魷魚墨黑色素吸附Ca2+的活性研究

胡夢云,俞群娣,王丹群,何曉露,邱夢媛， 張朝陽，陳美玉

(浙江海洋學院食品與醫(yī)藥學院，浙江舟山 316022)

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魷魚墨黑色素吸附Ca2+的活性研究

胡夢云,俞群娣*,王丹群,何曉露,邱夢媛， 張朝陽，陳美玉

(浙江海洋學院食品與醫(yī)藥學院，浙江舟山 316022)

摘要[目的]為魷魚墨在飼料、保健品等領域的應用提供理論依據(jù)。采用高速離心法精制的魷魚墨黑色素與Ca2+作用，探究酸度、溫度、時間、黑色素添加量、Ca2+濃度及鹽度等因素對魷魚墨黑色素吸附Ca2+的影響。[結果]當pH為4、溫度為40 ℃、黑色素添加量為0.02 g、吸附時間為10 h時，魷魚墨黑色素對鈣的吸附量最大，達到65%。不同濃度的氯化鈉和氯化鎂對黑色素吸附Ca2+的影響較小，氯化鐵對黑色素吸附鈣的影響很大，隨著氯化鐵濃度的增大，吸附量急劇增加。[結論]魷魚墨黑色素對Ca2+的吸附能力并不理想，吸附量也不多。

關鍵詞魷魚墨；黑色素；Ca2+；吸附；活性

Activity Research of Ca2+Absorption by Squid Melanin

HU Meng-yun,YU Qun-di*,WANG Dan-qun et al (School of Food and Pharmacy,Zhejiang Ocean University,Zhoushan,Zhejiang 316022)

Abstract[Objective] To provide theoretical foundation for the application of squid melanin in feed,health care products and other fields.[Method]After high-speed centrifugation,squid melanin was used to absorb Ca2+.Factors affecting the Ca2+absorption by squid melanin were researched,such as pH value,temperature,time,salinity,squid melanin quantity and Ca2+concentration.[Result] Absorption rate of squid melanin to Ca2+was the maximum (65%) under the conditions of pH 4,40 ℃ temperature,0.02 g melanin dosage,and 10 h absorption time.Different concentrations of sodium chloride and magnesium chloride had relatively small effects on Ca2+absorption by squid melanin,but ferric chloride showed great impacts.With the increase of ferric chloride concentration,the adsorbing capacity enhanced sharply.[Conclusion] Adsorption capacity of squid melanin to Ca2+is not ideal.

Key wordsSquid ink; Melanin; Ca2+; Absorption; Activity

魷魚墨約占魷魚體重的1.3%，是魷魚加工副產物之一[1]。魷魚墨不僅具有止血、抗腫瘤、抗氧化等功能[2，3]，而且具有較強的陽離子吸附特性[4-5]。目前，研究魷魚墨黑色素對金屬陽離子的吸附已成為熱點。國內陳士國等對魷魚墨黑色素吸附Fe3+的活性進行研究[6]。魯婷婷等[7]研究了魷魚墨黑色素對Pb2+和Cr6+吸附的影響等，但對Ca2+的吸附的研究尚未見報道。筆者以魷魚墨黑色素為材料，研究其吸附Ca2+的活性影響因素，以期為魷魚墨在飼料、保健品等領域的應用提供理論依據(jù)，提高魷魚加工過程中廢棄物的綜合利用率。

1材料與方法

1.1材料魷魚墨購于舟山興業(yè)漁業(yè)公司。

1.2儀器島津AA-7000型原子吸收分光光度計；傅立葉紅外光譜儀(Nicilet6700 FTIR)。

1.3方法

1.3.1魷魚墨黑色素的制備。采用高速離心法[8]制備魷魚墨黑色素。

1.3.2原子吸收法測定Ca2+含量。

1.3.2.1標準Ca2+溶液配制(25 mg/mL)：稱取25 g CaCO3于100 mL的燒杯中，滴加6 moL/L的優(yōu)級純HCl至CaCO3恰好溶解，然后轉移至1000 mL的容量瓶中，稀釋，定容，備用。

