四角蛤蜊天然提取物制備工藝參數(shù)優(yōu)化

舒留泉，易小蘭，徐文淵，姚興存

(淮海工學院 江蘇省海洋生物技術(shù)重點實驗室，江蘇 連云港 222005)

四角蛤蜊天然提取物制備工藝參數(shù)優(yōu)化

舒留泉，易小蘭，徐文淵，姚興存

(淮海工學院 江蘇省海洋生物技術(shù)重點實驗室，江蘇 連云港 222005)

對四角蛤蜊軟體部一般成分和氨基酸組成進行分析，結(jié)果(以干基計)粗蛋白和粗脂肪質(zhì)量分數(shù)分別為60.14%和6.08%，17種氨基酸總量為48.09%，其中必需氨基酸質(zhì)量分數(shù)為18.94%，占氨基酸總量的 39.38%，呈味氨基酸質(zhì)量分數(shù)為22.73%，占氨基酸總量的47.27%。在單因素試驗的基礎(chǔ)上，以溫度、加鹽量、pH值為影響因素，利用響應(yīng)面方法對四角蛤蜊天然提取物制備工藝進行優(yōu)化，得到的最佳工藝參數(shù)為溫度82.07℃、pH7.87、加鹽量1.75%，提取率為54.78%。

四角蛤蜊；成分；天然提取物；響應(yīng)面法

四角蛤蜊(Mactra veneriformis)，俗名白蛤、白蜆子，屬瓣鰓綱真瓣鰓目蛤蜊科，是我國近海灘涂重要經(jīng)濟貝類之一，它含有豐富的蛋白質(zhì)和多糖等營養(yǎng)成分，且具有肉味咸寒，有滋陰、利水、化痰的功效[1]，但由于其胃中含有大量的泥沙且不易清除，因而得不到充分開發(fā)利用[2]，對其深加工報道較少。

響應(yīng)面法是一種優(yōu)化反應(yīng)條件和加工工藝參數(shù)的有效方法，廣泛應(yīng)用于化學化工、生物工程、食品工業(yè)等方面[3-5]。其設(shè)計方案中的中心組合設(shè)計對因素和水平組合具有廣泛的適用性，是研究多因素問題強有力的工具，在食品工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛[6]。本研究首先對地產(chǎn)四角蛤蜊原料的一般化學成分和氨基酸組成進行分析，然后在單因素試驗的基礎(chǔ)上，利用響應(yīng)面分析法對四角蛤蜊軟體部位天然提取物制備工藝進行優(yōu)化，旨在為四角蛤蜊的加工利用，特別是天然海鮮調(diào)味料的開發(fā)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

四角蛤蜊購于連云港。

乙腈(色譜純) 山東禹王實業(yè)有限公司；GBW(E)100062十七種氨基酸混合溶液標準物質(zhì)(BW3490) 國家標準物質(zhì)網(wǎng)產(chǎn)品中心；正己烷、醋酸鈉、醋酸、硫酸鉀、硫酸銅、濃硫酸、石油醚、硼酸、氫氧化鈉、鹽酸等均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

T6新世紀紫外-可見分光光度計 北京普析通用儀器有限責任公司；PHS-3C精密pH計 上海精密科學儀器有限公司；LC98-1AAA氨基酸分析系統(tǒng) 北京溫分公司；TGL-16M型臺式高速冷凍離心機 上海盧湘儀離心機儀器有限公司；JJ-2型組織搗碎勻漿機 江蘇省金壇市榮光儀器制造公司；HW·YS型電子恒溫水浴鍋浙江舟山市定海區(qū)海源儀器廠；DHG-9240A電熱恒溫鼓風干燥箱 上海精宏實驗設(shè)備有限公司；氨基酸專用色譜柱 美國迪馬公司。

1.3 方法

1.3.1 一般成分測定[7]

水分：直接干燥法；蛋白質(zhì)：微量凱氏定氮法；脂肪：索氏抽提法；灰分：灼燒稱量法；總糖：蒽酮比色法。

1.3.2 四角蛤蜊蛋白質(zhì)氨基酸組成分析[8-10]

準確稱取100mg左右干燥后的樣品放入水解罐中，加入6mol/L HCl 4mL，于110℃水解24h，冷卻后用去離子水全部轉(zhuǎn)移到50mL容量瓶中并定容，雙層濾紙過濾，取濾液lmL置于25mL小燒杯中，在加NaOH的真空干燥器中蒸干，加入1mL pH2.2鹽酸溶解后備用。

