海燕酸脫除液中各元素含量的分析

張琳琳，汪秋寬，秦振中，和樹倩，任丹丹，孫語

(大連海洋大學遼寧省水產(chǎn)品加工及綜合利用重點實驗室，遼寧大連116023)

海燕Asterina pectinifera屬海星綱、有棘目、海燕科［1］，其廣泛分布于黃海、渤海一帶，是一種很常見的海星。海星屬海洋棘皮動物，資源豐富，種類繁多，現(xiàn)存1 500多種，在中國有100多種［2］。海星的體壁厚，韌性極強，含有豐富的膠原蛋白與微量元素［3-5］。近年來，對海星膠原蛋白的提取已逐漸展開［6］。海星體壁中含有大量的微量元素，但在海星膠原蛋白提取過程中灰質(zhì)脫除液卻被丟棄，同時也使環(huán)境受到了污染。海星棘皮中含有10余種動物必需的微量元素及生物活性物質(zhì)，有助于動物的生長發(fā)育。徐均望等［7-8］研究了將海星棘皮作為餌料添加成分用于鮑和牙鲆的養(yǎng)殖。

制備膠原蛋白大多采用0.4 mol/L鹽酸來脫除灰質(zhì)［9］。本研究中，作者分別采用鹽酸和乙酸脫除海燕體壁中的灰質(zhì)，分析了用乙酸脫除海燕灰質(zhì)的最優(yōu)條件，比較兩種灰質(zhì)脫除液中各元素的含量，旨在為充分利用灰質(zhì)脫除液中的微量元素，開發(fā)含多種微量元素的海燕保健產(chǎn)品，提升海燕的綜合利用價值提供參考資料。

1 材料與方法

1.1 材料

新鮮海燕由大連獐子島漁業(yè)集團提供。濃鹽酸、乙酸、硝酸、高氯酸均為分析純。

主要儀器有高速萬能粉碎機、LD5-2A低速離心機、722S分光光度計、AFG型原子吸收分光光度計。

1.2 方法

1.2.1 海燕原料的預處理 將新鮮海燕去內(nèi)臟，沖洗干凈，冷凍。將冷凍后的海燕置于真空冷凍干燥機中進行冷凍干燥，干燥后用粉碎機將海燕粉碎，裝袋，備用。

1.2.2 海燕體壁灰質(zhì)脫除液的制備

1)鹽酸灰質(zhì)脫除液的制備。精確稱取9份同等質(zhì)量的海燕粉于大燒杯中，分別加入20倍的鹽酸 (0.4 mol/L)，同時不斷地攪拌。之后每隔半小時攪拌一次，24 h后更換一次鹽酸，共更換3次。收集鹽酸灰質(zhì)脫除液，離心，取上清液備用。

2)乙酸灰質(zhì)脫除液的制備。以乙酸濃度、浸泡時間、乙酸添加量為試驗因素進行海燕體壁灰質(zhì)脫除的正交試驗。將乙酸按一定的比例加入到海燕粉中，同時不斷地攪拌，隨后操作過程與鹽酸灰質(zhì)脫除液的制備相同。檢測海燕體壁灰質(zhì)脫除液中各元素的含量，根據(jù)各元素脫除的效果優(yōu)選正交試驗參數(shù)，并與鹽酸灰質(zhì)脫除液進行比較。

1.2.3 各元素含量的測定 依據(jù)GB/T 5009.92-2003、GB/T 5009.90-2003，采用原子吸收分光光度法測定鈣、鎂、錳的含量;依據(jù)GB/T 5009.15-2003、GB/T 5009.123-2003，采用原子吸收石墨爐法測定鎘、鉻的含量;依據(jù)GB/T 5009.93-2003、GB/T 5009.11-2003，采用氫化物原子熒光光譜法測定硒、砷的含量;依據(jù)GB/T 5009.14-2003中的方法測定鋅的含量。

采用鄰氮二菲分光光度法測定鐵的含量［10］。以吸光度為縱坐標，鐵含量為橫坐標作圖，繪制鐵標準曲線。待測溶液中鐵含量的測定:吸取待測鐵溶液5.0 mL放入容量瓶中，加入體積分數(shù)為10%的鹽酸羥胺1.0 mL，搖勻，2 min后加入體積分數(shù)為0.15%的鄰二氮菲溶液2.0 mL，1 mol/L的NaAc 5 mL，再用水稀釋至刻度，搖勻，測定其吸光度。根據(jù)所測吸光度在鐵標準曲線上找出對應的鐵含量，并計算出待測溶液中的鐵含量。鐵含量的計算公式為

ρ(Fe)(μg/mL)=標準曲線上求得的濃度(μg/mL) ×試液稀釋倍數(shù)。

2 結(jié)果與討論

2.1 鹽酸灰質(zhì)脫除液中各元素的含量

根據(jù)對鹽酸灰質(zhì)脫除液中各元素的測定結(jié)果，各元素含量依次為鈣＞鎂＞鋅＞鐵＞錳＞砷＞鉻＞鎘＞硒，其中鈣、鎂等元素含量豐富，鈣含量高達9.34 mg/mL，鎂含量高達 0.42 mg/mL。此外，錳、鋅、鐵、硒等微量元素含量也較高，分別為4.00、12.10、4.47、0.048 μg/mL。鹽酸灰質(zhì)脫除液中還含有鎘、鉻、總砷等重金屬元素，分別為0.080、0.430、0.509 μg/mL，其中鎘與鉻的含量未超過參考限值，總砷的含量較高，需要在綜合利用過程中脫除。

2.2 乙酸灰質(zhì)脫除液中各元素的含量

對乙酸濃度、浸泡時間、乙酸添加量3個因素進行L9(34)的正交試驗，試驗因素及水平見表1，試驗設計方案及試驗結(jié)果見表2。

從表2可見，9個試驗組中第4號試驗組的鈣、鎂含量最高，分別為10.53、0.44 mg/mL，在此組試驗條件下，錳、鋅、鐵、硒等微量元素的含量分別為 4.37、2.98、7.50、0.033 μg/mL，鎘、鉻、砷的含量分別為0.075、0.02、0.879 μg/mL。與鹽酸灰質(zhì)脫除液中各元素的含量相比，乙酸灰質(zhì)脫除液中除鋅、硒含量較低外，鈣、鎂、錳、鐵元素的含量均較高;在重金屬元素中，鎘和鉻的含量較低，而總砷的含量較高。這說明利用乙酸脫除灰質(zhì)法能提高海燕中各種微量元素的含量。用乙酸來替代鹽酸脫除海燕體壁中的灰質(zhì)，有利于后期海燕膠原蛋白的制備及海燕的綜合利用。

表1 正交試驗因素水平表Tab.1 Factors and levels in orthogonal test

表2 用乙酸脫除灰質(zhì)的正交試驗設計方案及試驗結(jié)果Tab.2 Results and design of the orthogonal test for removal the ash content by acetic acid μg/mL

對表2進行極差分析，分析結(jié)果及制備乙酸灰質(zhì)脫除液中各元素的最佳優(yōu)化條件見表3。鑒于海燕棘皮中灰分含量占其干重的42%［11］，而灰質(zhì)成分中又以鈣、鎂的含量為主，所以本研究中確定制備乙酸灰質(zhì)脫除液的最優(yōu)條件為:乙酸濃度0.6 mol/L，浸泡時間為3 d，乙酸添加量為海燕粉的15倍。

表3 各元素的正交優(yōu)化結(jié)果Tab.3 The optimal conditions of each element

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