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(河北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院,河北保定 071000)

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響應(yīng)面法優(yōu)化海灣扇貝殼賴氨酸螯合鈣的制備工藝

李云姣,陳楊揚(yáng),侯寶巖,霍超,杜佳峰,桑亞新*

(河北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院,河北保定 071000)

為提高廢棄扇貝殼的利用率,對(duì)扇貝殼制備賴氨酸螯合鈣的工藝進(jìn)行研究。以海灣扇貝殼和L-賴氨酸為原料,在一定條件下制備賴氨酸螯合鈣,考察了反應(yīng)溫度、時(shí)間、L-賴氨酸與Ca2+摩爾比例和pH對(duì)螯合產(chǎn)率的影響。在單因素的基礎(chǔ)上進(jìn)行響應(yīng)面實(shí)驗(yàn),確定螯合工藝為:反應(yīng)溫度63.4 ℃,反應(yīng)時(shí)間34.0 min,L-賴氨酸與Ca2+摩爾比例2.1∶1,pH為8.4。在此最優(yōu)條件下,獲得的產(chǎn)品螯合產(chǎn)率為82.16%,螯合物中的鈣含量為9.58%。傅里葉紅外光譜顯示鈣離子與L-賴氨酸發(fā)生了螯合反應(yīng),形成了Ca-N鍵和Ca-O鍵,有賴氨酸螯合鈣的生成。

海灣扇貝殼,L-賴氨酸螯合鈣,工藝優(yōu)化,響應(yīng)面法

海灣扇貝營(yíng)養(yǎng)豐富、肉質(zhì)鮮美,殼、肉、珍珠層具有極高的利用價(jià)值,是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)海產(chǎn)品之一。河北省已成長(zhǎng)為我國(guó)海灣扇貝的第二大主產(chǎn)區(qū),2012年海灣扇貝產(chǎn)量高達(dá)29.6萬(wàn)噸[1]。而扇貝殼作為扇貝加工的副產(chǎn)物經(jīng)常會(huì)被廢棄,在浪費(fèi)資源的同時(shí)還污染了環(huán)境,貝殼污染成為沿海地區(qū)不容忽視的環(huán)境問(wèn)題。扇貝殼中礦物質(zhì)含量豐富,其中碳酸鈣含量在90%以上,是一種良好的天然鈣來(lái)源[2]。

鈣是人體維持健康必不可少的元素之一,在維持骨骼礦物化和硬度以及正常生理活動(dòng)方面起著重要作用[3]。缺鈣可能會(huì)導(dǎo)致骨質(zhì)疏松癥等,攝入適量的鈣元素則可以增加兒童骨密度,預(yù)防中老年的骨質(zhì)疏松癥[4-6]。目前鈣的缺乏已經(jīng)成為十分普遍的現(xiàn)象,因此選擇合理有效的補(bǔ)鈣制劑對(duì)預(yù)防鈣缺乏有著重要意義。國(guó)內(nèi)補(bǔ)鈣制劑種類繁多,碳酸鈣等無(wú)機(jī)鈣仍占據(jù)主導(dǎo)地位,但其存在著溶解度低、生物活性差的缺陷[7],以可溶性有機(jī)鈣為主的氨基酸螯合鈣,如谷氨酸螯合鈣、復(fù)合氨基酸螯合鈣等已成為學(xué)者們研究的熱點(diǎn)之一。L-賴氨酸又稱第一必需氨基酸,在生物機(jī)體代謝過(guò)程中扮演著重要的角色,具有促進(jìn)食欲、參與疾病的治療等作用,現(xiàn)今已被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥等行業(yè)[8-9]。氨基酸螯合鈣作為新一代補(bǔ)鈣試劑,具有穩(wěn)定性好、吸收率高、生物效價(jià)高等優(yōu)點(diǎn),對(duì)機(jī)體補(bǔ)充鈣元素的同時(shí)還起到補(bǔ)充氨基酸的作用[10-12]。

因此,本實(shí)驗(yàn)利用生物鈣源——海灣扇貝殼和L-賴氨酸為原料,以螯合率為指標(biāo),研究、優(yōu)化賴氨酸螯合鈣的制備工藝,并通過(guò)紅外光譜法對(duì)賴氨酸螯合鈣進(jìn)行表征。旨在探尋一種合理的工藝使扇貝殼中的鈣源與L-賴氨酸進(jìn)行配位螯合,為廢棄貝殼污染資源的再利用提供新的思路。

