响应面法优化南极磷虾酶解液的脱氟工艺.pdf

南方农业学报J o u r n a lo fS o u t h e r nA g r icu l t u r e2 0 1 6 4 7 7 1 1 8 7 1 1 9 2 I S S N2 0 9 5 1 1 9 l C O D E NN N X A A Bh t t p w w w n f h y b co r n D O I 1 0 3 9 6 9 妇 is s n 2 0 9 5 1 1 9 1 2 0 1 6 0 7 1 1 8 7 响应面法优化南极磷虾酶解液的脱氟工艺 张迪1 吉薇1 吉宏武1 2 3 一 高静1 丰险1 1 广东海洋大学食品科技学院 广东湛江5 2 4 0 8 8 2 广东省水产品加工与安全重点实验室 广东湛江5 2 4 0 8 8 3 广东省海 洋食品工程技术研究中心 广东湛江5 2 4 0 8 8 4 广东普通高等学校水产品深加工重点实验室 广东湛江5 2 4 0 8 8 摘要 目的 利用响应面法对南极磷虾酶解液的脱氟工艺条件进行优化 为南极磷虾在食品工业中开发应用提供 技术依据 方法 在单因素试验的基础上 以脱氟率 Y 为响应值 选择醋酸钙添加量 A 初始p H B 反应温度 c 为自变量 采用B o x B o h n k e n i式验设计方法 研究各自变量及其相互作用对南极磷虾酶解液脱氟率的影响 并分析酶解 液中主要营养成分的变化 结果 建立二次回归方程 Y 8 4 9 4 2 7 5 A 2 7 7 B 一2 3 1 A C 一9 7 0 A 2 8 9 0 8 2 3 2 0 C 2 醋酸钙 添加量 初始p H 及醋酸钙添加量与反应温度的交互作用对南极磷虾酶解液脱氟率的影响极显著 P o 0 1o 南极磷虾酶 解液脱氟工艺的最佳条件为 醋酸钙添加量2 1 5m g m L 初始p H1 0 2 反应时间1 4 0m in 反应温度3 0 2 4 在此条件下 的脱氟率为 8 4 1 5 1 3 7 与理论预测值 8 5 3 7 的相对误差较小 在最佳条件下脱氟后 酶解液中总氮和氨基态氮 含量分别损失3 11 和2 5 2 反应前后含量变化不显著 D o 0 5o 结论 采用响应面法优化得到的南极磷虾酶解液脱 氟工艺具有操作简单 对酶解液的营养成分影响较小等优点 有较高的可行性 建立的回归模型可用于实际预测 关键词 南极磷虾 酶解液 脱氟 醋酸钙 响应面法 中图分类号 T S 2 5 4 1文献标志码 A文章编号 2 0 9 5 1 1 9 1 2 0 1 6 0 7 1 1 8 7 0 6 O p t im iz a t io no fd e f l u o r id a t io np r o ce s sf o rE u p h a u s ias u p e r b a e n z y m a t ich y d r o l y z a t eb yr e s p o n s es u r f a cem e t h o d o l o g y Z H A N GD il J IW e il J IH o n g w u l 2 3 G A OJ in g1 F E N GX ia n l 1 C o l l e g eo f f o o dS e ie n cea n dT e ch n o l o g y G u a n g d o n gO ce a nU n iv e r s it y Z l a a n j ia n g G 镒h n g d o n g 5 2 4 0 8 8 C h in a 2 G u a n g d o n g K e yL a b o r a t o r yo f A q u a t icP r o d u ctP r o ce s s in ga n dS a f e t y Z h a n j ia n g G u a n g d o n g5 2 4 0 8 8 C h in a 3 G u a n g d o n gM a r in eF o o d E n g in e e r in ga n dT e ch n o l o g yR e s e a r chC e n t e r Z h a n j ia n g G u a n g d o n g5 2 4 0 8 8 C h in a 4 G u a n g d o n gK e yL a b o r a t o r yo f A d v a n ce d P r o ce s s in g o f A q u a t icP r o d u ct s o f H ig h e r E d u ca t io n I n s t it u t io n Z h a n j ia n