李思敏，梁 輝，陶美潔，戴志遠(yuǎn)，3*

（1 浙江工商大學(xué)海洋食品研究院 杭州310012 2 南京農(nóng)林大學(xué) 南京210095 3 浙江省水產(chǎn)品加工技術(shù)研究聯(lián)合重點實驗室 杭州310012）

貽貝，俗稱海虹[1]，味道可口，營養(yǎng)價值高，受到廣大百姓的青睞。除了鮮銷，貽貝大多加工成干貝或凍品，都需要蒸煮加工過程，貽貝蒸煮液也因豐富的風(fēng)味物質(zhì)[2-4]和營養(yǎng)價值[5-7]而引起廣大研究人員的重視。如羅偉[8]通過酶解、美拉德反應(yīng)等方式進一步提升貽貝蒸煮液的鮮味，將貽貝蒸煮液加工成為調(diào)味料，增加其商用價值；楊榮華等[9]提取并研究了蒸煮液的功能性多糖MJPs 系列物質(zhì)的免疫活性；Pintado 等[10]將貽貝蒸煮液作為天然發(fā)酵底物，提高檸檬酸、乳酸等的發(fā)酵效果。

然而，貽貝是一類廣泛分布、游動性低的海洋雙殼貝類，其自身對重金屬較強的富集特性[11-12]，加之環(huán)境的共同作用，可能使其體內(nèi)含有對人體不利的重金屬，尤其是對鎘、鉛[13-15]的富集。楊婷婷等[16]和程家麗等[17]對11 種常見的海洋生物進行調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)貝類對鎘等重金屬的富集能力強于魚類。除去或者降低貽貝蒸煮液中的鎘含量，不僅有利于消費者的身體健康，還能提高貽貝蒸煮液的再利用率和深度開發(fā)?？蒲腥藛T對降低食品中鎘含量的研究不斷深入。例如：Wu 等[18]在加工糙米時加入檸檬酸，達(dá)到94.28%的降鎘率；傅亞平等[19]探討乳酸菌法脫去大米粉中所含鎘的發(fā)酵工藝；梁輝[20]向貽貝蒸煮液中加入植酸或者殼聚糖，通過響應(yīng)面試驗得到減少貽貝蒸煮液中鎘的最佳工藝條件。

鐵氧體法（Ferrite method）是一種能有效除去液體中重金屬離子的方法，在溶液中投加鐵鹽（硫酸亞鐵），利用Fe（Ⅲ）的獨特空間結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)工藝條件，讓鐵鹽結(jié)合溶液里的游離態(tài)重金屬形成穩(wěn)定的不溶于水的共沉淀物，通過固液分離方法，達(dá)到除去重金屬離子的效果[21]，大多被用于工業(yè)廢水治理[22-25]、生物醫(yī)學(xué)[26-29]等方面。本文以富含營養(yǎng)價值、獨特風(fēng)味物質(zhì)的貽貝蒸煮液為試驗材料，運用鐵氧體法技術(shù)來降低蒸煮液中的重金屬鎘。通過控制反應(yīng)溫度、FeSO4添加量和溶液pH 值這3個因素，以鎘含量的減少量、蛋白質(zhì)殘留量和總糖的殘留量為判斷貽貝蒸煮液品質(zhì)的指標(biāo)，探究降鎘效果最佳，耗費較少，蒸煮液品質(zhì)較為理想的鐵氧體降鎘工藝參數(shù)，為日后減少貽貝蒸煮液中重金屬的研究提供參考，也為鐵氧體法的應(yīng)用拓寬領(lǐng)域。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

貽貝蒸煮液，浙江嵊泗華利水產(chǎn)公司。FeSO4、HNO3、H2O2、NaOH、CuSO4均為分析純級，國藥集團化學(xué)試劑有限公司；NaKC4H4O6（分析純級），西隴化工股份有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

Milli-Q 超純水儀，美國MILLIPORE 公司；PB-10 pH 計，散多利斯科學(xué)儀器有限公司；K-370 自動凱氏定氮儀，瑞士BUCHI 公司；HETTICH 420R 冷凍離心機，德國HETTICH 公司；AA-3800 石墨爐原子吸收分光光度計，上海元析儀器有限公司；MARS 微波消解儀，美國CEM 公司；SX2-2.5-10N 箱式電阻爐，上海一恒科學(xué)儀器有限公司；AR224CN 精密電子天平，美國OHAUS公司。

1.3 樣液的制備

首先稱量70 mL 蒸煮液，加入一定質(zhì)量（210，350，490 mg）的FeSO4，調(diào)節(jié)蒸煮液pH 值（8.0，9.0，10.0），其次將容器置于一定溫度（70，80，90℃）下水浴加熱，每隔5 min 充氧5 min，使其充分反應(yīng)40 min。反應(yīng)完成后，4 000 r/min 離心15 min。最后將所得上層溶液定容至100 mL，備用。

