论文部分内容阅读
摘要：目的：本实验研究鱼骨粉与阿胶复合氨基酸制备复合氨基酸螯合钙的途径，旨在探索出最佳螯合路线。方法：本试验采用单因素试验及正交试验分析钙与复合氨基酸质量比、pH值、温度、时间四种因素对螯率的影响。结果：钙与复合氨基酸质量比为1∶1、pH值取7、反应温度90℃、反应时间60分钟的条件见下螯合率最高，达到76.5%，对螯合率的影响钙与氨基酸比例>反应时间>pH值>反应温度。
关键词：可溶性钙；阿胶复合氨基酸螯合钙；螯合率
基金项目：大学生科技创新科研项目；吉农院合字[2016]第091号
中图分类号： TS254.9 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2017.11.049
钙是人体所需的重要营养成分，是构成骨骼的原料并在维持人体生理平衡过程中起着重要作用。我国膳食一般以植物为主，缺乏钙含量，而植物性食物中存在的植物盐、草酸、纤维素等容易与钙结合形成难溶性盐，阻碍人体对钙的吸收[1]。氨基酸螯合钙是一种由氨基酸与无机钙盐通过化学合成而形成的金属螯合物，易于被人体及动物体吸收，无毒、无副作用，能达到补充钙与氨基酸的双重效果，是一种较为理想的补钙剂[2]。
本实验主要探究钙与复合氨基酸质量比、pH值、温度、时间四种因素对螯合率的影响，为阿胶复合氨基酸螯合钙的进一步应用提供技术支持与理论基础。
1 材料与方法
1.1 仪器、试剂及材料
1.1.1材料 鱼骨粉购自青岛佰仁生物科技有限公司；阿胶复合氨基酸粉（实验室自制）。
1.1.2 仪器 TG16G离心机（湖南凯达科学仪器有限公司）；HH-8 数显恒温水浴锅（金坛市科析仪器有限公司）；AL204-IC电子天平（梅特勒-托利多仪器有限公司），原子吸收分光光度计。
1.1.3试剂 乙二胺四乙酸二钠；CaCO3；钙指示剂；盐酸；硝酸；高氯酸；无水乙醇以上均为分析纯。
1.2方法
1.2.1鱼骨粉中钙的水解 取鱼骨粉1.00克，在盐酸用量4毫升，盐酸浓度3mol/L，反应温度108℃，反应时间1小时，此条件下鱼骨粉中可溶性钙溶出率最高[3]。
1.2.2鱼骨粉中可溶性钙含量的测定 采用熊竹EDTA滴定法，配置EDTA标准溶液与钙标准溶液，用钙标准液标定EDTA溶液，用配置好的EDTA标准液滴定样品溶液至溶液呈蓝色。测得可溶性钙含量为28.2%，具有很高的利用价值。
可溶性钙含量计算公式[4]：
可溶性钙含量%=可溶性钙总量/骨粉总量×100%
1.2.3螯合反应 将氨基酸液与钙源按一定比例混匀，放入恒温水浴锅中按一定温度搅拌一定时间，反映结束后将样品置于离心机中，离心分离弃去沉淀物，蒸馏后加入无水乙醇纯化，抽滤弃去滤液，将样品置于冰箱中冷冻干燥。
螯合钙测定运用原子吸收分光光度计测定螯合态钙元素的方法，将样品湿法消化后溶于纯水中，将试液置于离心机中10000转/分钟，稀释上清液后可直接用原子吸收分光光度计测定。
螯合率计算，按公式计算[5]：
A=M1/M2×100%
式中：A——螯合率（%）；M1——螯合态钙元素含量（g）；M2——反应体系中钙元素总量（g）。
1.2.4单因素试验 钙与复合氨基酸质量比、pH值、温度、时间四种因素进行单因素试验。
质量比的影响。固定pH值为7，反应温度70℃，反应时间50分钟，分别量取钙与复合氨基酸质量比2∶1、1.5∶1、1∶1、1∶1.5、1∶2制成样品进行螯合反应。