g G u a n g d o n g5 2 4 0 8 8 C h in a A b s t r a ct O b j e ct iv e n ed e f l u o f id a t io np r o ce s so fE u p h a u s ias u p e r b ae n z y m a t ich y d r o l y z a t ew a so p t im iz e db yr e s p o n s e s u r f a cem e t h o d o l o g y ino r d e rt op r o v id et h e o r e t ica lb a s isf o rit sd e y e l o p m e n ta n da p p l ica t io ninf o o din d u s t r y M e t h o d B a s e d o ns in g l e f a ct o re x p e r im e n t u s in gf l u o r id er e m o v a lr a t e Y a sr e s p o n s ev a l u e a d d in ga m o u n to fca l ciu ma ce t a t e A in it ia l p H B a n dr e a ct io nt e m p e r a t u r e C w e r es e l e ct e da sin d e p e n d e n tv a r ia b I e s A cco r d in gt op r in e ip a lo fB o x B e h n k e ne x p e r i m e n t a ld e s ig n t h ee f f e ct so fin d e p e n d e n tv a r ia b l ea n dt h e irin t e r a ct io no nd e f l u o f id a t io nr a t eo fEs u p e r b ae n z y m a t ic h y d m l y z a t ew e r es t u d ie db yr e s p o n s es u r f a cem e t h o d o l o g y M e a n w h il et h ech a n g eo fn u t r it io nco n s t it u e n t sint h eh y d r o l y s a t ew a s a n a l y z e d I R e s u l t T h er e s u l t ss h o w e dt 1 1 a t t 1 1 eq u a d f icm u l t ip l er e g r e s s io ne q u a t io nw a s e s t a b l is h e da sf o l l o w Y 8 4 9 4 2 7 5 A 2 7 7 B 一2 3 l A C 一9 7 0 A 2 8 9 0 8 2 3 2 0 C 2 I n a d d it io n t h ea d d in ga m o u n to fca l ciu ma ce t a t ea n din it ia lp Hh a de x t r e m e l ys ig n if ica n te f f e ct so nf l u o r id er e m o v a lr a t e a sw e l la st h ein t e r a ct io nb e t w e e na d d in ga m o u n to fca l ciu ma ce t a t ea n dr e a ct io n t e m p e r a t u r e P O 0 5 C o n cl u s io n r 1 1 I l eo p t im iz e dd e f l u o r id a t io np r o ce s so fE s u p e r b ae n z y m a t ich y d r o l y z a t eb yr e s p o n s es u r f a cem e t l l o d o l o g yiss im p l et oo p e r a t e e f f ie ie n t w o r k a b l e a n dh a sl it t l ee f f e ct so nn u t r ie n tco m p o s it io no fe n z y m a t ic