 膽 Purple sea urchin test 35.0% dry 71<br />

竹 筴 魚 Horse mackerel 43.5% dry 73<br />

Mesogloea<br />

傘 水 母 Jellyfish exumbrella 46.4% dry 74<br />

43


海 大 漁 推 41<br />

Reizostomous jellyfish 35.2% dry 27<br />

Other<br />

章 魚 Octopu (arm) 62.9% - 71<br />

烏 賊 Cuttlefish (outer) 35.0% dry 75<br />

44


不 同 水 生 生 物 來 源 所 得 之 膠 原 蛋 白 物 理 與 生 物 化 學 相 關 特 性<br />

表 3、 不 同 來 源 的 膠 原 蛋 白 之 變 性 溫 度 (Tmax)<br />

Table 3. Denaturation temperature (Tmax) of different collagen source<br />

Source ASC/PSC Tmax (℃) Reference<br />

海 鱈 Hake ASC 10.0 10<br />

波 羅 的 海 鱈 Baltic cod ASC 15.0 12<br />

花 鯽 魚 Arabesque greenling ASC 15.7 25<br />

尖 吻 平 鮋 Deep-sea redfish ASC 16.1 28<br />

尖 吻 平 鮋 Deep-sea redfish (bone) ASC 17.5 28<br />

大 西 洋 白 鱈 Pacific whiting ASC 21.7 76<br />

草 魚 Grass carp PSC 24.6 33<br />

Rainbow trout (muscle) ASC 24.9 13<br />

剝 皮 魚 ( 單 角 革 單 棘 魨 )<br />

Unicorn leatherjacket<br />

ASC 27.2 45<br />

虎 河 魨 Tiger puffer ASC 28.4 2<br />

褐 籃 子 魚 Dusky spinfoot ASC 28.7 2<br />

長 尾 大 眼 鯛 Bigeye snapper ASC 28.7 32<br />

鰩 魚 Skate ASC 28.8 13<br />

舵 魚 Sea chub ASC 29.2 2<br />

六 斑 刺 河 魨 Balloon fish ASC 29.6 31<br />

六 斑 刺 河 魨 Balloon fish PSC 30.3 31<br />

縱 帶 笛 鯛 Brownstripe red snapper ASC/PSC 30.5 19<br />

長 尾 大 眼 鯛 Bigeye snapper (bone) ASC 30.8 32<br />

大 鳍 鳠 Largfin longbarbel catfish PSC 31.6 3<br />

尼 羅 口 孵 魚 Nile tilapia ASC 32.0 39<br />

大 鳍 鳠 Largfin longbarbel catfish ASC 32.1 3<br />

光 魟 Yantai stingray ASC 32.2 2<br />

長 尾 大 眼 鯛 Bigeye snapper ASC 32.5 23<br />

赤 土 魟 Red stingray ASC 33.2 2<br />

金 線 鰱 Ornate threadfin bream ASC 33.5 25<br />

燕 魟 Eagle ray ASC 34.1 2<br />

黑 鼓 魚 Black drum ASC 34.2 17<br />

點 紋 斑 竹 鯊 ASC 34.5 20<br />

45


海 大 漁 推 41<br />

Brownbanded bamboo shark<br />

點 紋 斑 竹 鯊<br />

Brownbanded bamboo shark<br />

PSC 34.5 20<br />

黑 邊 鰭 白 眼 鮫 Blacktip shark PSC 34.6 21<br />

鰻 鯰 Striped catfish ASC 35.3 22<br />

鰻 鯰 Striped catfish PSC 35.3 22<br />

點 紋 斑 竹 鯊<br />

Brownbanded bamboo shark<br />

PSC 36.0 20<br />

黑 邊 鰭 白 眼 鮫 Blacktip shark ASC 36.3 21<br />

點 紋 斑 竹 鯊<br />

Brownbanded bamboo shark<br />

ASC 36.7 20<br />

牛 皮 Calf ASC 37.0 17<br />

猪 皮 Porcine ASC 37.0 39<br />

老 鼠 Rat ASC 40.1 13<br />

雞 胸 軟 骨 Chich sternal cartilage ASC 43.8 77<br />

星 蟲 Sipunculida ASC 54.5 42<br />

46


不 同 水 生 生 物 來 源 所 得 之 膠 原 蛋 白 物 理 與 生 物 化 學 相 關 特 性<br />

表 4、 不 同 來 源 的 膠 原 蛋 白 之 變 性 溫 度 (Td)<br />

Table 4. Denaturation temperature (Td) of different collagen source<br />

Source ASC/PSC Td (℃) Reference<br />

波 羅 的 海 鱈 Cod (skin) ASC 15.0 29<br />

