劉顯威，劉淑集，張學(xué)勤，肖美添，，吳靖娜，許旻，劉智禹

(1. 福建省水產(chǎn)研究所，國家海水魚類加工技術(shù)研發(fā)分中心(廈門)，福建省海洋生物增養(yǎng)殖與高值化利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 廈門361013；2.福建省海洋生物資源開發(fā)利用協(xié)同創(chuàng)新中心，福建 廈門 361013；3. 華僑大學(xué)化工學(xué)院，福建 廈門361021)

?

響應(yīng)面法優(yōu)化魷魚墨黑色素的制備工藝

劉顯威1,2,3，劉淑集1,2，張學(xué)勤3，肖美添3，1,2，吳靖娜1,2，許旻1,2，劉智禹1,2

(1. 福建省水產(chǎn)研究所，國家海水魚類加工技術(shù)研發(fā)分中心(廈門)，福建省海洋生物增養(yǎng)殖與高值化利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 廈門361013；2.福建省海洋生物資源開發(fā)利用協(xié)同創(chuàng)新中心，福建 廈門 361013；3. 華僑大學(xué)化工學(xué)院，福建 廈門361021)

摘要：為了研究魷魚墨黑色素提取的最佳工藝條件，根據(jù)黑色素特有的性質(zhì)，采用堿溶酸沉法從魷魚墨囊中提取魷魚墨黑色素，在考察NaOH濃度、堿提液料比、堿提溫度、堿提時(shí)間、酸沉pH值5個(gè)單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇NaOH濃度、堿提液料比、酸沉pH值為自變量，以魷魚墨黑色素的提取率為響應(yīng)值，利用Design-Expert軟件中的Box-Behnken中心組合設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)3因素3水平試驗(yàn)方案，通過響應(yīng)面分析，建立數(shù)學(xué)模型，確定魷魚墨黑色素的最佳提取工藝條件是：NaOH濃度為1.18 mol·L-1、堿提液料比為17 ∶1、酸沉pH值為1.85，在此條件下魷魚墨黑色素提取率的理論值16.72 %，驗(yàn)證實(shí)測平均值為16.69 %.通過紅外光譜圖分析結(jié)果表明魷魚墨黑色素在3 400 cm-1和1 600 cm-1處有黑色素特有的吸收峰，并且含有羥基、氨基及芳香環(huán)等結(jié)構(gòu).

關(guān)鍵詞：魷魚墨黑色素； 提取率； 響應(yīng)面分析法

魷魚(Squid)學(xué)名槍烏賊[Lolig chinensis(Gray,1849)]，是軟體動(dòng)物門(Mollusca)頭足綱(Cephalopoda)槍形目(Teuthoidea)槍烏賊科(Loliginidae)的統(tǒng)稱[1].魷魚因其味極鮮美，高蛋白、低脂肪，富含人體必需的氨基酸而倍受人們喜愛，有著“窮人的鮑魚”的美稱[2-4].近年來，我國魷魚產(chǎn)量已躍居世界前列，2014年我國魷魚年產(chǎn)量已達(dá)到125.32萬t，魷魚捕撈已成為我國海洋漁業(yè)的重要組成部分[5].我國的魷魚捕撈品種以阿根廷滑柔魚、太平洋褶柔魚和秘魯魷魚3種魷魚為主，這3種魷魚也是我國魷魚加工產(chǎn)業(yè)的主要原料[6].目前，魷魚的加工主要是利用其胴體，加工產(chǎn)品較為多樣，如冷藏制品、干制品、魷魚絲、即食魷魚等[7]，但加工過程中所產(chǎn)生的副產(chǎn)物大部分被拋棄或加工成低值飼料，造成了極大的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染.魷魚加工副產(chǎn)物中墨囊約占魷魚體重的1.3 %[8]，墨囊中的魷魚墨是由黑色粒狀物組成的高密度混懸液，黑色粒狀物分為內(nèi)外兩層，魷魚墨黑色素就存在于內(nèi)核中[9].魷魚墨黑色素具有清除自由基、防紫外線輻射、鰲合重金屬離子等功能[10-11]，在日用輕工業(yè)、食品加工工業(yè)、醫(yī)藥化工、農(nóng)業(yè)等眾多領(lǐng)域應(yīng)用廣泛[12-14].

