乳酸鈣的純化工藝及對腌菜品質(zhì)的影響

龔恕 闕斐

摘要：以自制乳酸鈣為原料，優(yōu)化了乳酸鈣純化工藝條件并研究了其在腌菜中的應(yīng)用。結(jié)果表明，在室溫下以無水乙醇為洗脫劑進(jìn)行純化時，乳酸鈣最佳純化條件為固液比1∶3（g∶mL）、洗脫時間30 min、洗脫3次，在此條件下，乳酸鈣的純度可達(dá)93.9%；當(dāng)乳酸鈣的添加量為0.07%時能明顯增強(qiáng)腌制蘿卜的脆性，但添加量對蘿卜的硬度及柔軟度影響不明顯，同時乳酸鈣的添加對鹽的滲透起到了抑制作用，降低了腌蘿卜的鹽含量。

關(guān)鍵詞：乳酸鈣；純化；腌菜；脆度；硬度；鹽含量

中圖分類號：TS202.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）11-2702-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.11.038

The Purification Process of Calcium Lactate and Application on the Pickles

GONG Shu，QUE Fei

（Department of Application Engineering， Zhejiang Economic and Trade Polytechnic，Hangzhou 310018， China）

Abstract：Using self-made calcium lactate as raw materials，the purification process of calcium lactate was optimized and its application in the pickles was studied. The results showed that，the best purification conditions for calcium lactate were solid-liquid ratio 1∶3，elution time 30 min， and elution times 3，when using anhydrous ethanol as eluent at room temperature，and the purity of calcium lactate was 93.9% accordingly.The calcium lactate content at 0.07% could significantly enhance the brittleness of pickled radish，but could not influence the hardness and softness similarly，meanwhile，the penetration of salt was restrained by adding calcium lactate，and the salt content of pickled radish was reduced.

Key words：calcium lactate；purification；pickles；crispness；hardness；content of salt

隨著人民生活水平的提高和保健意識的增強(qiáng)，缺鈣和補(bǔ)鈣的問題己越來越受到關(guān)注。乳酸鈣因其具有鈣含量高、溶解度較大、吸收率高、安全性高、價格合理等優(yōu)點而備受關(guān)注。乳酸鈣是一種安全的食品添加劑、穩(wěn)定劑及增稠劑等，其鈣離子能在磷脂分子間形成結(jié)構(gòu)橋，將磷脂分子聯(lián)結(jié)起來，進(jìn)而穩(wěn)定膜結(jié)構(gòu)。同時鈣離子還能與植物細(xì)胞的膜蛋白質(zhì)結(jié)合，降低細(xì)胞膜的滲透性，防止細(xì)胞內(nèi)含物外滲。乳酸鈣替代氯化鈉能顯著提高鴨肉干產(chǎn)品的硬度、咀嚼性、亮度和黃度，并顯著降低鴨肉干的水分活度（P<0.05），有利于延長產(chǎn)品的貨架期[1]。乳酸鈣還可以有效降低鮮切果蔬呼吸強(qiáng)度，抑制腐爛的發(fā)生，保持總酚含量及酶活性，提高切塊硬度[2]。乳酸鈣能與果膠和海藻酸等聚糖醛酸反應(yīng)生成橋架膠體結(jié)構(gòu)，作為凝膠劑提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性，降低固化物的損失，作為固化劑和增脆劑用于水果、蔬菜、腌菜的加工和保存，起到保持性狀、增脆的功能，在蔬菜加工中改善口感[3]。乳酸鈣還能降低產(chǎn)品中水的活度、乳酸根離子能進(jìn)入到細(xì)胞內(nèi)部抑制和破壞微生物的新陳代謝，達(dá)到抑菌、延長產(chǎn)品貨假期的目的[4-7]。