尖 吻 平 鮋 Deep-sea redfish (skin) ASC 16.1 28<br />

阿 拉 斯 加 鱈 魚 Alaka Pollack (skin) ASC 16.8 78<br />

尖 吻 平 鮋 Deep-sea redfish (bone) ASC 17.5 28<br />

尖 吻 平 鮋 Deep-sea redfish (scale) ASC 17.7 28<br />

阿 拉 斯 加 鱈 魚 Alaka Pollack (swim bladder) ASC 18.4 78<br />

大 馬 哈 鮭 Chum salmon (skin) ASC 19.4 7<br />

大 馬 哈 鮭 Chum salmon (muscles) ASC 20.6 7<br />

海 星 Starfish (body wall) ASC 23.0 79<br />

秋 刀 魚 Saury (skin) ASC 23.0 7<br />

秋 刀 魚 Saury (muscles) ASC 24.0 7<br />

狭 鳕 Walleye Pollock (skin) ASC 24.6 35<br />

斑 紋 異 齒 鮫 Bullhead shark (skin) ASC 25.0 70<br />

花 腹 鯖 Chub mackerel (skin) ASC 25.0 27<br />

花 腹 鯖 Chub mackerel (skin) ASC 25.6 70<br />

傘 水 母 Jellyfish exumbrella (body wall) ASC 26.0 74<br />

鯖 魚 Mackerel (skin) ASC 26.1 7<br />

日 本 鱸 魚 Japanese sea bass (skin) ASC 26.5 70<br />

比 目 魚 Flatfish (skin) ASC 26.6 34<br />

比 目 魚 Flatfish (skin) PSC 26.7 34<br />

鯖 魚 Mackerel (muscles) ASC 26.9 7<br />

擬 目 烏 賊 Cuttlefish (outer skin) ASC 27.0 75<br />

虎 皮 蛙 Rana tigerina (skin) ASC 27.0 80<br />

Callistoctopus arakawai arm (bone) ASC 28.0 75<br />

紫 海 膽 Purple sea urchin test (bone) ASC 28.0 71<br />

紅 鰭 多 紀 魨 Ocellate puffer fish (skin) PSC 28.0 15<br />

黑 鯖 河 魨 Brown backed toadfish (skin) ASC 28.0 18<br />

嘉 臘 魚 Red sea bream (skin) ASC 28.0 81<br />

鯉 魚 Carp (scale) ASC 28.0 29<br />

47


海 大 漁 推 41<br />

草 魚 Grass carp (skin) PSC 28.4 33<br />

沙 丁 魚 Sardine (scales) ASC 28.5 81<br />

Rhizostomous jellyfish mesogloea (mesogloea) PSC 28.8 27<br />

銀 鯉 Silver carp (skin) ASC 29.0 29<br />

六 斑 刺 河 魨 Balloon fish (skin) ASC 29.0 31<br />

日 本 鱸 魚 Japanese sea bass (fin) ASC 29.1 70<br />

鰻 魚 Eel (skin) ASC 29.3 7<br />

黃 錫 鯛 Yellow sea bream (bone) ASC 29.5 70<br />

竹 筴 魚 Horse mackerel (bone) ASC 29.5 70<br />

正 鰹 Skipjack tuna (bone) ASC 29.7 70<br />

香 魚 Ayu (bone) ASC 29.7 70<br />

日 本 鱸 魚 Japanese sea bass (bone) ASC 29.7 70<br />

六 斑 刺 河 魨 Balloon fish (skin) ASC 30.0 31<br />

鰻 魚 Eel (muscles) ASC 30.2 7<br />

牛 蛙 Bullfrog (skin) PSC 30.3 40<br />

剝 皮 魚 Unicorn leatherjacket (skin) ASC 31.2 45<br />

小 鬚 鯨 Minke whale (skin) PSC 31.5 30<br />

鯉 魚 Carp (skin) ASC 31.7 7<br />

鯉 魚 Carp (muscles) ASC 32.5 7<br />

鯰 魚 Channel catfish (skin) ASC 32.5 14<br />

尼 羅 河 尖 吻 鱸 Nile perch (young fish) ASC 36.0 4<br />

尼 羅 河 尖 吻 鱸 Nile perch (adult fish) ASC 36.5 4<br />

猪 皮 Porcine (skin) ASC 37.0 15<br />

牛 皮 Calf (skin) ASC 40.8 26<br />

48


不 同 水 生 生 物 來 源 所 得 之 膠 原 蛋 白 物 理 與 生 物 化 學 相 關 特 性<br />

表 5、 膠 原 蛋 白 中 亞 胺 基 酸 (Proline + Hydroxyproline) 含 量<br />