魷魚墨黑色素的提取方法目前主要有高速離心法、酸/堿水解法、酶解法.高速離心法操作雖然簡單，但只能去除墨汁中的水溶性雜質(zhì)，不溶于水的雜質(zhì)仍還未被除去，所制備得到的黑色素制品的純度仍不高[15].酸/堿水解法主要是利用在酸性或堿性條件下蛋白質(zhì)被水解為小分子氨基酸，或使脂肪從組織里游離出來，從而分離黑色素.此方法制備的黑色素雖然純度較高，但酸/堿法水解過程過于劇烈，會損傷黑色素的顆粒，不利于黑色素的完整性[16].Liu Yong等[17]的研究表明，強(qiáng)酸水解黑色素會導(dǎo)致其脫除羧基，而且容易使黑色素結(jié)合蛋白轉(zhuǎn)變成類似色素物；強(qiáng)堿處理會導(dǎo)致黑色素的形態(tài)發(fā)生變化.酶解法制備黑色素的優(yōu)點(diǎn)在于酶解條件溫和，不會破壞黑色素的結(jié)構(gòu)及表面形態(tài)，但酶解法無法去除黑色素中其他不被酶解的雜質(zhì)[18].因此本文利用黑色素在堿性條件下可溶解而在酸性條件下會沉淀的特有性質(zhì)來提取魷魚墨黑色素，此方法所制得的黑色素純度較高，而且黑色素結(jié)構(gòu)和表面形態(tài)都未被破壞.在考察魷魚墨黑色素制備的單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，利用響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)軟件Design Expert version 8.0中的Box-Behnken模式對各主要影響因素之間的單一和交互作用等進(jìn)行了研究，優(yōu)化了魷魚墨黑色素的制備工藝，得出最佳的制備工藝參數(shù)，這為從魷魚墨囊中提取魷魚墨黑色素的工業(yè)化利用提供了理論基礎(chǔ).

1材料與方法

1.1材料與儀器材料：魷魚墨囊，由莆田市匯豐食品工業(yè)有限公司提供.

主要試劑：魷魚墨黑色素標(biāo)準(zhǔn)品為生化試劑，Sigma-Aldrich公司；氫氧化鈉、鹽酸等化學(xué)試劑均為分析純.

主要儀器：離心機(jī)(5804R)，北京博儀恒業(yè)科技發(fā)展有限公司；電熱恒溫水槽(SSW-600-2S)，上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；真空冷凍干燥機(jī)(SCIENTZ-10N)，寧波新芝生物科技股份有限公司；pH計(jì)(FE-20)，梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；傅立葉變換紅外光譜儀(AVATAR370)，美國Thermo 公司.

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1魷魚墨黑色素的制備工藝魷魚墨囊常溫解凍，5倍體積水浸泡，10 000 r·min-1離心15 min，棄上清液保留沉淀，沉淀真空冷凍干燥，然后稱取沉淀，按一定液料比加入一定濃度的NaOH溶液，放置在一定溫度的水浴鍋中浸提一段時(shí)間后，離心，取上清液，用6.00 mol·L-1HCl溶液調(diào)pH至一定值，靜置后，10 000 r·min-1離心15 min，取沉淀水洗3次，將沉淀于真空中冷凍干燥，計(jì)算提取率(extraction rate, ER).

1.2.2單因素試驗(yàn)以魷魚墨黑色素提取率為指標(biāo)，分別考察NaOH濃度、堿提液料比、堿提溫度、堿提時(shí)間、酸沉pH值對提取率的影響.