取200μL標樣或樣品于離心管中分別加入衍生試劑S、Y各100μL，室溫靜置1h，加入正已烷400μL，振蕩后靜置10min，取下層清液2μL注入色譜儀。

色譜條件：氨基酸專用色譜柱；柱溫40℃；流速1mL/min；檢測波長254nm；流動相A為乙腈、B為稱取固體醋酸鈉8.2g加水至1000mL，用醋酸調(diào)pH6.5，經(jīng)過濾超聲脫氣10～15min后的制得物。

1.3.3 制備工藝

工藝流程：四角蛤蜊軟體部→解凍→加水→勻漿→加NaCl，調(diào)pH，進行提取→過濾→提取液。

溶液中蛋白質(zhì)測定[11]：紫外分光光度法，蛋白質(zhì)質(zhì)量濃度/(mg/mL)=1.45×A280－0.74×A260。

1.3.4 單因素試驗

[12]并略作改動，試驗選擇的基本條件為料液比1:5 (m/V)、溫度90℃、時間30min、加鹽量和pH值不作調(diào)整。

1.3.5 提取條件的響應(yīng)面法試驗方案

表1 響應(yīng)面設(shè)計試驗因素與水平Table 1 Proximate chemical compositions of the soft part from Mactra veneriformis

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，選擇以提取溫度、加鹽量、pH值為影響因素，采用Design Expert 8.0軟件按照中心組合原理[13]設(shè)計響應(yīng)面試驗方案，其相應(yīng)的因素水平如表1所示。

2 結(jié)果與分析

2.1 原料的一般化學組成

四角蛤蜊軟體部一般化學成分見表2。除水分外，粗蛋白質(zhì)量分數(shù)最高，以干基計達60.14%，粗脂肪質(zhì)量分數(shù)6.08%，僅為其十分之一，是高蛋白和低脂肪的水產(chǎn)食品原料。

表2 四角蛤蜊軟體部一般化學組成Table 2 Proximate composition of the soft part of Mactra veneriformis

2.2 四角蛤蜊氨基酸組成測定結(jié)果

按1.3節(jié)方法中的氨基酸測定條件，得到標準品和樣品氨基酸的分離圖(圖1)。

圖1 標準品(a)與四角蛤蜊軟體部(b)的氨基酸譜圖Fig.1 Amino acid profile of the soft part from M. veneriformis

通過樣品與標準品的出峰時間及峰面積比較，得到四角蛤蜊軟體部氨基酸組成分析結(jié)果見表3。由表3可知，四角蛤蜊軟體部分中除色氨酸外的9種必需氨基酸(包括半必需氨基酸)總量為18.94%，占總氨基酸的39.38%，6種呈味氨基酸[14](天冬氨酸、甘氨酸、谷氨酸、丙氨酸、絲氨酸、脯氨酸)質(zhì)量分數(shù)為22.73%，占總氨基酸的47.27%，比例較高，適合用于海鮮調(diào)味料的開發(fā)[15]。

表3 四角蛤蜊軟體部氨基酸組成分析結(jié)果Table 3 Amino acid composition of soft part of M. veneriformis(dry base)

2.3 單因素試驗

2.3.1 提取時間對蛋白質(zhì)提取率的影響

圖2 提取時間對提取率的影響Fig.2 Effect of extraction time on protein recovery

由圖2可知，在試驗范圍內(nèi)提取時間對蛋白質(zhì)提取率影響較小，提取率始終在34%～40%之間波動，選擇15min較為合適。

2.3.2 提取溫度對蛋白質(zhì)提取率的影響

圖3 提取溫度對提取率的影響Fig.3 Effect of extraction temperature on protein recovery

由圖3可知，隨著提取溫度的增加，蛋白質(zhì)提取率不斷提高，這可能是軟體部的蛋白質(zhì)溶出隨著溫度的升高而增大的結(jié)果，當溫度大于70℃時，提取率上升緩慢。

2.3.3 加鹽量對蛋白質(zhì)提取率的影響

圖4 加鹽量對蛋白質(zhì)提取率的影響Fig.4 Effect of NaCl amount on protein recovery

由圖4可知，加鹽量對蛋白質(zhì)的提取率有顯著影響，隨著加鹽量的增加，鹽溶性蛋白不斷溶出，當加鹽量大于3%時，提取率開始下降，可能因為出現(xiàn)了鹽析現(xiàn)象。