1.3.2.2原子吸收法測定Ca2+含量。分別移取1.00、2.00、3.00、4.00、5.00 mL上述標準Ca2+溶液于50mL容量瓶中，用超純水稀釋至刻度，得到一系列不同濃度的標準Ca2+工作溶液，用超純水作為參比，使用原子吸收法測定其吸光度A，以吸光度A為縱坐標，以Ca2+的濃度為橫坐標，繪制標準工作曲線，得到標準工作曲線方程：y=0.055 6x+0.045 2，相關系數(shù)r為0.998 8。

1.3.4不同因素對魷魚墨黑色素吸附Ca2+的影響。

1.3.4.1pH對魷魚墨黑色素吸附Ca2+的影響。移取10mmol/LCa2+5.0mL置于25mL的容量瓶中，加入0.02g魷魚墨黑色素，用鹽酸和氫氧化鈉調節(jié)溶液pH為1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0，充氮氣避光放置搖床(54r/min)振蕩吸附24h。取出后離心,取上清液2.5mL稀釋40倍，按照“1.3.2”中方法測定其Ca2+濃度。離心后的沉淀經(jīng)酸硝化后定容至100mL,同樣按照“1.3.2”中方法測定其Ca2+濃度。

1.3.4.2溫度對魷魚墨黑色素吸附Ca2+的影響。移取10mmol/LCa2+5.0mL于25mL的容量瓶中，加入魷魚墨黑色素0.2g，調節(jié)pH為4.0，分別在0、10、20、30、40 ℃溫度下，充氮氣避光放置搖床振蕩吸附24h，次日取出后離心，取上清液2.5mL稀釋至100mL，按照“1.3.2”中測定其Ca2+濃度。

1.3.4.3時間對魷魚墨黑色素吸附Ca2+的影響。移取10mmol/LCa2+5.0mL于25mL的容量瓶中，然后加入魷魚墨黑色素0.02g，調節(jié)pH4.0，充氮氣避光放置搖床，于40 ℃下分別振蕩吸附15min、30min、1h、3h、5h、10h、18h、24h,取出后離心，取上清液2.5mL稀釋至100mL，按照“1.3.2”中方法測定其Ca2+濃度。

1.3.4.4黑色素添加量對吸附Ca2+的影響。移取10 mmol/L Ca2+5.0 mL置于25 mL的容量瓶中，分別加入5、10、15、20、30 mg的魷魚墨色素，調節(jié)溶液pH為4.0，充氮氣避光放置搖床40 ℃下振蕩吸附24 h，次日取出，離心后取上清液2.5 mL稀釋至100 mL，按照“1.3.2”中方法測定其Ca2+濃度。

1.3.4.5Ca2+濃度對魷魚墨黑色素吸附Ca2+的影響。分別移取2、5、10、12、14、16 mmol/L的Ca2+溶液5.0 mL置于25 mL容量瓶中，各加入0.02 g的魷魚墨黑色素，調節(jié)pH為4.0，充氮氣40 ℃下放置搖床避光振蕩吸附24 h，離心取上清液2.5 mL稀釋至100 mL，按照“1.3.2”中方法測定其Ca2+濃度。

1.3.4.6不同濃度的鹽對魷魚墨黑色素吸附Ca2+的影響。配制不同濃度NaCl(1%、3%、5%)、MgCl2(1%、3%、5%)和FeCl3(1%、3%、5%)鹽溶液。取5 mmol/L Ca2+溶液2.5 mL和2.5 mL上述不同濃度的各種鹽溶液混合，再分別加入魷魚墨黑色素0.02 g,調節(jié)pH為4.0，充氮氣40 ℃放置搖床避光振蕩吸附24 h，離心取上清液2.5 mL稀釋至100 mL，按照“1.3.2”中方法測定其Ca2+濃度。