1.2.3響應(yīng)面法優(yōu)化分析根據(jù)響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)軟件Design Expert version 8.0中的Box-Behnken中心組合設(shè)計(jì)原理，利用SPSS軟件對單因素試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，選取差異較為顯著的3因素，即NaOH濃度、堿提液料比、酸沉pH值進(jìn)行3因素3水平的響應(yīng)面分析，優(yōu)化魷魚墨黑色素的制備工藝.以魷魚墨黑色素的提取率為響應(yīng)值(Y)，以NaOH濃度(X1)、堿提液料比(X2)和酸沉pH值(X3)為自變量 ，每一個(gè)自變量的試驗(yàn)水平分別以-1，0，1進(jìn)行編碼(見表1).

表1　Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素及水平

1.2.4魷魚墨黑色素的紅外光譜表征分別稱取約0.1 g KBr固體和0.01 g魷魚墨黑色素置于研缽中，充分研磨后，放在紅外燈下干燥10 min，通過制樣器壓成圓形半透明的片狀物質(zhì)，并將其放入紅外光譜儀中檢測.

2結(jié)果與討論

2.1堿溶酸沉法制備魷魚墨黑色素的單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1NaOH濃度對魷魚墨黑色素制備的影響固定堿提液料比為20 ∶1，堿提溫度為60 ℃，堿提時(shí)間為2 h，離心，取上清液調(diào)節(jié)pH值為1.50，考察NaOH濃度對魷魚墨黑色素提取率的影響，結(jié)果如圖1.

由圖1可知，隨著NaOH濃度的增加，魷魚墨黑色素的提取率先升高后降低，NaOH濃度為1.00 mol·L-1時(shí)魷魚墨黑色素的提取率最大.隨著NaOH濃度的增加，一些堿溶性雜質(zhì)溶解量會增加，這會影響魷魚墨黑色素在酸沉過程的析出，導(dǎo)致魷魚墨黑色素提取率的降低.因此，選擇NaOH濃度為1.00 mol·L-1來進(jìn)行試驗(yàn)優(yōu)化.

2.1.2堿提液料比對魷魚墨黑色素制備的影響固定NaOH濃度為1.00 mol·L-1，堿提溫度為60 ℃，堿提時(shí)間為2 h，離心后取上清液，調(diào)節(jié)pH值為1.50，考察堿提液料比對魷魚墨黑色素提取率的影響，結(jié)果見圖2.

由圖2可知，隨著液料比的增加，魷魚墨黑色素的提取率先升高后降低，這是因?yàn)殡S著液料比的增加，內(nèi)外魷魚墨黑色素濃度差就增大，傳質(zhì)推動(dòng)力就增大，有利于魷魚墨黑色素溶解在堿溶液中，當(dāng)液料比達(dá)到20 ∶1時(shí)魷魚墨黑色素的提取率最大.之后，隨著液料比的增加魷魚墨黑色素的提取率在逐漸降低，這可能是因?yàn)殡S著液料比的增加，魷魚墨中其他堿溶性雜質(zhì)的溶解也在增加，致使墨黑色素被雜質(zhì)包裹，導(dǎo)致墨黑色素在酸沉過程中沉淀量減少，提取率降低.因此，選堿提液料比20 ∶1來進(jìn)行試驗(yàn)優(yōu)化.

2.1.3堿提溫度對魷魚墨黑色素制備的影響固定NaOH濃度為1.00 mol·L-1，堿提液料比20 ∶1，堿提時(shí)間為2 h，離心后取上清液，調(diào)節(jié)pH值為1.50，考察堿提溫度對魷魚墨黑色素制備的影響，結(jié)果如圖3.