1 材料與方法

1.1材料與儀器

海灣扇貝殼 購(gòu)自河北省秦皇島市當(dāng)?shù)厮a(chǎn)市場(chǎng);L-賴氨酸鹽酸鹽 張家港華昌藥業(yè)有限公司;鈣元素標(biāo)準(zhǔn)溶液 國(guó)家有色金屬電子材料測(cè)試分析中心;其余試劑 均為國(guó)產(chǎn)分析純。

Spectrum 65傅里葉紅外光譜儀 美國(guó)PerkinElmer公司;FA2004電子天平 北京賽多利儀器有限公司;QE-100中藥材粉碎機(jī) 浙江屹立工貿(mào)有限公司;RE-52B溫控旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 上海亞榮儀器廠;101-A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 天津泰斯儀器有限公司;JS-XL-1馬弗爐 鶴壁山金儀器設(shè)備有限公司;ROTANTA 460 R高速離心機(jī) 德國(guó)海蒂詩(shī)科技有限公司;DF-102S磁力攪拌器 上海長(zhǎng)青儀器廠;TAS-990型原子吸收分光光度計(jì) 北京普析通用有限責(zé)任公司;電熱爐 北京中偉興業(yè)儀器有限公司。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 鈣源溶液的制備 將清洗后的扇貝殼烘干、粉碎,在馬弗爐中1000 ℃灰化3 h,在干燥器中保存?zhèn)溆??；曳钟脻舛葹?%的HCl溶液處理得到CaCl2溶液。

1.2.2 含水量的測(cè)定 扇貝殼灰分中水分含量的測(cè)定參照《GB 5009.3-2010食品中水分的測(cè)定》中固體試樣水分含量的測(cè)定方法,采用直接干燥法進(jìn)行測(cè)定[13]。

1.2.3 扇貝殼灰分和賴氨酸螯合鈣中含鈣量的測(cè)定 扇貝殼灰分和賴氨酸螯合鈣中含鈣量的測(cè)定分別參照《GB/T 6436-2002飼料中鈣的測(cè)定》以及《GB/T 5009.92-2003 食品中鈣的測(cè)定》中相關(guān)規(guī)定,通過(guò)原子吸收分光光度法進(jìn)行測(cè)定[14-15]。

1.2.4 賴氨酸螯合鈣螯合產(chǎn)率的計(jì)算 使用原子吸收分光光度法對(duì)螯合鈣產(chǎn)品中的含鈣量進(jìn)行測(cè)定。賴氨酸螯合鈣產(chǎn)品的螯合產(chǎn)率計(jì)算公式如下所示:

式中:X-賴氨酸螯合鈣產(chǎn)品的螯合產(chǎn)率(%);m1-螯合態(tài)鈣元素的質(zhì)量,(mg);m0-灰分中可螯合鈣元素的總質(zhì)量,(mg)。

1.2.5 工藝流程

1.2.6 單因素實(shí)驗(yàn) 根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)資料報(bào)道[16],在水體系中利用水相合成法制備氨基酸螯合物時(shí),影響反應(yīng)進(jìn)行以及產(chǎn)物穩(wěn)定性和純凈度的主要因素有反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、物料摩爾比和體系pH。本實(shí)驗(yàn)圍繞以上4個(gè)主要影響螯合反應(yīng)進(jìn)行的因素進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)。

1.2.6.1 反應(yīng)溫度對(duì)螯合產(chǎn)率的影響 本實(shí)驗(yàn)選擇30、40、50、60、70 ℃五種反應(yīng)溫度,反應(yīng)時(shí)間定為30 min,體系pH保持為8,L-lys與Ca2+的摩爾比設(shè)定為2∶1。在以上條件下進(jìn)行螯合反應(yīng),最后分別計(jì)算每種反應(yīng)溫度下的螯合產(chǎn)率,從而確定最佳反應(yīng)溫度。

1.2.6.2 反應(yīng)時(shí)間對(duì)螯合產(chǎn)率的影響 本實(shí)驗(yàn)選擇20、30、40、50、60 min五種反應(yīng)時(shí)間,反應(yīng)溫度設(shè)定為60 ℃,體系pH保持為8,L-lys與Ca2+的摩爾比設(shè)定為2∶1。在以上條件下進(jìn)行螯合反應(yīng),最后分別計(jì)算每種反應(yīng)時(shí)間下的螯合產(chǎn)率,從而確定最佳反應(yīng)時(shí)間。