1.3.5魷魚墨黑色素與鈣離子絡合物的紅外光譜掃描。將真空冷凍干燥的樣品與KBr以1：100的比例溫合研磨并壓制成片，用Nicilet 6700傅立葉紅外光譜儀在500~4000 cm-1掃描，繪制魷魚墨黑色素和魷魚墨黑色素鈣離子絡合物的紅外光譜圖。

2結果與分析

圖1　pH對魷魚墨黑色素吸附Ca2+的影響Fig.1　Effects of pH on Ca2+ absorption by squid melanin

2.1pH對吸附Ca2+的影響從圖1可以看出，當pH小于2.0時，溶液呈強酸性，吸附劑魷魚墨黑色素分子中的酚羥基、羧基、胺基等因質子化而帶正電荷，與被吸附溶質Ca2+之間產生較強的靜電斥力，使Ca2+很難靠近吸附劑；同時，大量的H3O+占據(jù)了吸附劑與Ca2+絡合的活性部位，抑制了吸附劑對Ca2+吸收，導致Ca2+吸附量幾乎為零。隨著pH的增大，溶液的酸性減弱，吸附劑中與H3O+絡合的活性部位逐漸暴露出來有利于Ca2+的吸附，鈣的吸附量呈上升趨勢。當pH為4時，鈣的吸附量最大，達63.74%。當pH大于4時，溶液中OH-與吸附劑競爭Ca2+，使溶液中游離的Ca2+濃度變小，導致吸附量降低。當溶液堿性增至7以上時，魷魚墨顆粒會部分溶解，因此，不再繼續(xù)探究。因此酸度對魷魚墨黑色素吸附Ca2+有較大影響，其最佳pH為4。

2.2溫度對魷魚墨黑色素吸附Ca2+的影響從圖2可以看出，溫度對魷魚墨黑色素吸附Ca2+有較大的影響。當溫度為40 ℃時，吸附率達到最高。當溫度為25~40 ℃時，隨著溫度的升高吸附率逐漸上升，當溫度為40 ℃時達到65.65%。當溫度為40~60 ℃，隨著溫度的升高，吸附率逐漸下降，繼續(xù)升高溫度容易導致魷魚墨黑色素的氧化，因此未做進一步的研究。

圖2　溫度對魷魚墨黑色素吸附Ca2+的影響Fig.2　Effects of temperature on Ca2+ absorption by squid melanin

2.3時間對魷魚墨黑色素吸附Ca2+的影響 從圖3可以看出，隨著時間的增加，魷魚墨黑色素對Ca2+的吸附量逐漸地增加，10 h后增加緩慢直至吸附平衡。在30~240 min內，吸附量隨著時間的增加速度很快， 4~10 h內吸附較緩， 當時間為10 h時Ca2+的吸附也基本達到飽和達66.35%，即使時間繼續(xù)延長，Ca2+的吸附量也基本保持不變，吸附達到平衡。

圖3　時間對魷魚墨黑色素吸附Ca2+的影響Fig.3　Effects of time on Ca2+ absorption by squid melanin

2.4添加量及Ca2+濃度對魷魚墨黑色素吸附Ca2+的影響從圖4可以看出，當魷魚墨黑色素添加量為2~10 mg時，吸附量隨黑色素添加量的增加而下降；當魷魚墨添加量為2~10 mg時吸附率隨著添加量的增加而減小，當添加量超過10 mg后魷魚墨黑色素對Ca2+的吸附量也隨之增大，當黑色素添加量為20 mg時吸附率達到最大值64.46%，而當魷魚墨添加量繼續(xù)增大時，吸附量基本保持不變。

圖4　魷魚墨添加量對魷魚墨黑色素吸附Ca2+的影響Fig.4　Effects of additive amount of squid ink on Ca2+ absorption