h y d r o l y z a t e A n dt 1 1 ee s t a b l is h e dm o d e lca nb eu s e dt op r e d ictina ct u a lp r o d u ct io n K e yw o r d s E u p h a u s ias u p e r b a e n z y m a t ich y d r o l y z a t e d e f l u o r id a t io n ca l ciu ma ce t a t e r e s p o n s es u r f a cem e t h o d o l o g y 0 引言 研究意义 南极磷虾 E u p h a u s ias U p e 渤 是重要 的蛋白质资源之一 全球总储量达3 7 9 亿t A t k in s o ne t a 1 2 0 1 1 南极磷虾营养丰富 含有钠 钙 铁 钾 磷 收稿日期 2 0 1 5 1 2 2 8 基金项目 广东省产学研合作项目 2 0 1 3 8 0 9 0 6 0 0 1 5 5 广东省高等学校学科建设项目 2 0 1 3 C X Z D A 0 2 0 中国水产总公司科技项目 2 0 1 3 8 1 5 0 7 2 广州市科技计划项目 2 0 1 4 Y 2 0 0 1 5 3 作者简介 为通讯作者 吉宏武 1 9 6 2 教授 主要从事水产品加工与贮藏研究工作 E m a il j ih w 6 2 3 1 8 1 6 3 co n 张迪 1 9 9 1 一 研 究方向为水产品加工与贮藏 E m a il 5 7 8 1 8 0 8 3 8 q q co r n 儿8 8 南方农业学报 4 7 卷 等多种矿物质元素及人体必需的全部氨基酸 且不饱 和脂肪酸 磷脂和类胡萝卜素的含量丰富 具有很高 的食用价值 Y o s h it o m i 2 0 0 4 孙雷等 2 0 0 8 氟是人 类必需的微量元素之一 每日摄入量不能超过4 5 m g 少量的氟有助于牙齿和骨骼正常发育 但摄入量 过高会导致骨质疏松症和神经系统损伤 甚至出现无 法站立 瘫痪等症状 M e e n a k s h ia n dM a h e s h w a r i 2 0 0 6 W a n ge ta 1 2 0 11 南极磷虾具有富集氟的特性 T o ue ta 1 2 0 0 7 其酶解液存在氟含量过高的问题 限制了其开发利用 因此有必要先对磷虾酶解液中的 氟进行脱除 才能被用于食品开发 前人研究进展 目前 已有不少降低南极磷虾制品中氟含量的方法 包括酸洗法 化学沉淀法 Y a n ge ta 1 2 0 0 1 电解法 T a h ir 2 0 0 5 吸附法 T r ip a t h ye ta 1 2 0 0 6 等 酸洗 法和化学沉淀法简单方便 是南极磷虾较常用的处理 方法 酸洗法是利用酸对整只磷虾 磷虾匀浆物或煮 熟的粉碎磷虾肉进行处理 将磷虾中无机氟转变为游 离态的氟离子除去 此法能除去磷虾中的部分氟 但 会破坏产品的组织特性和风味 使磷虾中的营养物质 大量损失 J u n ge ta 1 2 0 1 3o 化学沉淀法主要采用可 溶性钙盐 使r 和C a 2 生成C a F 矗冗淀除去 该方法操作 简单 成本低廉 具有良好的应用前景 已有研究以氯 化钙 李红艳等 2 0 1 1 生石灰 吕传萍等 2 0 1 2 等无 机钙作为脱氟剂处理南极磷虾酶解液 可去除酶解液 中大部分的氟 但无机钙在食品加工中作为食品添加 剂不宜大量使用 反应后会使酶解液产生苦味和酸涩 味 影响其在食品工业中推广应用 李春发 2 0 1 2 本研究切入点 醋酸钙是常用的食品添加剂 在食品 工业中一直作为螯合剂 增香剂 稳定剂等 郑海鹏 和董全 2 0 0 8 但目前鲜见利用响应面法优化南极磷 虾酶解液醋酸钙法脱氟工艺的研究报道 拟解决的 关键问题 以醋酸钙为钙源 脱氟率为考察指标 在单 因素试验基础上 采用响应面法优化南极磷虾酶解液 的脱氟工艺 为南极磷虾在食品工业中开发应用提供 技术依据 1 材料与方法 1 1 试验材料 南极磷虾由湛江国联水产开发股份有限公司提 供 冷冻方式运到实验室 贮藏于一7 0 冰箱 醋酸钙 高氯酸 氟化钠 氢氧化钠 硫酸铜 硫酸钾 冰乙酸 柠檬酸钠 乙酸钠等试剂均为国产分析纯 购自国药 集团化学试剂有限公司 主要仪器设备 P F 1 氟选择 电极 上海雷磁精密仪器有限公司 2 3 2 0 1 型甘汞参 比电极 上海雷磁精密仪器有限公司 K Q 一5 0 0 D E 型 数控超声波清洗器 常州国华电器有限公司 M S 3 0 0 磁力搅拌器 上海精密科学仪器有限公司 W F O 7 0 0 型恒温鼓风干燥箱 