1.2.6.3 摩爾比對(duì)螯合產(chǎn)率的影響 本實(shí)驗(yàn)選擇1∶1、3∶2、2∶1、5∶2、3∶1五種物料摩爾比,反應(yīng)溫度設(shè)定為60 ℃,反應(yīng)時(shí)間控制在30 min,體系pH調(diào)到8。在以上條件下進(jìn)行螯合反應(yīng),最后分別計(jì)算每種物料摩爾比下的螯合產(chǎn)率,從而確定最佳的物料摩爾比。

1.2.6.4 pH對(duì)螯合產(chǎn)率的影響 本實(shí)驗(yàn)選擇5、6、7、8、9五種體系pH,反應(yīng)溫度設(shè)定為60 ℃,反應(yīng)時(shí)間控制在30 min,L-lys與Ca2+的摩爾比設(shè)定為2∶1。在以上條件下進(jìn)行螯合反應(yīng),最后分別計(jì)算每種體系pH下的螯合產(chǎn)率,從而確定最佳體系pH。

1.2.6.5 響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn) 本實(shí)驗(yàn)根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果,依據(jù)Box-Behnken中心組合的原理進(jìn)行設(shè)計(jì),選取反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、物料摩爾比和體系pH4個(gè)因素為自變量,以螯合產(chǎn)率為響應(yīng)值,共設(shè)計(jì)出4因素3水平29組實(shí)驗(yàn)。目的是研究所選因素對(duì)賴氨酸螯合鈣產(chǎn)品螯合產(chǎn)率的綜合影響,因素設(shè)計(jì)編碼及各自變量水平見(jiàn)表1。

表1 響應(yīng)曲面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)水平及因素編碼Table1 Factors,codes and levels of response surface design

1.2.7 紅外光譜分析 取賴氨酸螯合鈣以及L-賴氨酸用KBr壓片法測(cè)定兩者在400～4000 cm-1的紅外光譜,比較其中差異。

1.3數(shù)據(jù)處理

2 結(jié)果與分析

2.1單一因素對(duì)賴氨酸鈣螯合產(chǎn)率的影響

2.1.1 反應(yīng)溫度對(duì)賴氨酸鈣螯合產(chǎn)率的影響 如圖1所示,賴氨酸螯合鈣的螯合產(chǎn)率隨著反應(yīng)溫度的升高,呈先升高后降低的趨勢(shì)。在反應(yīng)溫度接近60 ℃時(shí),產(chǎn)品的螯合產(chǎn)率比較理想。從圖中可以得知,當(dāng)反應(yīng)溫度比較低時(shí),螯合反應(yīng)的速率較低,反應(yīng)程度也較小,產(chǎn)品的螯合產(chǎn)率也隨之降低;當(dāng)溫度逐漸升高的時(shí)候,增加了分子間的碰撞,加快了反應(yīng)速率,產(chǎn)品的螯合產(chǎn)率自然會(huì)隨之升高[17]。但當(dāng)溫度過(guò)高時(shí),會(huì)加劇氫氧化鈣沉淀的速率,導(dǎo)致螯合反應(yīng)中的配位過(guò)程不能有效完成,產(chǎn)品的螯合產(chǎn)率較60 ℃時(shí)稍有降低。所以,當(dāng)反應(yīng)溫度保持在50～70 ℃時(shí),比較有利于螯合反應(yīng)的順利進(jìn)行。

圖1 反應(yīng)溫度對(duì)賴氨酸鈣螯合產(chǎn)率的影響Fig.1 Effect of reaction temperature on the yield of calcium-lysine chelate

2.1.2 反應(yīng)時(shí)間對(duì)賴氨酸鈣螯合產(chǎn)率的影響 如圖2所示,賴氨酸螯合鈣的螯合產(chǎn)率隨著溫度的升高,呈現(xiàn)著先升高后趨于平緩的趨勢(shì)。在反應(yīng)時(shí)間接近30 min時(shí),產(chǎn)品的螯合產(chǎn)率最高。從圖中可以得知,在反應(yīng)時(shí)間較短時(shí),螯合反應(yīng)因無(wú)法徹底完成而致使產(chǎn)品的螯合產(chǎn)率處于較低水平;隨著時(shí)間的推移,螯合反應(yīng)完成得越來(lái)越充分,產(chǎn)品的螯合產(chǎn)率也會(huì)越來(lái)越高;但如果反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng),產(chǎn)品的螯合產(chǎn)率不但沒(méi)有升高,反而略有下降,這可能是由于當(dāng)螯合反應(yīng)徹底完成時(shí),繼續(xù)加熱攪拌會(huì)造成部分螯合物的降解,使得產(chǎn)品的螯合產(chǎn)率略有下降[18]。所以,當(dāng)反應(yīng)20～40 min時(shí),不僅節(jié)約資源,而且更有利于螯合反應(yīng)充分進(jìn)行。

