胡梦云,俞群娣,王丹群,何晓露,邱梦媛， 张朝阳，陈美玉

(浙江海洋学院食品与医药学院，浙江舟山 316022)



鱿鱼墨黑色素吸附Ca2+的活性研究

胡梦云,俞群娣*,王丹群,何晓露,邱梦媛， 张朝阳，陈美玉

(浙江海洋学院食品与医药学院，浙江舟山 316022)

摘要[目的]为鱿鱼墨在饲料、保健品等领域的应用提供理论依据。采用高速离心法精制的鱿鱼墨黑色素与Ca2+作用，探究酸度、温度、时间、黑色素添加量、Ca2+浓度及盐度等因素对鱿鱼墨黑色素吸附Ca2+的影响。[结果]当pH为4、温度为40 ℃、黑色素添加量为0.02 g、吸附时间为10 h时，鱿鱼墨黑色素对钙的吸附量最大，达到65%。不同浓度的氯化钠和氯化镁对黑色素吸附Ca2+的影响较小，氯化铁对黑色素吸附钙的影响很大，随着氯化铁浓度的增大，吸附量急剧增加。[结论]鱿鱼墨黑色素对Ca2+的吸附能力并不理想，吸附量也不多。

关键词鱿鱼墨；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

鱿鱼墨约占鱿鱼体重的1.3%，是鱿鱼加工副产物之一[1]。鱿鱼墨不仅具有止血、抗肿瘤、抗氧化等功能[2，3]，而且具有较强的阳离子吸附特性[4-5]。目前，研究鱿鱼墨黑色素对金属阳离子的吸附已成为热点。国内陈士国等对鱿鱼墨黑色素吸附Fe3+的活性进行研究[6]。鲁婷婷等[7]研究了鱿鱼墨黑色素对Pb2+和Cr6+吸附的影响等，但对Ca2+的吸附的研究尚未见报道。笔者以鱿鱼墨黑色素为材料，研究其吸附Ca2+的活性影响因素，以期为鱿鱼墨在饲料、保健品等领域的应用提供理论依据，提高鱿鱼加工过程中废弃物的综合利用率。

1材料与方法

1.1材料鱿鱼墨购于舟山兴业渔业公司。

1.2仪器岛津AA-7000型原子吸收分光光度计；傅立叶红外光谱仪(Nicilet6700 FTIR)。

1.3方法

1.3.1鱿鱼墨黑色素的制备。采用高速离心法[8]制备鱿鱼墨黑色素。

1.3.2原子吸收法测定Ca2+含量。

1.3.2.1标准Ca2+溶液配制(25 mg/mL)：称取25 g CaCO3于100 mL的烧杯中，滴加6 moL/L的优级纯HCl至CaCO3恰好溶解，然后转移至1000 mL的容量瓶中，稀释，定容，备用。

1.3.2.2原子吸收法测定Ca2+含量。分别移取1.00、2.00、3.00、4.00、5.00 mL上述标准Ca2+溶液于50mL容量瓶中，用超纯水稀释至刻度，得到一系列不同浓度的标准Ca2+工作溶液，用超纯水作为参比，使用原子吸收法测定其吸光度A，以吸光度A为纵坐标，以Ca2+的浓度为横坐标，绘制标准工作曲线，得到标准工作曲线方程：y=0.055 6x+0.045 2，相关系数r为0.998 8。

1.3.4不同因素对鱿鱼墨黑色素吸附Ca2+的影响。

1.3.4.1pH对鱿鱼墨黑色素吸附Ca2+的影响。移取10mmol/LCa2+5.0mL置于25mL的容量瓶中，加入0.02g鱿鱼墨黑色素，用盐酸和氢氧化钠调节溶液pH为1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0，充氮气避光放置摇床(54r/min)振荡吸附24h。取出后离心,取上清液2.5mL稀释40倍，按照“1.3.2”中方法测定其Ca2+浓度。离心后的沉淀经酸硝化后定容至100mL,同样按照“1.3.2”中方法测定其Ca2+浓度。

1.3.4.2温度对鱿鱼墨黑色素吸附Ca2+的影响。移取10mmol/LCa2+5.0mL于25mL的容量瓶中，加入鱿鱼墨黑色素0.2g，调节pH为4.0，分别在0、10、20、30、40 ℃温度下，充氮气避光放置摇床振荡吸附24h，次日取出后离心，取上清液2.5mL稀释至100mL，按照“1.3.2”中测定其Ca2+浓度。

1.3.4.3时间对鱿鱼墨黑色素吸附Ca2+的影响。移取10mmol/LCa2+5.0mL于25mL的容量瓶中，然后加入鱿鱼墨黑色素0.02g，调节pH4.0，充氮气避光放置摇床，于40 ℃下分别振荡吸附15min、30min、1h、3h、5h、10h、18h、24h,取出后离心，取上清液2.5mL稀释至100mL，按照“1.3.2”中方法测定其Ca2+浓度。