利用蛋殼制備的乳酸鈣中的主要雜質(zhì)是蛋白質(zhì)、還原糖、重金屬。目前乳酸鈣純化方法主要有雙水相萃取法、超臨界CO2絡(luò)合萃取法、溶劑萃取法、膜分離純化以及乙醇洗脫法。在PEG-K2HPO4/ KH2PO4形成的雙水相體系中，乳酸鈣純度達(dá)70%～90%[8]。但乳酸鈣溶于水，因此雙水相萃取精制乳酸鈣的損失率較高。超臨界CO2絡(luò)合萃取法是離子型表面活性劑二（2-乙基己基）丁二酸酯磺酸鈉/十六烷基三甲基溴化銨（AOT/CTAB）混合反膠團(tuán)體系，AOT是應(yīng)用最廣泛的一種陰離子表面活性劑，其應(yīng)用于超臨界CO2反膠團(tuán)體系中來萃取蛋白質(zhì)也取得了一定的效果[9-11]。膜分離純化是依據(jù)料液的性能和分子質(zhì)量的大小以及實際需求，選擇不同結(jié)構(gòu)和不同孔徑的膜元件進(jìn)行分級分離及濃縮，即采用管式膜去除不溶性雜質(zhì)，采用卷氏膜去除可溶性雜質(zhì)并進(jìn)行分離及濃縮[12]。無水乙醇洗脫法，即加入適量無水乙醇洗滌反應(yīng)生成的乳酸鈣晶體，除去未反應(yīng)的乳酸及表面附著的其他殘留物，將醇洗后的乳酸鈣置于電熱鼓風(fēng)干燥箱采用低溫靜態(tài)干燥，干燥溫度不高于80 ℃，干燥8～12 h，當(dāng)乳酸鈣加熱減量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%～20%時，即可粉碎、過篩、包裝得白色粉末狀乳酸鈣成品[13]。該法具有易操作，成本低等特點。因此，本試驗利用無水乙醇對以鴨蛋殼為原料制備的乳酸鈣進(jìn)行純化，同時研究了乳酸鈣對腌菜品質(zhì)的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

材料：乳酸鈣為實驗室自制，白蘿卜購于中百超市，鹽酸、氫氧化鈉、氯化鈉、鈣試劑羧酸鈉鹽、乙二胺四乙酸二鈉、碳酸鈣、硫酸鎂、鉻酸鉀、百里香酚藍(lán)、硝酸銀、無水乙醇均為分析純，為國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司產(chǎn)品。

儀器：TA-XT Plus物性測試儀（英國Stable Micro System公司），電子天平（賽多利斯科學(xué)儀器有限公司），鼓風(fēng)干燥機(jī)（重慶實驗儀器設(shè)備廠），電磁爐（廣州唯利安西廚設(shè)備制造有限公司），數(shù)顯恒溫磁力攪拌器（常州國華電器有限公司），BT255型分析天平（德國Sartorious）。

1.2 試驗方法

1.2.1 單因素試驗 固液比[乳酸鈣質(zhì)量（g）與無水乙醇體積（mL）的比]選擇1∶2、1∶3、1∶4、1∶5、1∶6，洗脫時間選擇10、15、20、25、30、35 min，洗脫次數(shù)選擇1、2、3、4、5次，分別研究固液比、洗脫時間和洗脫次數(shù)對乳酸鈣純化效果的影響。

1.2.2 正交試驗 根據(jù)單因素試驗結(jié)果，設(shè)計3因素3水平正交試驗，因素與水平見表1。

1.2.3 乳酸鈣含量的測定 精確稱取0.300 0 g試樣，溶于2 mL鹽酸溶液（即取2 mL的濃鹽酸加4 mL的去離子水）至全部溶解，加50 mL去離子水，加10 mL乙二胺四乙酸二鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液并不斷攪拌，再加入5 mL 10% 氫氧化鈉溶液和0.1 g鈣試劑羧酸鈉鹽指示劑，繼續(xù)用乙二胺四乙酸二鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至藍(lán)色為終點。同時作空白試驗。然后計算樣品中乳酸鈣純度，計算公式：