圖2 反應(yīng)時(shí)間對(duì)賴氨酸鈣螯合產(chǎn)率的影響Fig.2 Effect of reaction time on the yield of calcium-lysine chelate

2.1.3 物料摩爾比對(duì)賴氨酸鈣螯合產(chǎn)率的影響 如圖3所示,賴氨酸螯合鈣的螯合產(chǎn)率隨著L-賴氨酸與Ca2+摩爾比的升高,呈現(xiàn)著先升高后下降的趨勢(shì)。在L-賴氨酸與Ca2+摩爾比為2∶1左右時(shí),產(chǎn)品的螯合產(chǎn)率存在著最大值。由圖可知,1∶1的物料摩爾比使得產(chǎn)品的螯合產(chǎn)率很低,只有20%左右,這是由于此時(shí)L-賴氨酸含量過(guò)少,無(wú)法與Ca2+完全配位,導(dǎo)致部分Ca2+無(wú)法被充分利用,過(guò)量的Ca2+容易加速氫氧化物沉淀的生成,螯合產(chǎn)率處于較低的水平;當(dāng)L-賴氨酸與Ca2+摩爾比超過(guò)2∶1時(shí),產(chǎn)品的螯合產(chǎn)率略有下降,可能由于過(guò)量的L-賴氨酸不利于配位反應(yīng)的發(fā)生,而且L-賴氨酸與Ca2+摩爾比過(guò)高還會(huì)造成資源的浪費(fèi)[19]。所以,當(dāng)L-賴氨酸與Ca2+摩爾比為3∶2～5∶2時(shí)較為合理,可以獲得理想的螯合產(chǎn)率。

圖3 摩爾比例對(duì)賴氨酸鈣螯合產(chǎn)率的影響Fig.3 Effect of molar ratio on the yield of calcium-lysine chelate

圖4 pH對(duì)賴氨酸鈣螯合產(chǎn)率的影響Fig.4 Effect of pH value on the yield of calcium-lysine chelate

表2 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 2 Design and results of response surface experiments

表3 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)結(jié)果方差分析Table 3 Variance analysis of response surface experiments

注:**表示差異極顯著(p<0.01),*表示差異顯著(p<0.05)。

2.2工藝參數(shù)的確定

2.2.1 響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果 利用Design-Expert 8.0.5.1軟件,將表2中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合,得到的二次多項(xiàng)回歸方程為:

Y=79.46+2.34A+3.29B+5.92C+4.07D+0.12AB-0.81AC-0.082AD-1.54BC+0.60BD-1.06CD-3.16A2-4.03B2-10.14C2-5.41D2

p值的高低表明了各個(gè)考察因素及模型的顯著水平。如果p值小于0.05,表明了模型或各因素存在著顯著性影響;如果p值小于0.01,表明了模型或各因素存在著極顯著性差異[22]。由表3可知,以賴氨酸螯合鈣的螯合產(chǎn)率為響應(yīng)值時(shí),模型p<0.0001,說(shuō)明本研究的模型極顯著。同時(shí),失擬項(xiàng)=0.1262>0.1000,表明本實(shí)驗(yàn)結(jié)果與所建立的數(shù)學(xué)模型擬合度較好。多元擬合系數(shù)為R2=99.28%,預(yù)測(cè)R2=96.15%,調(diào)整R2=98.55%,說(shuō)明該模型能解釋98.55%的響應(yīng)值的變化。CV值為1.30%,表明模型方程能夠很好地確保實(shí)驗(yàn)值的真實(shí)性,具有比較高的置信度。綜上所述,本實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ徒⑤^為理想,可用于賴氨酸螯合鈣最佳螯合產(chǎn)率的探索和最優(yōu)制備工藝的模擬估算。