Table 5. Imino acid (Proline + Hydroxyproline) content of collage<br />

Source<br />

Imino acid<br />

(Pro+Hyp)<br />

Reference<br />

ASC<br />

褐 籃 子 魚 Dusky spinefoot 13.5% 2<br />

鰩 魚 Skate 15.3% 13<br />

鰩 魚 Skate (muscle) 15.3% 44<br />

波 羅 的 海 鱈 Cod 15.4% 8; 29<br />

尖 吻 平 鮋 Deep-sea redfish (scale) 16.0% 28<br />

赤 魷 Squid (inner skin) 16.1% 49<br />

尖 吻 平 鮋 Deep-sea redfish (bone) 16.3% 28<br />

尖 吻 平 鮋 Deep-sea redfish 16.5% 28<br />

烏 賊 Squid (outer skin) 16.9% 49<br />

羊 舌 Megrim 17.0% 8<br />

綠 鱈 Hake 17.0% 8<br />

美 洲 大 赤 魷 Squid 17.0% 8<br />

鯰 魚 Channel catfish 17.1% 14<br />

六 斑 刺 河 魨 Balloon fish 17.9% 31<br />

比 目 魚 Japanese flounder 18.0% 8<br />

擬 目 烏 賊 Cuttlefish 18.0% 36<br />

舵 魚 Sea chub 18.4% 2<br />

狭 鳕 Walleye pollock 18.4% 35<br />

金 線 鰱 Ornate threadfin bream 18.8% 25<br />

鯉 魚 Carp 19.0% 29<br />

比 目 魚 Flatfish 19.0% 34<br />

鯉 魚 Carp 19.0% 29<br />

鯉 魚 Siver Carp 19.2% 29<br />

長 尾 大 眼 鯛 Bigeye snapper 19.3% 32<br />

尼 羅 河 尖 吻 鱸 Nile perch (young fish) 19.3% 4<br />

燕 魟 Eagle ray 19.3% 2<br />

黑 邊 鰭 白 眼 鮫 Blacktip shark 19.6% 21<br />

49


海 大 漁 推 41<br />

光 魟 Yantai stingray 19.7% 2<br />

尼 羅 河 尖 吻 鱸 Nile perch (young fish) 20.1% 4<br />

點 紋 斑 竹 鯊<br />

Brownbanded bamboo shark<br />

20.3% 20<br />

鰻 鯰 Striped catfish 20.6% 22<br />

尼 羅 口 孵 魚 Nile tilapia 21.0% 39<br />

星 蟲 Sipunculida 21.0% 42<br />

虎 皮 蛙 Rana tigerina 21.1% 80<br />

縱 帶 笛 鯛 Brownstripe red snapper 21.2% 19<br />

大 鳍 鳠 Largefin longbarbel catfish 21.3% 3<br />

牛 皮 Calf skin 21.5% 3<br />

赤 土 魟 Red stingray 21.6% 2<br />

猪 皮 Pig skin 22.0% 82<br />

PSC<br />

傘 水 母 Edible jellyfish 12.2% 74<br />

牛 蛙 Bullfrog 16.7% 40<br />

紅 鰭 多 紀 魨 Ocellate puffer fish 17.0% 15<br />

六 斑 刺 河 魨 Balloon fish 17.5% 31<br />

鯰 魚 Channel catfish 17.7% 14<br />

比 目 魚 Flatfish 18.4% 34<br />

草 魚 Grass carp 18.6% 33<br />

黑 鼓 魚 Black drum (bone) 19.4% 17<br />

羊 頭 鯛 Sheepshead seabream (bone) 19.5% 17<br />

黑 邊 鰭 白 眼 鮫 Blacktip shark 19.7% 21<br />

黑 鼓 魚 Black drum (scale) 19.9% 17<br />

小 鬚 鯨 Minke whale 19.9% 30<br />

羊 頭 鯛 Sheepshead seabream (scale) 19.9% 17<br />

點 紋 斑 竹 鯊<br />

Brownbanded bamboo shark<br />

20.4% 21<br />

點 紋 斑 竹 鯊<br />

Brownbanded bamboo shark<br />

20.7% 20<br />

鰻 鯰 Striped catfish 21.1% 22<br />

50


不 同 水 生 生 物 來 源 所 得 之 膠 原 蛋 白 物 理 與 生 物 化 學 相 關 特 性<br />

虎 皮 蛙 Rana tigerina 21.3% 80<br />

小 牛 皮 Calf 21.5% 83<br />

縱 帶 笛 鯛 Brownstripe red snapper 22.1% 19<br />

51


海 大 漁 推 41<br />

52

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