pH值的影响。固定钙与复合氨基酸质量比1∶1，反应温度70℃，反应时间50分钟，分别调pH值为5、6、7、8、9进行螯合反应。
温度的影响。固定钙与复合氨基酸質量比1∶1，pH值为7，反应时间50分钟，反应温度分别为30℃、50℃、70℃、90℃进行螯合反应。
反应时间的影响。固定钙与复合氨基酸质量比1∶1，pH为7，反应温度70℃，反应时间分别为30分钟、40分钟、50分钟、60分钟、70分钟进行螯合反应。
1.2.5正交试验 试验采用钙与复合氨基酸质量比、pH值、温度、时间四个因素设计正交表L9（34），根据正交分析确定最优螯合路线，见表1。
2 结果与讨论
2.1单因素试验
2.1.1钙与复合氨基酸质量比对螯合率的影响
由图1可知当钙与复合氨基酸质量比为1∶1时螯合率出现峰值，钙含量较多或较少对螯合率都有影响，其原因可能是氨基酸与钙螯合的比例是一定的，钙离子增加和减少都会对螯合反应造成影响[6]。
2.1.2 pH值对螯合率的影响
由图2可知，当pH值为7时螯合率最高，pH值过酸过碱都影响钙离子螯合，可能是当溶液中H+增加时，H+与钙离子争夺供电基团，影响螯合反应的正常进行，当溶液中OH-增加时OH-与钙离子率先形成氢氧化钙沉淀，不利于螯合反应进行[7]。所以pH值为7时，H+与OH-对氨基酸影响较小，螯合率最高。
2.1.3温度对螯合率的影响
由图3可知，当温度逐渐升高时螯合也不断升高，温度达到70℃时螯合效果最佳，温度过高螯合率反而下降，其原因可能是过高的温度使螯合物分解或发生其他化学反应，从而使螯合率降低[8]。
2.1.4时间对螯合率的影响
由图4可知，当反应时间为50分钟时螯合效果最佳，时间过长反而使螯合率降低，原因可能是螯合物不稳定，时间过长会造成螯合物分解或转化[9]，从而降低了螯合率。
2.2正交试验（见表2）
3 结论
本研究结果显示：对螯合率的影响，钙与氨基酸比例>反应时间>pH值>反应温度。当钙与复合氨基酸质量比1∶1、pH值取7、反应温度90℃、反应时间60分钟的条件下螯合率最高，螯合率达76.5%。与同类文献螯合率结果相差不大，说明鱼骨中钙含量较丰富，利用鱼骨制备复合氨基酸螯合钙有利于废物利用，减少环境污染。
参考文献
[1]王俊，程薇，文莉，熊光权，曾汉庭，陈金国，乔宇. 复合氨基酸螯合钙对大鼠生物利用率的研究[J]. 湖北农业科学，2008，（12）：1492-1494.
[2]马海霞，杨贤庆，胡振珠，张桢，陈胜军，杨燕.复合氨基酸螯合钙的合成工艺优化[J].食品与机械， 2012，（01）：214-218.
[3]熊竹.虾粉制备复合氨基酸螯合钙工艺研究[J].农技服务，2016，（05）：107+106.
[4]杨贤庆. 复合氨基酸螯合钙抗氧化性研究[A]. 中国水产学会.2010年中国水产学会学术年会论文摘要集[C].中国水产学会，2011：1.
[5]薛荣涛，李翠芹，何腊平.复合氨基酸螯合钙的研究进展[J].食品工业科技，2014，（21）：390-394.
[6]朱迎春.畜禽骨的综合利用及复合氨基酸螯合钙的开发研制[D].山西农业大学，2005.
[7]户业丽，王珂，刘汉桥，程波，吕中，蓝泽桥. 微波法制备人工养殖鲟鱼皮复合氨基酸螯合钙工艺的研究[J].饲料工业，2009，（22）：32-36.
[8]郭艳.水解米渣蛋白及制备氨基酸螯合钙的工艺研究[D].四川大学，2006.