另由表3得出,C(摩爾比)>D(pH)>B(反應(yīng)時(shí)間)>A(反應(yīng)溫度),一次項(xiàng)中A、B、C、D、二次項(xiàng)中A2、B2、C2、D2及交互作用BC對(duì)賴氨酸螯合鈣的螯合產(chǎn)率具有極顯著(p<0.01)的影響;交互作用CD對(duì)賴氨酸螯合鈣的螯合產(chǎn)率具有顯著(p<0.05)影響;其他交互項(xiàng)對(duì)賴氨酸螯合鈣的螯合產(chǎn)率的影響不顯著。

2.2.2 多因素交互作用響應(yīng)曲面圖分析 從圖5中可得結(jié)論,當(dāng)反應(yīng)溫度與pH保持恒定時(shí),隨著反應(yīng)時(shí)間的進(jìn)行,螯合鈣的螯合產(chǎn)率先升高后降低,隨著L-賴氨酸與Ca2+摩爾比的增大,螯合鈣的螯合產(chǎn)率先增大后減小。從等高線圖中可以看出,反應(yīng)時(shí)間與摩爾比的交互作用對(duì)螯合鈣的螯合產(chǎn)率的影響為極顯著。

圖5 反應(yīng)時(shí)間與摩爾比例對(duì)螯合產(chǎn)率影響的等高線和響應(yīng)曲面圖Fig.5 Response surface and contour diagram for the effect of reaction time and molar ratio on the yield of calcium-lysine chelate

從圖6中可以看出,當(dāng)反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間一定時(shí),隨著L-賴氨酸與Ca2+摩爾比的增大,螯合鈣的螯合產(chǎn)率表現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì),隨著體系pH的升高,螯合鈣的螯合產(chǎn)率先增加后減小。從等高線圖中可以看出,摩爾比與pH的交互作用對(duì)螯合鈣的螯合產(chǎn)率的影響較為顯著。

圖6 摩爾比例與pH對(duì)螯合產(chǎn)率影響的等高線和響應(yīng)曲面圖Fig.6 Response surface and contour diagram for the effect of molar ratio and pH value on the yield of calcium-lysine chelate

2.2.3 響應(yīng)面結(jié)果及檢驗(yàn) 通過(guò)對(duì)響應(yīng)面的曲面圖以及等高線圖的分析,Design-Expert軟件預(yù)測(cè)出的賴氨酸螯合鈣理論的最佳制備工藝條件為:反應(yīng)溫度63.4 ℃、反應(yīng)時(shí)間34.0 min、L-賴氨酸與Ca2+摩爾比2.1∶1、體系pH為8.4,其賴氨酸螯合鈣的螯合產(chǎn)率預(yù)測(cè)值為81.95%。進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),做3次重復(fù),測(cè)的賴氨酸螯合鈣的螯合產(chǎn)率為82.16%,與預(yù)測(cè)值基本相符,表明該模型方程與實(shí)際情況的擬合度較好,說(shuō)明賴氨酸螯合鈣制備的工藝條件優(yōu)化通過(guò)響應(yīng)面法是可行的。

2.3賴氨酸螯合鈣成品含鈣量的檢測(cè)

根據(jù)實(shí)驗(yàn)方法中所列出的賴氨酸螯合鈣中含鈣量的測(cè)定方法,進(jìn)行檢測(cè)實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明賴氨酸螯合鈣中含鈣量為9.58(g/100 g),按百分比計(jì)即為9.58%。