W=■×100%

式中，W為乳酸鈣純度，%；V為乙二胺四乙酸二鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積，mL；c為乙二胺四乙酸二鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液濃度，mol/L；m為試驗材料的質(zhì)量，g；M為乳酸鈣的摩爾質(zhì)量，g/mol（M=218.2）。取兩次平行測定結(jié)果的算術(shù)平均值為測定結(jié)果，兩次平行測定結(jié)果的絕對差值不大于0.3%。

1.2.4 腌菜的腌制工藝 新鮮無損傷的蘿卜去須根，洗凈后切成50 mm×20 mm×20 mm的長條狀，放入缸內(nèi)，分別加入一定體積的鹽水（鹽水濃度為200 g/L）和一定量的乳酸鈣后將缸放在陰涼處腌制即可，乳酸鈣添加量分別設(shè)置為0、0.01%、0.03%、0.05%、0.07%和0.09%，每組試驗設(shè)置2個重復(fù)。

1.2.5 腌菜鹽含量的測定 用濾紙吸干樣品表面水分，將表面附鹽雜質(zhì)去除干凈，搗碎混勻，或剪成5 mm×5 mm以下的小塊，混合均勻。稱取10.00 g樣品于250 mL燒杯中，加150 mL水，加熱煮沸，自然放冷后，將液體轉(zhuǎn)入250 mL容量瓶中，然后將殘渣用50 mL水沖洗3次，洗液合并于同一容量瓶中，放冷，用水稀釋至刻度備用。

取制備的樣品液適量（含氯化鈉50～100 mg，含量低的樣品可采用全量分析），置于250 mL三角瓶中，加水至約100 mL（必要時，加2～3滴百里香酚藍(lán)指示劑），用0.1 mol/L鹽酸或0.1 mol/L氫氧化鈉滴定至剛顯淡藍(lán)色（pH 6.5～10.5），加0.5 mL10%鉻酸鉀指示劑，用0.1 mol/L的硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)液滴定至剛顯磚紅色為終點，同時設(shè)一空白對照。樣品中鹽分含量計算公式：

X=■×100%

式中，X為樣品中鹽分含量（以NaCl計），%；V為滴定樣品所用硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)液的體積，mL；V0為滴定空白所用硝酸銀的體積，mL；V1為滴定移取濾液的體積，mL；V2為樣品處理后的總體積，mL；c為硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)液的濃度，mol/L；m為稱取樣品的質(zhì)量，g； 0.058 45為與1mL 1 mol/L硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)液相當(dāng)?shù)穆然c的質(zhì)量，g。

1.2.6 腌菜質(zhì)構(gòu)的測定 測試模式：阻力測試；測量探頭：下壓探頭P/2；測試前速度2 mm/s；測試速度1 mm/s；測試后速度10 mm/s；應(yīng)變位移10%；引發(fā)力5 g；引發(fā)類型自動；獲取速率200 PPS。每個數(shù)據(jù)取5次測定結(jié)果的平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗結(jié)果

2.1.1 固液比對乳酸鈣純化效果的影響 在洗脫時間20 min，洗脫3次的情況下，考察固液比對乳酸鈣純化效果的影響，結(jié)果見圖1。由圖1可知，乳酸鈣純度隨著固液比的增大而提高，達(dá)到一定值后純度趨向穩(wěn)定。這可能是因為乳酸和無水乙醇的反應(yīng)屬多相反應(yīng)體系，既有固相又有液相，且純化后的乳酸鈣易溶于水進(jìn)入液相。液固比太小會導(dǎo)致反應(yīng)產(chǎn)物乳酸鈣的濃度太大，使反應(yīng)體系的溶液易達(dá)到飽和，不利于乳酸鈣的純化。

2.1.2 洗脫時間對乳酸鈣純化效果的影響 在固液比為1∶4，洗脫3次的情況下，考察洗脫時間對乳酸鈣純化效果的影響，結(jié)果見圖2。由圖2可知，乳酸鈣的純度隨著洗脫時間的延長而提高，25 min時達(dá)到峰值，隨后隨時間的延長乳酸鈣純度開始下降。這是因為除去乳酸鈣中的雜質(zhì)（重金屬、還原糖以及蛋白質(zhì)）需要一定時間，之后再繼續(xù)延長洗脫時間，易造成乳酸鈣溶解于水而流失。