上海精宏实验设备有限公司 P H S T 3 F 酸度计 上海雷磁精密仪器有限公司 G L 1 0 L N D 型离心机 上海安亭科学仪器厂 1 2 试验方法 一 1 2 1南极磷虾酶解液制备南极磷虾切碎 用分 散均质机以1 0 0 0 0r m in 均质5m in 均质后的浆液加 入9 0 0U g 混合酶 1 5 0 0 0 0U g 动物蛋白水解酶 1 4 0 0 0 0U g 风味酶 1 1 于5 0 下搅拌反应4h 反应 完全的酶解液在离心力4 0 0 0g 的条件下离心5m in 取 离心后的上清液于4 存放备用 1 2 2 脱氟率计算采用氟离子选择电极法 G B T 5 0 0 9 18 2 0 0 3 i贝I 定氟离子含量 并计算脱氟率 脱氟率 l 一脱氟后酶解液氟含量 脱氟前酶解 液氟含量x1 0 0 1 2 3 单因素试验 1 2 3 1 醋酸钙添加量的选择在南极磷虾酶解液 中分别添加1 畋5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 和3 0 0m g m L 的醋酸钙 p H 调至1 0 0 2 5 搅拌反应1h 测定反应 后酶解液脱氟率 1 2 3 2 初始p H 的选择将酶解液p H 分别调至 7 0 8 0 9 0 1 0 0 1 1 0 和1 2 O 添加2 0 0m g m L 醋酸 钙 2 5 搅拌反应1h 测定反应后酶解液脱氟率 1 2 3 3 反应温度的选择在酶解液中添j J l 2 0 0 m g m L 醋酸钙 p H 调至1 0 0 分别于4 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 和6 0 下搅拌反应1h 测定反应后酶解液脱氟率 1 2 3 4 反应时间的选择在酶解液中添加2 0 0 m g m L 醋酸钙 p H 调至1 0 0 2 5 搅拌分别反应2 0 4 0 6 0 8 0 1 0 0 1 2 0 1 4 0 1 8 0 2 2 0 和2 6 0m in 测定反应 后酶解液脱氟率 1 2 4 响应面试验设计在单因素试验结果的基础 上 根据B o x B o h n k e n 设计方法 选择对南极磷虾酶解 液脱氟率影响较大的3 个因素 醋酸钙添加量 初始 p H 反应温度 取 1 o 1 代表变量的3 个水平 以脱氟 率为响应值建立二次响应面分析模型 共进行1 7 个试 验 其中1 2 个为析因点 5 个为零点用于估算误差 每 个试验重复3 次 试验结果表示为测定结果的平均值 标准偏差 响应面因素与水平见表l 表1响应面因素与水平设计 T a b 1F a ct o r sa n dl e v e l so f r e s p o n s es u r f a cee x p e r im e n t F a ct o r l0l A 醋酸钙添加量 r a g m E 1 0 02 0 03 0 0 A d d in ga m o u n to f ca l ciu ma ce t a t e B 初始p HI n it ia lp H 9 0 1 0 0l1 0 c 反应温度 R e a ct io n t e m p e r a t u r e 1 03 0 5 0 7 期张迪等 响应面法优化南极磷虾酶解液的脱氟工艺 1 1 8 9 1 2 5 酶解液中营养物质的变化分析取少量脱氟 前后的酶解液 分析脱氟过程中营养物质的变化 采 用凯氏定氮法 G B5 0 0 9 5 2 0 1 0 测定总氮 甲醛滴定 法 G B1 8 1 8 6 2 0 0 0 测定氨基态氮 分别计算总氮和 氨基态氮损失率 总氮损失率 1 一脱氟后酶解液总氮含量 脱氟 前酶解液总氮含量 10 0 氨基态氮损失率 1 一脱氟后酶解液氨基态氮 含量 脱氟前酶解液氨基 态氮含量x 1 0 0 1 3 统计分析 试验数据采用D e s ig n E x p e r t8 0 5 O r ig in7 0 和 E x ce l2 0 0 7 进行统计分析 2 结果与分析 2 1 氟离子标准曲线的绘制 根据国标G B T5 0 0 9 1 8 2 0 0 3 中的氟离子选择电 极法绘制氟离子标准曲线 得到标准曲线的线性回归 方程为尸一4 6 1 1 5 x 2 4 0 4 6 其中y 为电位值 x 为氟离 子浓度的对数值 在氟浓度为0 0 4 1 0 0ix g m L 线性 范围内 该回归方程的相关系数R Z 0 9 9 9 2 表明该标 准曲线具有较好的相关性 根据此标准曲线可测定南 极磷虾酶解液中的氟浓度 2 2 单因素试验结果 2 2 1醋酸钙添加量对南极磷虾酶解液脱氟率的 影响由图1 可知 随着醋酸钙添加量的增加 南极磷 