2.4紅外光譜分析

用溴化鉀作為分散劑,分別對(duì)L-賴氨酸和賴氨酸螯合鈣樣品進(jìn)行紅外光譜分析,結(jié)果如圖7和圖8所示。

圖7 L-賴氨酸的紅外掃描圖譜Fig.7 Infrared spectral analysis of L-lysine

圖8 賴氨酸螯合鈣的紅外掃描圖譜Fig.8 Infrared spectral analysis of calcium-lysine chelate

由L-賴氨酸的紅外光譜可見(jiàn),在特征區(qū),3166.82 nm-1處存在著的伸縮振動(dòng)單峰為-NH2振動(dòng)峰;在指紋區(qū),C=O的吸收峰在1626.79 nm-1處,-COO-的吸收峰在1528.18 nm-1處。以上結(jié)果證明了在L-賴氨酸中-NH2和-COOH的存在。通過(guò)比較賴氨酸螯合鈣的紅外光譜可見(jiàn),在特征區(qū),-NH2的吸收峰在形成螯合物之后發(fā)生了明顯的位移,移動(dòng)到了3415.46 nm-1,可以說(shuō)明在L-賴氨酸中的-NH2鍵發(fā)生了明顯的化學(xué)反應(yīng),其中的N原子參與了配位;在指紋區(qū),C=O的吸收峰紅移至1582.44 nm-1處,-COO-的吸收峰紅移至1453.28 nm-1處,可以表明-COOH也參與到了反應(yīng)之中[23]。發(fā)現(xiàn)-NH2和-COOH的吸收峰都發(fā)生了明顯的位移,可以得出L-賴氨酸中氨基上的N原子和羧基上的O原子均參與了反應(yīng),所得反應(yīng)產(chǎn)物確實(shí)為賴氨酸螯合鈣的結(jié)論。在賴氨酸螯合鈣的紅外圖譜中,3003.04 nm-1處的吸收峰是-OH的吸收峰,出現(xiàn)在506.02 nm-1和421.35 nm-1處出現(xiàn)了新的振動(dòng)吸收峰,說(shuō)明L-賴氨酸與Ca2+形成了Ca-N鍵和Ca-O鍵,進(jìn)一步證明了賴氨酸螯合鈣的生成[24]。有較寬的吸收峰出現(xiàn)在了3400 nm-1左右,表明螯合物中或許有水分子的存在。以上結(jié)果進(jìn)一步證明了反應(yīng)產(chǎn)物確實(shí)為賴氨酸螯合鈣。

3 結(jié)論

以廢棄的海灣扇貝殼和賴氨酸鹽酸鹽為原料制備賴氨酸螯合鈣,根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果利用響應(yīng)面分析其最優(yōu)制備工藝:反應(yīng)溫度63.4 ℃、反應(yīng)時(shí)間34.0 min、物料摩爾比2.1∶1、pH為8.4。在此條件下,螯合產(chǎn)率可達(dá)到82.16%,此時(shí)含鈣量為9.58%。通過(guò)對(duì)L-賴氨酸和賴氨酸螯合鈣進(jìn)行紅外掃描,結(jié)果表明:經(jīng)過(guò)螯合反應(yīng)之后,賴氨酸螯合鈣的氨基和羧基的特征峰都發(fā)生了明顯位移,表明L-賴氨酸中氨基和羧基都參與了化學(xué)反應(yīng),另外在指紋區(qū)出現(xiàn)的新的振動(dòng)吸收峰說(shuō)明有Ca-N鍵和Ca-O鍵的形成。紅外光譜分析結(jié)果證明了賴氨酸螯合鈣的生成,課題組接下來(lái)將研究賴氨酸螯合鈣對(duì)大鼠骨密度的影響。

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Optimizationofpreparationofcalcium-lysinechelatefrombayscallopshellbyresponsesurfacemethod

LIYun-jiao,CHENYang-yang,HOUBao-yan,HUOChao,DUJia-feng,SANGYa-xin*

(College of Food Science and Technology,Agricultural University of Hebei,Baoding 071000,China)

In order to increase utilization of waste bay scallop shell,the preparation technology of calcium-lysine chelate from scallop shell was studied. Calcium chelating calcium was prepared from scallop shell and L-lysine under certain conditions. The effects of reaction temperature,time,L-lysine and Ca2+molar ratio and pH value on chelate yield were investigated to determine reasonable preparation process. Response surface test was carried out on the basis of single factor experiment,and the chelating process was determined as follows-reaction temperature was 63.4 ℃,reaction time was 34.0 min,the molar ratio of L-lysine and Ca2+was 2.1∶1,pH value was 8.4. Under the optimum conditions,the chelate yield of product was 82.16%,and the calcium content in chelate was about 9.58%. Fourier transform infrared spectroscopy showed that calcium ions and L-lysine chelate reaction occured,formed Ca-N bond and Ca-O bond,and produced calcium-lysine chelate.

bay scallop shell;calcium-L-lysine chelate;process optimization;response surface method

2017-01-03

李云姣(1989-)，女，碩士研究生，研究方向：食品生物技術(shù)，E-mail：liyunjiao0221@163.com。

*通訊作者:桑亞新(1972-)，男，博士，教授，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品加工和食品微生物，E-mail：sangyaxin@sina.com。

河北省科技支撐計(jì)劃科研專項(xiàng)(16227109D)；國(guó)家公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(201205031)。

TS255.4

:B

:1002-0306(2017)12-0248-06

10.13386/j.issn1002-0306.2017.12.045