1.4 測定方法

鎘的測定：準(zhǔn)確稱取樣液 （0.5000±0.0001）g放入消解罐內(nèi)，倒入7 mL HNO3，1 mL 30%H2O2，搖晃均勻，加蓋組裝完成將消化罐放在微波消化儀中消化。待消化完畢后，在25 ℃室溫環(huán)境下靜置30 min 使其冷卻，將所得消化液移至比色管中，定容至50 mL。采用石墨爐原子吸收分光光度法測定。

蛋白質(zhì)含量采用半微量凱氏定氮法[30]測定，總糖含量采用斐林試劑法進行測定。

1.5 試驗設(shè)計和數(shù)據(jù)分析

打開SAS 軟件包，選擇其中的RSREG 程序用于試驗結(jié)果的二次響應(yīng)面的回歸分析，即由加工操作條件（自變量Xi）的試驗組合以及測得的試驗結(jié)果 （因變量Y），求出二次多項式得到最優(yōu)工藝條件。響應(yīng)面和等高線圖使用OriginPro7.5 進行繪制。

2 結(jié)果與分析

根據(jù)預(yù)試驗和相關(guān)文獻[31]～[35]選擇pH 值梯度為8.0，9.0，10.0，F(xiàn)eSO4加入量梯度為210，350，490 mg/70 mL，溫度梯度為70，80，90 ℃作為二次正交反應(yīng)的范圍。

2.1 試驗因素和試驗結(jié)果

表1為二次回歸正交組合試驗的因素編碼值，表2為試驗結(jié)果。

表1 因素編碼的水平范圍Table 1 Experimental range and levels of the independent variables

表2 響應(yīng)面試驗中鎘降低率、蛋白質(zhì)存留率和總糖存留率的結(jié)果Table 2 Experiment design used in RSM showing the values of cadmium decreased ratios，protein and total-sugar residual contents

（續(xù)表2）

從表2正交試驗結(jié)果可知，鐵氧體法降低貽貝蒸煮液中鎘含量的作用受到pH 值、FeSO4添加量和溫度的影響。一般來說，在一定的pH 值范圍內(nèi)，pH 值越低，降鎘效果越差，而蛋白質(zhì)存留率和總糖存留率越高；在一定FeSO4添加量范圍內(nèi)，F(xiàn)eSO4添加量越少，降鎘效果、蛋白質(zhì)存留率和總糖存留率越低；在一定溫度范圍內(nèi)，溫度越低，降鎘效果越差，而總糖存留率和蛋白質(zhì)存留率越高。

2.2 模型方差分析和回歸方程的確定

由表2的結(jié)果進行響應(yīng)面分析得到回歸模型的方差分析（表3）、回歸模型中的參數(shù)估計與顯著性檢驗（表4）。

從表3回歸模型的方差分析得出3 個模型的決定系數(shù)R2分別是0.9052，0.9709，0.9766（P＜0.05），說明模型的擬合檢測高度顯著；而失擬項的F 值均不顯著（P＞0.05），這說明響應(yīng)面回歸模型可以用來分析本研究的反應(yīng)效果。

將表4得到的參數(shù)帶入二次多項式Y(jié) 中得到Y(jié)1，Y2，Y3。

Y1=2043.4375-488.975X1-0.373006X2+3.711042X3+29.154167X12-0.000504X22-0.009427X32+0.0275X1X2-0.3875X1X3+0.006705X2X3

Y2=-297.01875+104.375X1+0.121012X2-1.317708X3-6.383333X12-0.000106X22+0.009354X32-0.003571X1X2-0.01125X1X3-0.000205X2X3

Y3=-326.99375+107.875X1+0.027619X2-0 .222708X3-6.458333X12-0.000030187X22+0.005542X32-0.002143X1X2-0.06375X1X3-0.000384X2X3

表3 回歸模型的方差分析Table 3 Analysis of variance in regression model

表4 回歸模型中的參數(shù)估計及顯著性檢驗Table 4 Parameter estimation and significance testin regression model

2.3 響應(yīng)面和等高線圖分析

由表3的反應(yīng)因素方差分析表明：pH 值（X1）和溫度（X3）對鎘降低率有顯著影響，由大到小依次為：溫度（X3）＞pH 值（X1）＞FeSO4添加量（X2）；pH 值（X1）對蛋白質(zhì)存留率具有顯著影響，影響由強到弱依次為：pH 值（X1）＞溫度（X3）＞FeSO4添加量（X2）；pH 值（X1）能顯著影響總糖存留率，從大到小依次為：pH 值（X1）＞溫度（X3）＞FeSO4添加量（X2）。