根據(jù)傳質(zhì)系數(shù)方程可知，溫度的升高可以增大分子擴(kuò)散系數(shù)，減小固體表面滯流層厚度，從而有利于提取率的提高.但是溫度升高時(shí)不僅目標(biāo)產(chǎn)物的提取率在增加，同時(shí)可溶于提取劑的雜質(zhì)量也在增加[19].由圖3可得，隨著堿提溫度的升高，魷魚墨黑色素的提取率先升高后降低，溫度為40 ℃時(shí)魷魚墨黑色素的提取率最大.這可能是因?yàn)樵趬A提過程中，溫度升高會使蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和碳水化合物等雜質(zhì)增多，提取液的粘度增大，從而導(dǎo)致魷魚墨黑色素的提取速率減慢之緣故.同時(shí)溫度的升高也可能破壞魷魚墨黑色素的結(jié)構(gòu)，造成魷魚墨黑色素的提取率降低.因此，選擇40 ℃為堿提溫度.

2.1.4堿提時(shí)間對魷魚墨黑色素制備的影響固定NaOH濃度為1.00 mol·L-1，堿提液料比為20 ∶1，堿提溫度為60 ℃，離心后取上清，液調(diào)節(jié)pH值為1.50，考察堿提時(shí)間對魷魚墨黑色素制備的影響，結(jié)果見圖4.

由圖4可得，隨著堿提時(shí)間的增加魷魚墨黑色素的提取率先升高后降低，堿提時(shí)間為1 h時(shí)提取率最大.之后隨著堿提時(shí)間的增加，魷魚墨黑色素提取率雖然有所降低，但是其降低幅度較小.因此，選擇1 h為堿提時(shí)間.

2.1.5酸沉pH值對魷魚墨黑色素制備的影響固定NaOH濃度為1.00 mol·L-1，堿提液料比為20 ∶1，堿提溫度為60 ℃，堿提時(shí)間為2 h，考察酸沉pH值對魷魚墨黑色素制備的影響，結(jié)果見圖5.

由圖5可知，隨著酸沉pH值的增加，魷魚墨黑色素的提取率先升高后降低.在酸沉pH=2.00的時(shí)候魷魚墨黑色素的得率最大.這可能是因?yàn)楹谏睾小狢OOH和—NH2結(jié)構(gòu)[20]，與蛋白質(zhì)同樣為兩性電解質(zhì)，在pH值為2.00時(shí)為黑色素的等電位點(diǎn)，此時(shí)黑色素分子以兩性離子形式存在，凈電荷為零，黑色素分子在溶液中因沒有相同電荷的相互排斥，分子相互之間的作用力減弱，其顆粒極易碰撞、凝聚而產(chǎn)生沉淀，在等電點(diǎn)時(shí)黑色素溶解度最小，最易形成沉淀物.因此在pH值為2.00時(shí)魷魚墨黑色素的提取率最大，故選擇酸沉pH=2.00來進(jìn)行試驗(yàn)優(yōu)化.

2.2 響應(yīng)面分析及試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1響應(yīng)面分析方案及結(jié)果在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取NaOH濃度、堿提液料比、酸沉pH值進(jìn)行3因素3水平的響應(yīng)面分析，試驗(yàn)方案及結(jié)果見表2.

表2　響應(yīng)面分析方案及試驗(yàn)結(jié)果

利用Design-expert軟件對表2中的數(shù)據(jù)進(jìn)行二次回歸擬合，得到回歸方程：

對所得的模型及方程系數(shù)進(jìn)行顯著性分析，結(jié)果見表3.從回歸方程可知，各變量對提取率Y的影響順序依次為：酸沉pH值(X3)>NaOH濃度(X1)>堿提液料比(X2)，并且用上述方程來描述各因素和響應(yīng)值之間的關(guān)系時(shí)，其因變量和全部自變量之間的線性關(guān)系十分顯著(r=1.96/1.97=0.99)，并且模型的R2值為0.994 7，非常接近1，說明通過二次回歸得到的魷魚墨黑色素提取率的模型和實(shí)驗(yàn)擬合較好，并且方程的失擬項(xiàng)不顯著，表明方程實(shí)驗(yàn)誤差小.

表3　響應(yīng)面ANOVA方差分析

注：“**”表示P< 0.01，差異極顯著；“*”表示P< 0.05，差異顯著.