[9]胡振珠. 复合氨基酸螯合钙的制备工艺及其抗氧化特性研究[D].上海海洋大学，2011.
作者简介：徐钟然，在读本科生，研究方向：生物技术。
通讯作者：杨祥波，硕士，讲师，研究方向：生物分离。
关键词：可溶性钙；阿胶复合氨基酸螯合钙；螯合率
基金项目：大学生科技创新科研项目；吉农院合字[2016]第091号
中图分类号： TS254.9 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2017.11.049
钙是人体所需的重要营养成分，是构成骨骼的原料并在维持人体生理平衡过程中起着重要作用。我国膳食一般以植物为主，缺乏钙含量，而植物性食物中存在的植物盐、草酸、纤维素等容易与钙结合形成难溶性盐，阻碍人体对钙的吸收[1]。氨基酸螯合钙是一种由氨基酸与无机钙盐通过化学合成而形成的金属螯合物，易于被人体及动物体吸收，无毒、无副作用，能达到补充钙与氨基酸的双重效果，是一种较为理想的补钙剂[2]。
本实验主要探究钙与复合氨基酸质量比、pH值、温度、时间四种因素对螯合率的影响，为阿胶复合氨基酸螯合钙的进一步应用提供技术支持与理论基础。
1 材料与方法
1.1 仪器、试剂及材料
1.1.1材料 鱼骨粉购自青岛佰仁生物科技有限公司；阿胶复合氨基酸粉（实验室自制）。
1.1.2 仪器 TG16G离心机（湖南凯达科学仪器有限公司）；HH-8 数显恒温水浴锅（金坛市科析仪器有限公司）；AL204-IC电子天平（梅特勒-托利多仪器有限公司），原子吸收分光光度计。
1.1.3试剂 乙二胺四乙酸二钠；CaCO3；钙指示剂；盐酸；硝酸；高氯酸；无水乙醇以上均为分析纯。
1.2方法
1.2.1鱼骨粉中钙的水解 取鱼骨粉1.00克，在盐酸用量4毫升，盐酸浓度3mol/L，反应温度108℃，反应时间1小时，此条件下鱼骨粉中可溶性钙溶出率最高[3]。
1.2.2鱼骨粉中可溶性钙含量的测定 采用熊竹EDTA滴定法，配置EDTA标准溶液与钙标准溶液，用钙标准液标定EDTA溶液，用配置好的EDTA标准液滴定样品溶液至溶液呈蓝色。测得可溶性钙含量为28.2%，具有很高的利用价值。
可溶性钙含量计算公式[4]：
可溶性钙含量%=可溶性钙总量/骨粉总量×100%
1.2.3螯合反应 将氨基酸液与钙源按一定比例混匀，放入恒温水浴锅中按一定温度搅拌一定时间，反映结束后将样品置于离心机中，离心分离弃去沉淀物，蒸馏后加入无水乙醇纯化，抽滤弃去滤液，将样品置于冰箱中冷冻干燥。
螯合钙测定运用原子吸收分光光度计测定螯合态钙元素的方法，将样品湿法消化后溶于纯水中，将试液置于离心机中10000转/分钟，稀释上清液后可直接用原子吸收分光光度计测定。
螯合率计算，按公式计算[5]：
A=M1/M2×100%
式中：A——螯合率（%）；M1——螯合态钙元素含量（g）；M2——反应体系中钙元素总量（g）。
1.2.4单因素试验 钙与复合氨基酸质量比、pH值、温度、时间四种因素进行单因素试验。
质量比的影响。固定pH值为7，反应温度70℃，反应时间50分钟，分别量取钙与复合氨基酸质量比2∶1、1.5∶1、1∶1、1∶1.5、1∶2制成样品进行螯合反应。
pH值的影响。固定钙与复合氨基酸质量比1∶1，反应温度70℃，反应时间50分钟，分别调pH值为5、6、7、8、9进行螯合反应。