2.1.3 洗脫次數(shù)對乳酸鈣純化效果的的影響 在固液比為1∶4，洗脫20 min的情況下，考察洗脫次數(shù)對乳酸鈣純化效果的影響，結(jié)果見圖3。由圖3可知，乳酸鈣的純度隨著洗脫次數(shù)的的增加而提高，達(dá)到一定值后趨于穩(wěn)定。這可能是由于洗脫次數(shù)太少乳酸鈣中雜質(zhì)難以去除，因此增加乳酸鈣的洗脫次數(shù)有利于乳酸鈣的純化，洗脫一定次數(shù)后乳酸鈣純度達(dá)到平衡。

2.2 正交試驗結(jié)果

在單因素試驗基礎(chǔ)上設(shè)計3因素3水平正交試驗進(jìn)一步優(yōu)化乳酸鈣純化條件，正交試驗結(jié)果見表2。由表2的極差分析得出，3個因素對乳酸鈣純度影響的主次順序依次為A、C、B，即3個因素中，固液比是主要影響因素，洗脫次數(shù)次之，洗脫時間影響最小。A1B3C3純化工藝條件最佳，即固液比1∶3、洗脫時間30 min、洗脫3次，在此條件下，乳酸鈣純度達(dá)到93.9%。

2.3 乳酸鈣對腌菜腌制的影響

2.3.1 對腌菜鹽滲透的影響 Ca2+能減輕鹽害，對其作用機(jī)理的認(rèn)識可歸納為：改變膜脂組分，降低不飽和脂肪酸指數(shù)；降低膜脂過氧化作用；提高SOD活性；增強(qiáng)ATP酶活性和改善離子運輸不平衡狀態(tài)；降低細(xì)胞內(nèi)Na+、Cl-含量和K+的外滲，抑制Na+、Mg2+的吸收[2]。由圖4可知，一定含量的乳酸鈣起到抑制食鹽滲透的作用，尤其是乳酸鈣添加量為0.09%時，腌制10 d的蘿卜鹽含量由不添加乳酸鈣的10.07%降至添加后的7.72%。

2.3.2 對腌菜脆度的影響 樣品在壓縮過程中并不一定都產(chǎn)生破裂，在第一次壓縮過程中若是產(chǎn)生破裂現(xiàn)象，曲線中出現(xiàn)一個明顯的峰值，此峰值就定義為脆性。用正峰數(shù)表示脆度，正峰數(shù)越多，脆性越好。由圖5可知，腌制時間越長蘿卜的脆度越低，隨乳酸鈣添加量的增加蘿卜的脆度先增加后降低，添加量在0.07%時蘿卜的脆度最大。腌菜脆性主要與蔬菜細(xì)胞膨壓變化、細(xì)胞壁中原果膠的變化以及蔬菜的組織結(jié)構(gòu)相關(guān)。在腌制過程中隨著時間的延長，蘿卜處于高濃度的食鹽溶液中，食鹽溶液有較高的滲透壓使細(xì)胞組織脫水，液泡體積收縮。原生質(zhì)也隨著液泡的縮小而收縮，致使細(xì)胞壁與原生質(zhì)層之間產(chǎn)生空隙，細(xì)胞膨壓下降，蘿卜萎蔫，脆性降低。當(dāng)蔬菜被腌制后，由于Na+的置換而除去了原果膠中起交連作用的Ca2+和Mg2+，加上原果膠酶的作用，就導(dǎo)致了原果膠與半纖維素結(jié)合和原果膠的降解，生成水溶性果膠。隨著腌制時間延長，水溶性果膠的含量不斷增加，這樣就會導(dǎo)致腌菜的脆度下降。