虾酶解液脱氟率逐渐上升 添加量为2 0 0 2 5 0m g m L 时达最大值范围 继续添加醋酸钙 脱氟率变化不明 显 考虑到成本和实际生产的需要 选择醋酸钙最佳 添加量为2 0 0m g m L 9 0 0 0 7 5 0 0 装昌6 0 0 0 囊争 菖3 0 0 0 1 5 O O 0 0 0 0 05 O l O 0 1 5 02 0 0 2 5 03 0 0 醋酸钙添加量 m g n 1 L A d d in ga m o u n to fca l ciu ma ce t a t e 图I醋酸钙添加量对南极磷虾酶解液脱氟率的影响 F ig 1 E f f e cto fa d d in ga m o u n to fca l ciu ma ce t a t eo nd e f l u o f i d a t io nr a t eo fE s u p e r b ae n z y m a t ich y d r o l y z a t e 2 2 2 初始p H 对南极磷虾酶解液脱氟率的影响如 图2 所示 当南极磷虾酶解液p H 在7 0 1 0 0 范围时 脱 氟率由6 1 2 5 增至8 9 7 6 酶解液p H 超过1 0 o 后 脱 氟率略有下降 其中p H 在1 0 0 1 1 0 范围时 脱氟率由 8 9 7 6 降至8 4 4 7 这是由于醋酸钙属于强碱弱酸 盐 当p H 1 0 o u t C a 2 与O H N 成C a O H 2 使C a 2 浓度 降低 因此 选择南极磷虾酶解液脱氟反应的最佳初 始p H 为1 0 0 9 0 0 0 7 5 0 0 3 6 0 0 0 小 曩 薹4 5 0 0 圃 3 0 0 0 凸 1 5 0 0 0 0 0 7 O8 O9 O1 0 01 1 U1 2 0 初始p HI n it ia lp H 图2 初始p H 对南极磷虾酶解液脱氟率的影响 F ig 2 E f f e cto fin it ia lp Ho nd e f l u o f id a t io nr a t eo fE s u p e r b a e n z y m a t ich y d r o l y z a t e 2 2 3 反应温度对南极磷虾酶解液脱氟率的影响由 图3 可知 南极磷虾酶解液脱氟率随着反应温度的升 高呈先升高后降低的变化趋势 反应温度由4 升至 3 0 脱氟率平缓上升 超过3 0 后 脱氟率随反应 温度的升高持续下降 随温度升高 蛋白质分子的天 然构象改变会导致其生物活性丧失 次级键遭到破坏 使带电基团也被破坏 其带电性能发生变化可能影响 了溶液中的离子反应 从而使脱氟率降低 因此 选择 南极磷虾酶解液脱氟工艺的最佳反应温度为3 0 臣 装鲁 一0 褂昌 萋薹 o 01 02 03 04 05 06 0 反应温度 R e a ct io nt e m p e r a t u r e 图3 反应温度对南极磷虾酶解液脱氟率的影响 F ig 3 E f f e cto fr e a ct io nt e m p e r a t u r eo nd e f l u o f id a t io nr a t eo f E s u p e r b ae n z y m a t ich y d r o l y z a t e 2 2 4 反应时间对南极磷虾酶解液脱氟率的影响如 图4 所示 随着反应时间的延长 南极磷虾酶解液脱氟 率逐渐上升 1 4 0m in 时脱氟率达最大值 继续反应 脱氟率变化不明显 醋酸钙是强碱弱酸盐 在反应过 程中需要一定时间ca 2 才能达到平衡状态 因而ca F 2 的沉降速度慢 达到最大的脱氟率所需时间较长 考 伽 蚍 住 觚 纸 m 峨 c 1 1 9 0 南方农业学报4 7 卷 虑到食品工业生产中的效率和能耗等问题 选择酶解 表3 液最佳反应时问为1 4 0m in n T a b 3 9 0 0 0 7 5 O O o 兰6 0 0 0 o 莲弘 墨弓3 0 o o 凸 1 5 O O O 0 0 04 08 01 2 01 6 02 0 02 4 02 8 0 反应时间 m in R e a e t io nt im e 图4 反应时间对南极磷虾酶解液脱氟率的影响 F ig 4 E f f e cto fr e a ct io nt im eO nd e f l u o r id a t io nr a t eo fE s u p e r b ae n z y m a t ic h y d r o l y z a t e 2 3 响应面结果分析 2 3 1 响应面结果及方差分析利用D e s ig n E x p e r t 8 0 5 对响应面试验结果 表2 进行二次多元回归分 析 