温度的影响。固定钙与复合氨基酸質量比1∶1，pH值为7，反应时间50分钟，反应温度分别为30℃、50℃、70℃、90℃进行螯合反应。
反应时间的影响。固定钙与复合氨基酸质量比1∶1，pH为7，反应温度70℃，反应时间分别为30分钟、40分钟、50分钟、60分钟、70分钟进行螯合反应。
1.2.5正交试验 试验采用钙与复合氨基酸质量比、pH值、温度、时间四个因素设计正交表L9（34），根据正交分析确定最优螯合路线，见表1。
2 结果与讨论
2.1单因素试验
2.1.1钙与复合氨基酸质量比对螯合率的影响
由图1可知当钙与复合氨基酸质量比为1∶1时螯合率出现峰值，钙含量较多或较少对螯合率都有影响，其原因可能是氨基酸与钙螯合的比例是一定的，钙离子增加和减少都会对螯合反应造成影响[6]。
2.1.2 pH值对螯合率的影响
由图2可知，当pH值为7时螯合率最高，pH值过酸过碱都影响钙离子螯合，可能是当溶液中H+增加时，H+与钙离子争夺供电基团，影响螯合反应的正常进行，当溶液中OH-增加时OH-与钙离子率先形成氢氧化钙沉淀，不利于螯合反应进行[7]。所以pH值为7时，H+与OH-对氨基酸影响较小，螯合率最高。
2.1.3温度对螯合率的影响
由图3可知，当温度逐渐升高时螯合也不断升高，温度达到70℃时螯合效果最佳，温度过高螯合率反而下降，其原因可能是过高的温度使螯合物分解或发生其他化学反应，从而使螯合率降低[8]。
2.1.4时间对螯合率的影响
由图4可知，当反应时间为50分钟时螯合效果最佳，时间过长反而使螯合率降低，原因可能是螯合物不稳定，时间过长会造成螯合物分解或转化[9]，从而降低了螯合率。
2.2正交试验（见表2）
3 结论
本研究结果显示：对螯合率的影响，钙与氨基酸比例>反应时间>pH值>反应温度。当钙与复合氨基酸质量比1∶1、pH值取7、反应温度90℃、反应时间60分钟的条件下螯合率最高，螯合率达76.5%。与同类文献螯合率结果相差不大，说明鱼骨中钙含量较丰富，利用鱼骨制备复合氨基酸螯合钙有利于废物利用，减少环境污染。
参考文献
[1]王俊，程薇，文莉，熊光权，曾汉庭，陈金国，乔宇. 复合氨基酸螯合钙对大鼠生物利用率的研究[J]. 湖北农业科学，2008，（12）：1492-1494.
[2]马海霞，杨贤庆，胡振珠，张桢，陈胜军，杨燕.复合氨基酸螯合钙的合成工艺优化[J].食品与机械， 2012，（01）：214-218.
[3]熊竹.虾粉制备复合氨基酸螯合钙工艺研究[J].农技服务，2016，（05）：107+106.
[4]杨贤庆. 复合氨基酸螯合钙抗氧化性研究[A]. 中国水产学会.2010年中国水产学会学术年会论文摘要集[C].中国水产学会，2011：1.
[5]薛荣涛，李翠芹，何腊平.复合氨基酸螯合钙的研究进展[J].食品工业科技，2014，（21）：390-394.
[6]朱迎春.畜禽骨的综合利用及复合氨基酸螯合钙的开发研制[D].山西农业大学，2005.
[7]户业丽，王珂，刘汉桥，程波，吕中，蓝泽桥. 微波法制备人工养殖鲟鱼皮复合氨基酸螯合钙工艺的研究[J].饲料工业，2009，（22）：32-36.
[8]郭艳.水解米渣蛋白及制备氨基酸螯合钙的工艺研究[D].四川大学，2006.
[9]胡振珠. 复合氨基酸螯合钙的制备工艺及其抗氧化特性研究[D].上海海洋大学，2011.
作者简介：徐钟然，在读本科生，研究方向：生物技术。
通讯作者：杨祥波，硕士，讲师，研究方向：生物分离。