表4　模型分析

表4的數(shù)據(jù)表明，模型預(yù)測R2=0.994 7，校準(zhǔn)系數(shù)為0.987 8，說明此模型能解釋98.78%的試驗(yàn)結(jié)果.離散系數(shù)為0.83%說明模型能較好地反應(yīng)各因素與魷魚墨黑色素提取率之間的真實(shí)試驗(yàn)值，試驗(yàn)的可靠性高.回歸方程各項(xiàng)的方差分析結(jié)果還表明，各具體實(shí)驗(yàn)因子對響應(yīng)值的影響不是簡單的線性關(guān)系.根據(jù)數(shù)據(jù)分析進(jìn)行回歸分析，并作出響應(yīng)面圖和等值線圖，分別見圖6—8.

由圖6—8可知，NaOH濃度和堿提液料比、堿提液料比和酸沉pH值的交互作用對魷魚墨黑色素的提取率影響較顯著，其等高線呈橢圓形，響應(yīng)面均為開口向下的凸形曲線，并且有極值最高點(diǎn).而NaOH濃度和酸沉pH值等高線圖呈圓形，其交互作用對魷魚墨黑色素的提取率影響不顯著.

2.2.2優(yōu)化條件驗(yàn)證因此上述回歸方程即可確定魷魚墨黑色素的最佳提取條件.對回歸方程取一階偏導(dǎo)數(shù)等于零，解得方程X1=1.18，X2=16.87，X3=1.85，即提取魷魚墨黑色素的最佳條件為：NaOH濃度為1.18 mol·L-1、堿提液料比為16.87 ∶1、酸沉pH值為1.85.為方便實(shí)際生產(chǎn)，現(xiàn)將魷魚墨黑色素制備條件優(yōu)化：NaOH濃度為1.18 mol·L-1、堿提液料比為17∶1、酸沉pH值為1.85.在此條件下，魷魚墨黑色素的提取率理論值可以達(dá)到16.72%.

為了驗(yàn)證分析結(jié)果的可靠真實(shí)性，采用上述工藝條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，三次平行實(shí)驗(yàn)所測得的提取率為16.69%、16.68%、16.70%，接近理論數(shù)據(jù).因此，響應(yīng)面所得的最優(yōu)工藝參數(shù)準(zhǔn)確可靠，具有實(shí)際意義.

2.3魷魚墨黑色素的紅外光譜圖將制備的魷魚墨黑色素進(jìn)行紅外光譜掃描，以魷魚墨黑色素標(biāo)準(zhǔn)品為對照，結(jié)果如圖9所示.由圖9可知，兩者在3 300～3 500 cm-1處都有強(qiáng)吸收，表明魷魚墨黑色素含有羥基或氨基結(jié)構(gòu)；兩者在1 651 cm-1和1 515 cm-1處為芳香環(huán)骨架的伸縮振動(dòng)和CHCH平面振動(dòng)所產(chǎn)生的峰.Liu Y 等[22]的研究表明，黑色素的紅外光譜在3 μm與6 μm處有特征吸收峰，Mbonyiryivuze[23]和Xin C[24]的研究同樣表明了黑色素的紅外光譜在相同位置有特征吸收峰，因此，可以初步推測所提取的物質(zhì)為魷魚墨黑色素.

3結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)利用黑色素特有性質(zhì)提取魷魚墨黑色素，通過對單因素試驗(yàn)的考察確定了NaOH濃度為1.00 mol·L-1、堿提液料比為20 ∶1(mL/g)、堿提溫度為 40 ℃、堿提時(shí)間為1 h、酸沉pH 值為2.0的單因素條件，然后選取了NaOH濃度、堿提液料比、酸沉pH值3個(gè)因素，進(jìn)行3因素3水平的響應(yīng)面試驗(yàn)，經(jīng)過分析擬合得出可靠的數(shù)學(xué)模型二次回歸方程為：