因此選擇pH 值（X1）和溫度（X3）作為分析的2 個變量因子。將FeSO4添加量（X2）的0 水平代進回歸方程Y1中，得到二次多項式Y(jié)11，繪制得圖1。

Y11=1851.145-479.35X1+6.057792X3+29.154167X12-0.009427X32-0.3875X1X3

選擇pH 值（X1）和溫度（X3）作為分析的2 個變量因子。將FeSO4添加量（X2）的0 水平代進回歸方程Y2中，得到二次多項式Y(jié)21，繪制得圖2。

Y21=-267.64955+103.1252X1-1.389458X3-6.383333X12+0.009354X32-0.01125X1X3

選擇pH 值（X1）和溫度（X3）作為分析的2 個變量因子。將FeSO4添加量（X2）的0 水平代進回歸方程Y3中，得到二次多項式Y(jié)31，繪制得圖3。

Y31=-313.629193+107.125X1-0.357108X3-6.458333X12+0.005542X32-0.06375X1X3

由圖1可知，當(dāng)pH 值和溫度上升時，鎘降低率明顯增加。由圖2和圖3可知，圖型均為鞍形圖，pH 值在8 附近，蛋白質(zhì)和總糖存留率達(dá)到最大，而溫度的適用范圍較廣。

2.4 綜合評定確定最佳加工條件

由于本試驗以鎘含量超過0.1 mg/kg 的貽貝蒸煮汁為研究對象，并且在加工的同時主要影響蒸煮液風(fēng)味的因素是多糖和蛋白質(zhì)，故綜合考慮選擇pH 值為8.0。溫度對鎘降低率的作用強度從圖1可知，故將溫度設(shè)定為90 ℃，帶入Y1的方程：Y1=-0.000504X22+0.450444X2-23.8607，由Y1′=0.450444-0.001008X2，求得FeSO4添加量為447 mg/70 mL。因此當(dāng)pH 值為8.0，溫度為90 ℃，F(xiàn)eSO4添加量為447 mg/70 mL 時，求得：鎘降低率Y1=76.8%，蛋白質(zhì)存留率Y2=90.4%，總糖存留率Y3=96.9%。為了驗證響應(yīng)面分析的準(zhǔn)確性和可靠性，根據(jù)分析結(jié)果做3 次平行驗證試驗，當(dāng)溶液pH 值為8.0，反應(yīng)溫度為90 ℃，F(xiàn)eSO4添加量為447 mg/70 mL 時，經(jīng)鐵氧體法處理后測得貽貝蒸煮液鎘降低率Y1=75.4%，蛋白質(zhì)存留率Y2=89.0%，總糖存留率Y3=95.2%，與響應(yīng)面分析所得的理論數(shù)據(jù)相接近，因此響應(yīng)面分析所得結(jié)論可行有效。

圖1 pH 值和溫度的鎘降低率響應(yīng)面和等高線圖Fig.1 Response surface and contour plots for the cadmium reduced ratio of pH value and temperature

圖2 pH 值和溫度的蛋白質(zhì)存留率響應(yīng)面和等高線圖Fig.2 Response surface and contour plots for the protein residual ratio of pH value and temperature

圖3 pH 值和溫度的總糖存留率響應(yīng)面和等高線圖Fig.3 Response surface and contour plots for the total-sugar residual ratio of pH value and temperature

3 結(jié)論

本試驗采用鐵氧體法降低貽貝蒸煮液中含有的超量重金屬鎘，調(diào)節(jié)溶液的pH 值、反應(yīng)溫度、FeSO4添加量這3 個因素，以鎘含量的減少量、蛋白質(zhì)殘留量和總糖的殘留量為判斷指標(biāo)，通過二次回歸正交組合試驗，對鐵氧體法減少貽貝蒸煮液中重金屬鎘的作用和工藝條件進行探究。試驗結(jié)果表明，在降低鎘的效果方面，pH 值和溫度的影響要顯著大于FeSO4添加量，對于總糖存留率與蛋白質(zhì)存留率來說，pH 值是顯著影響因素。經(jīng)過SAS 的響應(yīng)面分析并驗證得到，當(dāng)溶液pH 值為8.0，反應(yīng)溫度為90 ℃，F(xiàn)eSO4添加量為447 mg/70 mL 時，鐵氧體法技術(shù)能有效降低貽貝蒸煮液中重金屬鎘的含量。本試驗采用鐵氧體法降低貽貝蒸煮液的鎘含量，不僅提高貽貝蒸煮液的副產(chǎn)物利用價值，開拓了銷售通路，為降低水產(chǎn)品及其副產(chǎn)物中的重金屬超標(biāo)提供可行的思路和方法。