除去不显著项得到模型的二次多项回归方程为 Y 8 4 9 4 2 7 5 A 2 7 7 B 一2 3l A C 一9 7 0 A 2 8 9 0 8 2 3 2 0 C 2 由表3 可知 模型P 0 0 5 表明模型极显著 因素一次项A 和B 交 互项A C 及二次项A 2 B 2 C 2 对结果影响极显著 P 0 0 5 下同 同时 软件分析的复相关系数R 的R 2 M 为 9 7 9 3 表明模型中残差相互独立 拟合程度良好 试 验误差小 可用于对南极磷虾酶解液的脱氟率进行分 析和预测 表2 响应面设计方案及结果 T a b 2 D e s ig na n dr e s u l to fr e s p o n s es u r f a cea n a l y s is N OABCD e f l u o r id a t io nr a t e 2 3 2 响应曲面图分析醋酸钙添加量 初始p H 和 反应温度3 个因素问交互作用对南极磷虾酶解液脱氟 率的影响如图乱8 所示 反应温度与醋酸钙添加量的 方差分析结果 V a r ia n cea n a l y s is 表示差异极显著 P O 0 1 r e p r e s e n t e de x t r e m e l ys ig n if ica n td if f e r e n ce P 0 0 1 交互作用对脱氟率的影响最大 其曲线图最陡峭 随 着反应温度的升高和醋酸钙添加量的增加 脱氟率呈 先升高后降低的趋势 而初始p H 与反应温度 初始p H 与醋酸钙添加量间的交互作用对脱氟率的影响不明 显 曲线较平滑 响应面分析结果与表3 的结果一致 2 3 3 验证试验结果通过D e s ig n E x p e a8 0 5 得到 二次多项回归方程 在试验因素水平范围内预测南极 磷虾酶解液脱氟的最佳工艺条件为 醋酸钙添加量 2 1 5m g m L 初始p H1 0 2 反应温度3 0 2 4 此时的 酶解液脱氟率理论预测值为8 5 3 7 为检验回归方程 预测结果的可靠性 在最优条件下进行3 次验证试验 实际测得的脱氟率为 8 4 1 5 1 3 7 与理论值的平 均误差为1 4 2 试验结果充分验证了该模型的正确 性 得到的二次多项回归方程可较准确预测醋酸钙法 制备南极磷虾酶解液的脱氟率 2 4 酶解液中营养物质的变化情况 南极磷虾酶解液在脱氟的过程中其营养成分可 能会发生变化 因此以总氮和氨基态氮为指标反映酶 解液中营养物质的变化情况 在最佳工艺条件下 检测 脱氟反应对南极磷虾酶解液中营养物质的影响 由表 4 9 知 酶解液反应后 其总氮损失3 1 1 氨基态氮损 失2 5 2 利用醋酸钙脱氟对酶解液的营养成分影响 不显著 说明脱氟反应对南极磷虾酶解液的主要营养成 分影响不明显 醋酸钙法是一种比较理想的脱氟方法 表4 反应前后南极磷虾酶解液总氮和氨基态氮含量变化 T a b 4 C h a n g e so ft o t a ln it r a g e na n da m in on it r o g e nco n t e n t b e f o r ea n da f t e rr e a ct io n 7 期 张迪等 响应面法优化南极磷虾酶解液的脱氟工艺 1 1 9 1 一 1 1 R 和始 H l o 一 五 0 2 95 3 5 B 初始p H 一一7 l 王o 2 0 0 I n it ia lp H 9 o 1 0 A 醋酸备添加量 m m L A d d in ga m o u n to f 脱氟率 D e f l u o r id a t io nr a t e A 醋酸钙添加量 m m L A d d in ga m o u n to fca l e iu ma ce t a t e 图6 醋酸钙添加量与初始p H 对南极磷虾酶解液脱氟率影响的响应面 左 和等高线 右 F ig 6 T h r e e d im e n s io n a lcu r v e ds u r f a ce 1 e f t a n dco n t o u rp l o t r ig h t f o re f f e cto f a d d in ga m o u n to f ca l ciu ma ce t a t ea n din it ia lp Ho n d e f l u o r id a t io nr a t eo fE s u p e r b ae n z y m a t ich y d r o l y z a t e 蠹一 占5 鬟秽 F ig 一 摹 1 l 基 蛋 7 脱氟率 D e f l u o r id a t io nr a t e A 醋酸钙添加量 m g m L A d 1 in