通過對回歸方程的擬合及實(shí)際生產(chǎn)條件的優(yōu)化，得出魷魚墨黑色素提取的最適工藝參數(shù)為：NaOH濃度為1.18 mol·L-1、堿提液料比為17 ∶1、酸沉pH值為1.85.在此條件下魷魚墨黑色素的得率為16.69 %.采用紅外光譜對制備的魷魚墨黑色素進(jìn)行分析，結(jié)果表明：所制備的魷魚墨黑色素含有羥基、氨基及芳香環(huán)結(jié)構(gòu)等，與魷魚墨黑色素標(biāo)準(zhǔn)品的結(jié)構(gòu)類似.

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳新軍, 陸化杰, 劉必林, 等. 大洋性柔魚類資源開發(fā)現(xiàn)狀及可持續(xù)利用的科學(xué)問題 [J]. 上海海洋大學(xué)學(xué)報(bào), 2012,21(5):831-840.

[2] 郝振林, 宋堅(jiān), 姜亞洲, 等. 太平洋褶柔魚肌肉主要營養(yǎng)成分分析及評價(jià) [J]. 營養(yǎng)學(xué)報(bào), 2012,34(6):619-621.

[3] 李宇亮, 駱軒, 吳建國, 等. 西氏鮑與皺紋盤鮑及其正反雜交F1代樣本的營養(yǎng)成分的組成和含量比較 [J]. 臺灣海峽, 2011,30(1):49-55.

[4] 魏國華, 許新德, 繆飛, 等. 黑色素的合成、鑒定及應(yīng)用現(xiàn)狀 [J]. 中國食品添加劑, 2011,18 (3):170-173.

[5] 吳燕. 我國魷魚加工業(yè)價(jià)值鏈的優(yōu)化研究 [D]. 上海：上海海洋大學(xué), 2014.

[6] 孫玲玲. 中國頭足類水產(chǎn)品進(jìn)出口加工貿(mào)易研究 [D].青島：中國海洋大學(xué), 2013.

[7] 趙巧靈, 吳佳佳, 戴志遠(yuǎn). 魷魚精深加工技術(shù)研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢 [J]. 食品科技, 2013,38(12):150-154.

[8] 陳意. 魷魚的營養(yǎng)及食用價(jià)值 [J]. 食品與藥品, 2006,8(6):75-76.

[9] 馬維娜, 楊吉賢. 烏賊墨的研究 [J]. 長春中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào), 1996,12(3):52.

[10] Lu Y, Ye M, Song S, et al. Isolation, purification, and anti-aging activity of melanin fromLachnumsingerianum[J]. Applied Biochemistry and Biotechnology, 2014,174(2):762-771.

[11] Schroeder R L, Gerber J P. A reappraisal of Fe (III) adsorption by melanin [J]. Journal of Neural Transmission, 2014,121(12):1483-1491.

[12] Derby C D. Cephalopod ink: production, chemistry, functions and applications [J]. Marine Drugs,2014,12(5):2 700-2 730.

[13] 牛鵬軍. 魷魚內(nèi)臟的綜合利用 [D].煙臺：煙臺大學(xué),2014.

[14] 李曉燕, 劉志洪, 王鵬, 等. 工程菌產(chǎn)黑色素的抗氧化作用研究 [J]. 武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(理學(xué)版),2003,49(6):693-696.

[15] Liu Y, Simon J D. The effect of preparation procedures on the morphology of melanin from the ink sac ofSepiaofficinalis[J]. Pigment Cell Research, 2003,16(1):72-80.

[16] 李興旺, 王慥, 蔣霞云. 從魷魚墨中精制黑色素 [J]. 上海海洋大學(xué)學(xué)報(bào), 2001,10(3):252-256.

[17] Liu Y, Kempf V R, Brian Nofsinger J, et al. Comparison of the structural and physical properties of human hair eumelanin following enzymatic or acid/base extraction [J]. Pigment Cell Research,2003,16(4):355-365.