1.3.4.4黑色素添加量对吸附Ca2+的影响。移取10 mmol/L Ca2+5.0 mL置于25 mL的容量瓶中，分别加入5、10、15、20、30 mg的鱿鱼墨色素，调节溶液pH为4.0，充氮气避光放置摇床40 ℃下振荡吸附24 h，次日取出，离心后取上清液2.5 mL稀释至100 mL，按照“1.3.2”中方法测定其Ca2+浓度。

1.3.4.5Ca2+浓度对鱿鱼墨黑色素吸附Ca2+的影响。分别移取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的鱿鱼墨黑色素，调节pH为4.0，充氮气40 ℃下放置摇床避光振荡吸附24 h，离心取上清液2.5 mL稀释至100 mL，按照“1.3.2”中方法测定其Ca2+浓度。

1.3.4.6不同浓度的盐对鱿鱼墨黑色素吸附Ca2+的影响。配制不同浓度NaCl(1%、3%、5%)、MgCl2(1%、3%、5%)和FeCl3(1%、3%、5%)盐溶液。取5 mmol/L Ca2+溶液2.5 mL和2.5 mL上述不同浓度的各种盐溶液混合，再分别加入鱿鱼墨黑色素0.02 g,调节pH为4.0，充氮气40 ℃放置摇床避光振荡吸附24 h，离心取上清液2.5 mL稀释至100 mL，按照“1.3.2”中方法测定其Ca2+浓度。

1.3.5鱿鱼墨黑色素与钙离子络合物的红外光谱扫描。将真空冷冻干燥的样品与KBr以1：100的比例温合研磨并压制成片，用Nicilet 6700傅立叶红外光谱仪在500~4000 cm-1扫描，绘制鱿鱼墨黑色素和鱿鱼墨黑色素钙离子络合物的红外光谱图。

2结果与分析

图1　pH对鱿鱼墨黑色素吸附Ca2+的影响Fig.1　Effects of pH on Ca2+ absorption by squid melanin

2.1pH对吸附Ca2+的影响从图1可以看出，当pH小于2.0时，溶液呈强酸性，吸附剂鱿鱼墨黑色素分子中的酚羟基、羧基、胺基等因质子化而带正电荷，与被吸附溶质Ca2+之间产生较强的静电斥力，使Ca2+很难靠近吸附剂；同时，大量的H3O+占据了吸附剂与Ca2+络合的活性部位，抑制了吸附剂对Ca2+吸收，导致Ca2+吸附量几乎为零。随着pH的增大，溶液的酸性减弱，吸附剂中与H3O+络合的活性部位逐渐暴露出来有利于Ca2+的吸附，钙的吸附量呈上升趋势。当pH为4时，钙的吸附量最大，达63.74%。当pH大于4时，溶液中OH-与吸附剂竞争Ca2+，使溶液中游离的Ca2+浓度变小，导致吸附量降低。当溶液碱性增至7以上时，鱿鱼墨颗粒会部分溶解，因此，不再继续探究。因此酸度对鱿鱼墨黑色素吸附Ca2+有较大影响，其最佳pH为4。

2.2温度对鱿鱼墨黑色素吸附Ca2+的影响从图2可以看出，温度对鱿鱼墨黑色素吸附Ca2+有较大的影响。当温度为40 ℃时，吸附率达到最高。当温度为25~40 ℃时，随着温度的升高吸附率逐渐上升，当温度为40 ℃时达到65.65%。当温度为40~60 ℃，随着温度的升高，吸附率逐渐下降，继续升高温度容易导致鱿鱼墨黑色素的氧化，因此未做进一步的研究。

图2　温度对鱿鱼墨黑色素吸附Ca2+的影响Fig.2　Effects of temperature on Ca2+ absorption by squid melanin

2.3时间对鱿鱼墨黑色素吸附Ca2+的影响 从图3可以看出，随着时间的增加，鱿鱼墨黑色素对Ca2+的吸附量逐渐地增加，10 h后增加缓慢直至吸附平衡。在30~240 min内，吸附量随着时间的增加速度很快， 4~10 h内吸附较缓， 当时间为10 h时Ca2+的吸附也基本达到饱和达66.35%，即使时间继续延长，Ca2+的吸附量也基本保持不变，吸附达到平衡。

图3　时间对鱿鱼墨黑色素吸附Ca2+的影响Fig.3　Effects of time on Ca2+ absorption by squid melanin

2.4添加量及Ca2+浓度对鱿鱼墨黑色素吸附Ca2+的影响从图4可以看出，当鱿鱼墨黑色素添加量为2~10 mg时，吸附量随黑色素添加量的增加而下降；当鱿鱼墨添加量为2~10 mg时吸附率随着添加量的增加而减小，当添加量超过10 mg后鱿鱼墨黑色素对Ca2+的吸附量也随之增大，当黑色素添加量为20 mg时吸附率达到最大值64.46%，而当鱿鱼墨添加量继续增大时，吸附量基本保持不变。