2.3.4 pH值對蛋白質(zhì)提取率的影響

圖5 pH值對蛋白質(zhì)提取率的影響Fig.5 Effect of pH on protein recovery

由圖5可知，當pH5左右時提取率為最低，可能因為其正好在蛋白質(zhì)的等電點附近，蛋白質(zhì)溶解度較小。隨著pH值的升高，因其偏離等電點，提取率也在增加，但過堿則腥味很重，影響提取液食用性，故按相關(guān)文獻[12]選定最高pH8進行研究。

2.4 響應(yīng)面試驗對提取條件的優(yōu)化

2.4.1 響應(yīng)面分析方案與結(jié)果

按照設(shè)計的響應(yīng)面試驗方案進行試驗，得到的結(jié)果見表4。利用Design-Expert 8.0軟件對表4試驗數(shù)據(jù)進行多元回歸擬合與方差分析，結(jié)果見表5、6。

由表5、6可以看出：模型P值為0.0008，失擬項P值為0.5275，表明模型顯著，模型失擬不顯著?；貧w方程的決定系數(shù)R2=0.9815，說明模型與實際情況擬合較好。所得的回歸方程可表示為：提取率(Y)=51.18＋1.71A＋9.4B＋0.14C＋0.80AB－0.53AC－1.20BC－6.11A2－ 5.69B2－ 2.03C2。

表4 響應(yīng)面設(shè)計方案與試驗結(jié)果Table 4 Experimental design for response surface analysis and corresponding results

表5 響應(yīng)面二次模型方差分析表Table 5 Variance analysis of the established response surface quadratic model

表6 模型分析表Table 6 Analysis of the established response surface quadratic model

2.4.2 因素間的交互作用

利用Design-Expert 8.0軟件作響應(yīng)面圖，可直觀地反映各因素交互作用對響應(yīng)值的影響，見圖6。比較圖6的3個圖可知，pH值對提取率的影響最為顯著，曲線較陡，而溫度與加鹽量次之，相應(yīng)表現(xiàn)為曲線較為平滑。

圖6 各兩因素交互作用對提取率的影響Fig.6 Response surface plots showing the effect of cross-interactions among three extraction conditions on protein recovery

2.5 最佳提取條件的確定

通過Design Expert 8.0軟件分析，得到最佳提取條件為溫度82.07℃、pH7.87、加鹽量1.75%，此時提取率為55.42%。在此條件下進行驗證實驗測得提取率為54.78%，與理論值基本吻合。

3 結(jié) 論

四角蛤蜊軟體部粗蛋白和粗脂肪質(zhì)量分數(shù)以干基計分別為60.14%和6.08%，必需氨基酸占氨基酸總量的39.38%，呈味氨基酸占氨基酸總量的47.27%，是高蛋白、低脂肪、營養(yǎng)豐富、味道鮮美的食品原料。通過單因素試驗和響應(yīng)面方法對四角蛤蜊天然提取物制備工藝進行優(yōu)化，得到的最佳工藝參數(shù)為溫度82.07℃、pH7.87、加鹽量1.75%，提取率為54.78%，可以為海鮮調(diào)味料等的研制開發(fā)提供參考。

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Process Parameter Optimization for Extraction of Natural Extract fromMactra veneriformis

SHU Liu-quan，YI Xiao-lan，XU Wen-yuan，YAO Xing-cun
(Jiangsu Key Laboratory of Marine Biotechnology, Huaihai Institute of Technology, Lianyungang 222005, China)

The proximate chemical composition and amino acid composition of the soft part fromMactra veneriformiswere analyzed. Based on dry weight, the contents of protein and lipid were 60.14% and 6.08%, respectively, and the content of 17 identified amino acids was determined to be 48.09%, and the content of essential amino acids (EAA) was 18.94% and of delicious amino acids (DAA) 22.73%, making up 39.38% and 47.27% of total amino acids, respectively. Natural extract(protein) extraction from the soft part fromMactra veneriformiswas performed by homogenization with water, pH adjustment and extraction with NaCl. Based on one-factor-at-a-time experiments, response surface methodology (RSM) was employed to optimize the preparation process. The optimal extraction conditions were extraction temperature of 82.07 ℃, pH 7.87 and NaCl concentration of 1.75%. Under these conditions, the protein recovery reached up to 54.78%.

Mactra veneriformis；composition；natural extract；response surface methodology (RSM)

TS254.4

A

1002-6630(2011)14-0156-05

2010-09-21

舒留泉(1966—)，男，副教授，碩士，研究方向為水產(chǎn)品加工與貯藏。E-mail：shulqhg@163.com