g a l O l l l l to f a h iu ma ce t a t e 图7 醋酸钙添加量与反应温度对南极磷虾酶解液脱氟率影响的响应面 左 和等高线 右 T h r e e d im e n s io n a lcu r v e ds u r f a ce 1 e f t a n dco n t o u rp l o t r ig h t f o re f f e cto f a d d in ga m o u n to f ca l ciu ma ce t a t ea n dr e a ct io n t e m p e r a t u r eo nd e f l u o r id a t io nr a t eo fE s u p e r b ae n z y m a t ich y d r o l y z a t e R e a ct it m e m p e r a t a r e 5 0 3 2 I I 脱氟率 D e f l u o r id a t io nr a t e 9 09 5l O 01 0 5l IO A 初始p HI n it ia lp H 图8初始p H 与反应温度对南极磷虾酶解液脱氟率影响的响应面 左 和等高线 右 F ig 8 T h r e e d im e n s io n a lcu r v e ds u r f a ce 1 e f t a n dco n t o u rp l o t r ig h t f o re f f e cto fin it ia lp Ha n dr e a ct io nt e m p e r a t u r eo n d e f l u o r id a t io nr a t eo fE s u p e r b ae n z y m a t ich y d r o l y z a t e 3 讨论 南极磷虾营养丰富且储量巨大 有广阔的应用前 景 但其酶解液中的氟含量过高限制其进一步开发应 用 在保留营养物质和原有风味的前提下 将酶解液 中过量的氟除去 对于南极磷虾的开发应用具有重要 意义 有关南极磷虾的脱氟工艺 已有学者对其进行 Hli趸lIu一乏段器 lI u葛h矗 一怠pI o 岛曲 一摹一腊慝銎 三 I墨E圭c 专g芷一p一世碉趔堪J 一式一料膝墨 善 PiuJ当c u14 墨一 一莓f胆趟堪J 1 1 9 2 南方农业学报4 7 卷 研究 李红艳等 2 0 11 利用氯化钙脱氟 反应得到酶 解液的脱氟率为8 9 4 3 F 一和ca 2 形成的ca F 颗粒较 小 根据斯托克斯原理 颗粒粒径的平方与微粒的沉 降速度呈正比 因此C a F 的沉降速度很慢 达到平衡 需较长时间 在反应过程中为了加快反应速率 需加 大氯化钙用量 但用氯化钙反应后酶解液有苦涩味 影响南极磷虾酶解液进一步的开发应用 吕传萍等 2 0 1 2 以生石灰作为钙源 得到酶解液脱氟率为 8 8 2 5 生石灰价廉易得 但其溶解度较小 需形成乳 浊液才能参与反应 由于F 和ca 2 反应生成的C a F 沉淀 会附着在C a O H 2 颗粒的表面 影响反应速率 因此在 反应过程中一般也需加入较多的生石灰 生石灰参与 反应释放出大量热 致使蛋白变性 同时使酶解液产 生苦涩味和石灰味 本研究以醋酸钙为脱氟剂 采用响 应面法优化南极磷虾酶解液脱氟工艺条件 结果发现 在最佳条件下酶解液脱氟率为 8 4 1 5 1 3 7 虽然与 无机钙相比 醋酸钙的脱氟率略低 但醋酸钙作为常用 的食品添加剂和营养强化剂 能有效降低酶解液中氟 含量 同时对酶解液的风味和营养成分影响较小 是一 种理想的脱氟剂 适用于食品工业大规模推广使用 本研究通过单因素试验和响应面试验对醋酸钙 法制备南极磷虾低氟酶解液的工艺条件进行优化 从 而建立以醋酸钙添加量 A 初始p H B 和反应温度 C 3 个因素对南极磷虾酶解液脱氟率 Y 的回归 模型 Y 8 4 9 4 2 7 5 A 2 7 7 B 一2 31A C 一9 7 0 A 2 8 9 0 8 2 3 2 0 C 2 经过验证试验证明 该模型可预测南极磷虾酶 解液脱氟率的变化规律 适用于实际生产中的预测 在响应面优化试验中 单因素和双因素交互作用对脱 氟率的影响为 醋酸钙添加量 初始p H 及醋酸钙添加 量与反应温度的交互作用对脱氟率的影响极显著 与 吕传萍等 2 0 1 2 的研究结果不完全一致 优化得出的 脱氟工艺条件为 醋酸钙添加量2 1 5m g m L 初始p H 1 0 2 反应时间1 4 0m in 反应温度3 0 2 4 在此条件 下反应后的酶解液营养成分总氮和氨基态氮的含量 变化小 在实际生产中采用该工艺参数 可除去酶解 液中的过量氟 同时最大限度保留南极磷虾的原有风 