2.3.3 對腌菜硬度的影響 硬度是指樣品第一次穿沖時達(dá)到一定變性時所需的壓力峰值。多數(shù)食品的硬度值出現(xiàn)在最大變形處，有些食品壓縮到最大變形處并不出現(xiàn)應(yīng)力峰。所測正向峰值力越大，硬度越大。由圖6可知，隨乳酸鈣添加量的增加蘿卜的硬度略有降低，可見乳酸鈣可以降低蘿卜的硬度。此外，隨著腌制時間延長，蘿卜的硬度也有所降低。這是因為蔬菜腌制時，Na+的滲透和取代作用是腌菜硬度下降的一個原因，Na+取代了原果膠中起交連作用的Ca2+和Mg2+，原果膠與半纖維素結(jié)合和原果膠的降解導(dǎo)致硬度降低。蔬菜腌制品的硬度與六偏磷酸鹽溶性果膠（HPP）、酸溶性果膠（HCP）和堿溶性果膠（SSP）的含量成正比，隨著腌制時間延長，水溶性果膠的含量不斷增加，原果膠成分中的HPP、HCP和SSP的含量減少，因此，隨腌制時間的延長蔬菜腌制品出現(xiàn)軟爛[14]。

2.3.4 對腌菜柔軟度的影響 柔軟度是指樣品經(jīng)過第一次壓縮以后能夠再恢復(fù)的程度。兩次壓縮測試之間的停隔時間對彈性的測定很重要，停隔時間越長，恢復(fù)的高度越大。柔軟度是用第二次壓縮中所檢測到的樣品恢復(fù)高度和第一次的壓縮變形量的比值來表示。由圖7可知，隨乳酸鈣添加量的增加腌菜柔軟度略有降低，可見乳酸鈣可以降低蘿卜的柔軟度，乳酸鈣添加量較低（0.01%）時，腌制時間越長，柔軟度越低。腌制時間越短，蘿卜的柔軟度隨乳酸鈣的添加量變化越大，當(dāng)腌制時間為35 d時蘿卜的柔軟度受乳酸鈣添加量的影響不大，柔軟度趨向穩(wěn)定?？赡苁翘}卜被腌制后總果膠含量明顯降低，其中水溶性果膠組分增加，六偏磷酸鈉溶解性果膠組分下降，原果膠經(jīng)原果膠酶水解變成水溶性果膠使蔬菜脆性下降質(zhì)地變軟，水溶性果膠再經(jīng)果膠酶水解變成果膠酸，使細(xì)胞失去黏著力導(dǎo)致蔬菜組織軟爛，從而柔軟性降低。

3 結(jié)論

采用無水乙醇洗脫法對自制的乳酸鈣進(jìn)行純化，對乙醇洗脫過程中固液比、洗脫時間、洗脫次數(shù)3個因素進(jìn)行了單因素試驗。在單因素試驗的基礎(chǔ)上，確立了3因素3水平正交試驗。正交試驗結(jié)果表明，無水乙醇洗脫純化乳酸鈣的最優(yōu)條件為固液比1∶3、洗脫時間30 min、洗脫3次，此時乳酸鈣純度可達(dá)93.9%。

采用0.01%、0.03%、0.05%、0.07%、0.09% 5種不同添加量的乳酸鈣處理腌制的蘿卜，研究其在室溫下腌制蘿卜的脆度、硬度、柔軟性以及鹽含量變化。結(jié)果表明，腌制時間越長蘿卜的脆度越低，隨乳酸鈣添加量的增加蘿卜的脆度先增加后降低，添加量為0.07%時，蘿卜的脆度最大；隨著乳酸鈣添加量的增加蘿卜的硬度及柔軟度有所降低，但變化不明顯。由此可見，乳酸鈣作為增脆劑在蘿卜的腌制過程中起到增脆的作用，一定量的乳酸鈣對鹽的滲透起到了抑制作用，降低了腌蘿卜的鹽含量，提高了腌制蘿卜的品質(zhì)。

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