從圖5可以看出，在初始Ca2+濃度為2~10 mmol/L時，魷魚墨黑色素的吸附量變化很快，隨著金屬離子濃度的增加，吸附量也相應增大，且增加很快，當Ca2+濃度為10 mmol/L時吸附量達到最大值。魷魚墨黑色素對Ca2+的吸附在低濃度下吸附量較少，隨著其濃度的增大而吸附量急劇上升，當濃度達到10 mmol/L以后，吸附量開始下降。當吸附量達到飽和以后，濃度繼續(xù)增加，會發(fā)生金屬離子的解吸現(xiàn)象，從而使黑色素吸附量開始下降。由此可見，Ca2+濃度為10 mmol/L最為適宜。在實際生產中，考慮到經(jīng)濟效益，投入的物料比為1 g∶2.5 mmol。

2.5鹽度對魷魚墨黑色素吸附Ca2+的影響從圖6可以看出，鈉鹽和鎂鹽對魷魚墨黑色素吸附Ca2+的影響較小，鐵鹽對魷魚墨黑色素吸附Ca2+的影響非常大，隨著Fe3+濃度的增加，吸附量急劇上升，當Fe3+濃度達5%時吸附量由原來的3%上升到51%。因此，鐵鹽對魷魚墨黑色素吸附Ca2+的影響很大。 這與陳士國等[6]的研究結果相符。

2.6紅外光譜分析從圖7可以看出，3 376.30 cm-1處為羧酸中O-H的伸縮振動，1 619.80 cm-1處為仲胺N-H的伸縮振動，1 384.18 cm-1處為酚羥基Ar-OH的伸縮振動。魷魚墨黑色素吸附Ca2+的紅外圖譜中，羧酸的O-H和仲胺N-H的位置發(fā)生藍移，分別為3 399.64 cm-1和1 622.92 cm-1；酚羥基Ar-OH的位置紅移了12 cm-1。這3種現(xiàn)象均說明魷魚墨黑色素與Ca2+發(fā)生吸附。

圖5　Ca2+濃度對魷魚墨黑色素吸附Ca2+的影響Fig.5　Effects of Ca2+ concentration on Ca2+ absorption by squid melanin

圖6　鹽度對魷魚墨黑色素吸附Ca2+的影響Fig.6　Effects of salinity on Ca2+ absorption by squid melanin

注：A.吸附Ca2+前；B.吸附Ca2+后。Note:A.Before Ca2+ absorption; B.After Ca2+ absorption.圖7　吸附Ca2+前后魷魚墨黑色素的紅外光譜比較Fig.7　 Infrared spectroscopy of squid melanin before and after Ca2+ absorption

3小結

魷魚墨黑色素對Ca2+的吸附能力并不是很理想，吸附量也不太多。但是，改變不同的因素對吸附過程仍會有較大的變化。較適宜的吸附溫度為40 ℃，Ca2+的初始濃度為10 mmol/L，最適pH為4，黑色素添加量為0.02 g，吸附最佳時間為10 h，最大吸附量為65%,鐵鹽對黑色素吸附Ca2+的影響很大。魷魚墨黑色素對Ca2+的吸附主要受pH、溫度、吸附時間、魷魚墨添加量、Ca2+初始濃度和溶液中鐵離子的影響。

參考文獻

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[8] LIU Y,SIMON J D.The effect of preparation procedures on the morphology of melanin from the ink sac of Sepia officinalis[J].Pigment cell research,2003,16(1):72-80.

收稿日期2015-12-18

作者簡介胡夢云(1993- )，女，浙江杭州人，本科生，專業(yè)：藥學。*通訊作者，副教授，從事食品分析與檢驗。

基金項目浙江省大學生科技創(chuàng)新項目(2014R411009)。

中圖分類號S 986

文獻標識碼A

文章編號0517-6611(2016)03-070-04