味和营养成分 有利于南极磷虾酶解液进一步的开发 应用 为南极磷虾的食品工业化发展打下基础 4 结论 采用响应面法优化得到南极磷虾酶解液的最佳 脱氟工艺条件为 醋酸钙添加量2 1 5m g m L 初始p H 1 0 2 反应时间1 4 0m in 反应温度3 0 2 4 在此条件 下的脱氟率为 8 4 1 5 1 3 7 与理论预测值的相对 误差小 该工艺具有操作简单 对酶解液的营养成分 影响较小等优点 有较高的可行性 建立的回归模型 可用于实际预测 参考文献 李春发 2 0 1 2 食品中使用的几种无机钙盐的分析比较 J 饮料工业 1 5 9 3 5 CF 2 0 12 A n a l y s isa n dco m p a r is o no fs e v e r a lin o r g a n icca l e iu ms a l t su s e dinf o o d JJ T h eB e v e r a g eI n d u s t r y 1 5 9 3 5 李红艳 薛长湖 王灵昭 王玉明 薛勇 2 0 1 1 南极磷虾酶解 液氯化钙法脱氟工艺的研究 J 食品工业科技 3 2 3 3 3 0 3 3 3 L iHY X u eCH W a n gLZ W a n gYM X u eY 2 0 1 1 S t u d yo n d e f l u o r id a t io nt e ch n o l o g yo fA n t a r ct ick r il lh y d r o l y z a t eb y a d d in gca l ciu mch l o r id e J S cie n cea n dT e ch n o l o g yo fF o o d I n d u s t r y 3 2 3 3 3 0 3 3 3 吕传萍 李学英 杨宪时 郭全友 2 0 1 2 生石灰降低南极磷虾 酶解液中氟含量的研究 J 食品工业科技 3 3 1 2 1 0 6 1 1 0 L f iCP L iXY Y a n gXS G u oQY 2 0 1 2 S t u d yo nr e m o v a l e f f icie n cyo ff l u o r id ef r o mA n t a r ct ick r il lh y d r o l y z a t eu s in g q u ickl im e J S cie n cea n dT e ch n o l o g yo fF o o dI n d u s t r y 3 3 1 2 1 0 6 1 1 0 孙雷 周德庆 盛晓风 2 0 0 8 南极磷虾营养评价与安全性研 究 J 海洋水产研究 2 9 2 5 7 6 4 S u nL Z h o uDQ S h e n gXF 2 0 0 8 N u t r it io na n ds a f e t ye v a l u a t io no fA n t a r ct icJ 删lJf M a r in eF is h e r ie sR e s e a r ch 2 9 2 5 7 6 4 郑海鹏 董全 2 0 0 8 蛋壳制取有机活性钙的研究进展 J 中 国食品添加剂 3 8 7 9 2 Z h e n gHP D o n gQ 2 0 0 8 P r o g r e s sind e v e l o p m e n to fo r g a n ic a n da ct iv it yca l ciu mf r o me g gs h e l l J C h in aF o o dA d d i t iv e s 3 8 7 9 2 A t k in s o nA S ie g e lV P a k h o m o vEA J e s s o p pMJ k e bV 2 0 1 1 Ar e a p p r a is a lo ft h et o t a lb io m a s sa n da n n u a lp r o d u ct io n o fA n t a r ct ic k r il l J A p p l ie d E n v ir o n m e n t a lM icr o b io l o g r 7 7 1 6 5 8 2 6 5 8 2 9 J u n gHR K imMA S e oYS L e eYB C h u nBS 2 0 1 3 D e cr e a s in ge f f e ct o ff l u o r id e co n t e n tinA n t a r ct ick f f l l E u p h a u s ias u p e r b a b ych e m ica lt r e a t