[18] 宋茹, 李厚寶, 鄧尚貴. 魷魚墨黑色素酶解法提取工藝優(yōu)化及其紫外、紅外光譜特征分析 [J]. 食品科學(xué),2011,32(18):63-67.

[19] 徐利萍. 黑芝麻中黑色素的萃取、純化及其性質(zhì)的研究 [D].無錫：江南大學(xué), 2006.

[20] Blois M S, Zahlan A B, Maling J E. Electron spin resonance studies on melanin [J]. Biophysical Journal,1964,4:471-490.

[21] 康靜靜, 胡海威, 溫文, 等. 響應(yīng)面法優(yōu)化黑芝麻黑色素的堿提條件 [J]. 中國食品添加劑,2014,5(4):92-97.

[22] Liu Y , Simon J D. Metal-ion interactions and the structural organization ofSepiaeumelanin[J]. Pigment Cell Research,2005,18(1):42-48.

[23] Mbonyiryivuze A, Nuru Z Y, Ngom B D, et al. Morphological and chemical composition characterization of commercial sepia melanin [J]. American Journal of Nanomaterials,2015,3(1):22-27.

[24] Xin C, Ma J, Tan C, et al. Preparation of melanin fromCatharsiusmolossusand preliminary study on its chemical structure [J]. Journal of Bioscience and Bioengineering,2015,119(4):446-454.

Optimization of Melanin Preparation Conditions from Squid Ink by Response Surface Methodology

Liu Xianwei1,2,3， Liu Shuji1,2， Zhang Xueqin3， Xiao Meitian3，Cai Shuilin1,2， Wu Jingna1,2， Xu Min1,2， Liu Zhiyu1,2

(1.National Research and Development Center for Marine Fish Processing (Xiamen), Key Laboratory of Cultivation and High-value Utilization of Marine Organisms in Fujian Province, Fisheries Research Institute of Fujian, Xiamen 361013, China;2. Fujian Collaborative Innovation Center for Exploitation and Utilization of Marine Biological Resources, Xiamen 361013, China;e of Chemical Engineering, Huaqiao University, Xiamen 361021, China)

Abstract：To obtain the optimization extraction technology condition of squid ink melanin, based on the peculiar nature of melanin, the alkali-solution and acid-isolation method was used to extract melanin from squid ink. After performing the five single-factor tests, which was NaOH concentration, liquid-to-solid ratio, extraction time, extraction temperature, and pH, respectively, NaOH concentration, liquid-to-solid ratio, and pH were used as independent variable. The extraction rate of squid ink melanin was used as an index, and the mathematical regression model was established by Box-Behnken center-united design and response surface methodology (RSM). The RSM results showed that the optimal extraction processing parameters were determined as follows: NaOH concentration, 1.18 mol·L-1; liquid-to-solid ratio, 17:1(mL·g-1); pH, 1.85. Under these conditions, the extraction rate of theoretical value was 16.72 %. The average experimental value after validation was 16.69 %. The analysis result of IR spectrum indicated that there were two characteristic absorption peaks at 3400 cm-1and 1600 cm-1, respectively, which suggested that the extracted melanin contained the structure of hydroxyl, amino, and aromatic.

Keywords：squid ink melanin; extraction rate; response surface methodology

收稿日期：2015-12-07

基金項(xiàng)目：國家海洋公益專項(xiàng)(201305015)；廈門市海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展專項(xiàng) (14CZP041HJ15)

作者簡介：劉顯威(1991-)，男，安徽淮南人，華僑大學(xué)化工學(xué)院2012級碩士研究生，E-mail:wynlxw@sina.com 通信作者： 劉智禹(1972-)，男，福建莆田人，高級工程師，研究方向：水產(chǎn)品加工與綜合利用，E-mail:13906008638@163.com

文章編號：1004-1729(2016)01-0025-08

中圖分類號：TS 254.9

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：ADOl：10.15886/j.cnki.hdxbzkb.2016.0005