图4　鱿鱼墨添加量对鱿鱼墨黑色素吸附Ca2+的影响Fig.4　Effects of additive amount of squid ink on Ca2+ absorption

从图5可以看出，在初始Ca2+浓度为2~10 mmol/L时，鱿鱼墨黑色素的吸附量变化很快，随着金属离子浓度的增加，吸附量也相应增大，且增加很快，当Ca2+浓度为10 mmol/L时吸附量达到最大值。鱿鱼墨黑色素对Ca2+的吸附在低浓度下吸附量较少，随着其浓度的增大而吸附量急剧上升，当浓度达到10 mmol/L以后，吸附量开始下降。当吸附量达到饱和以后，浓度继续增加，会发生金属离子的解吸现象，从而使黑色素吸附量开始下降。由此可见，Ca2+浓度为10 mmol/L最为适宜。在实际生产中，考虑到经济效益，投入的物料比为1 g∶2.5 mmol。

2.5盐度对鱿鱼墨黑色素吸附Ca2+的影响从图6可以看出，钠盐和镁盐对鱿鱼墨黑色素吸附Ca2+的影响较小，铁盐对鱿鱼墨黑色素吸附Ca2+的影响非常大，随着Fe3+浓度的增加，吸附量急剧上升，当Fe3+浓度达5%时吸附量由原来的3%上升到51%。因此，铁盐对鱿鱼墨黑色素吸附Ca2+的影响很大。 这与陈士国等[6]的研究结果相符。

2.6红外光谱分析从图7可以看出，3 376.30 cm-1处为羧酸中O-H的伸缩振动，1 619.80 cm-1处为仲胺N-H的伸缩振动，1 384.18 cm-1处为酚羟基Ar-OH的伸缩振动。鱿鱼墨黑色素吸附Ca2+的红外图谱中，羧酸的O-H和仲胺N-H的位置发生蓝移，分别为3 399.64 cm-1和1 622.92 cm-1；酚羟基Ar-OH的位置红移了12 cm-1。这3种现象均说明鱿鱼墨黑色素与Ca2+发生吸附。

图5　Ca2+浓度对鱿鱼墨黑色素吸附Ca2+的影响Fig.5　Effects of Ca2+ concentration on Ca2+ absorption by squid melanin

图6　盐度对鱿鱼墨黑色素吸附Ca2+的影响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.图7　吸附Ca2+前后鱿鱼墨黑色素的红外光谱比较Fig.7　 Infrared spectroscopy of squid melanin before and after Ca2+ absorption

3小结

鱿鱼墨黑色素对Ca2+的吸附能力并不是很理想，吸附量也不太多。但是，改变不同的因素对吸附过程仍会有较大的变化。较适宜的吸附温度为40 ℃，Ca2+的初始浓度为10 mmol/L，最适pH为4，黑色素添加量为0.02 g，吸附最佳时间为10 h，最大吸附量为65%,铁盐对黑色素吸附Ca2+的影响很大。鱿鱼墨黑色素对Ca2+的吸附主要受pH、温度、吸附时间、鱿鱼墨添加量、Ca2+初始浓度和溶液中铁离子的影响。

参考文献

[1] CHEUN W L.The chemical structure of melanin[J].Piglnent Cell Res,2004,17:422-424.

[2] 郑高利,张信岳,周彦钢，等.鱿鱼墨和乌贼墨部分成分及微量元素含量比较[J].中国海洋药物,2002,21(3):12-14

[3] 陈士国，薛长湖，薛勇,等.鱿鱼墨黑色素的自由基清除活性研究[J].中国海洋药物，2007,26(1):24-27

[5] ZAREBA M,BOBER A,KORYTOWSKI W,et al.The effect of a synthetic neuromelanin on yield of free hydroxyl radicals generated in model systems[J].Biochim biophys acta,1995,1271(2/3):343-348.

[6] 陈士国,薛勇,薛长湖,等.鱿鱼墨黑色素吸附铁离子的活性研究[J].离子交换与吸附,2010(4):310-316.

[7] 鲁婷婷,林琳,褚梦思,等.鱿鱼墨黑色素对Pb2+、Cr6+吸附的影响[J].浙江海洋学院学报(自然科学版),2012(1):39-43,48.

[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

作者简介胡梦云(1993- )，女，浙江杭州人，本科生，专业：药学。*通讯作者，副教授，从事食品分析与检验。

基金项目浙江省大学生科技创新项目(2014R411009)。

中图分类号S 986

文献标识码A

文章编号0517-6611(2016)03-070-04