洪艺萍 粟代莲 王松刚 陈钰 林美芬 范玲玉 郑毅

摘 要： 为了充分利用牡蛎壳资源，实现变废为宝，采用超声波辅助牡蛎壳制备食品添加剂乳酸钙，并对其工艺进行优化。以乳酸钙产率和含量为考察指标，通过单因素试验研究酸料比、液料比、超声温度、超声时间四因素对牡蛎壳制备乳酸钙产率和含量的影响;在单因素试验基础上，结合正交试验优化超声波辅助牡蠣壳制备乳酸钙的最佳工艺条件。结果表明：各因素对乳酸钙产率和含量的影响大小依次为酸料比、液料比、超声时间、超声温度，超声波辅助牡蛎壳制备乳酸钙的最优工艺条件为酸料比1.6∶ 1、液料比12.5∶ 1、超声温度65℃、时间45 min。在此最佳工艺条件下制备乳酸钙的产率和含量分别为（72.81±1.47）%和（84.79±0.88）%。说明牡蛎壳采用此最佳工艺条件制备乳酸钙的产率和含量高，且操作方法简单，可在生产上推广应用。

关键词： 牡蛎壳;超声波辅助;乳酸钙;制备工艺

中图分类号： TS254.9文献标志码： A文章编号： 0253-2301（2020）06-0027-06

DOI：10.13651/j.cnki.fjnykj.2020.06.006

Process optimization of Ultrasonic-assisted Preparation of Calcium Lactate from Oyster Shell

HONG Yi-ping， SU Dai-lian， WANG Song-gang， CHEN Yu， LIN Mei-fen， FAN Ling-yu， ZHENG Yi *

（College of Life Sciences， Fujian Normal University， Fuzhou， Fujian 350117， China）

Abstract：In order to make full use of oyster shell resources and turn waste into treasure， the ultrasonic-assisted preparation of calcium lactate as a food additive from oyster shell was studied in this paper， and the technology was also optimized. By taking the yield and content of calcium lactate as the indexes of evaluation， the effect of four factors including the acid-solid ratio， liquid-solid ratio， ultrasonic temperature and ultrasonic time on the yield and content of calcium lactate prepared from oyster shell was studied by using the single factor experiment. On the basis of the single factor experiment， combined with the orthogonal experiment， the optimal process conditions for the ultrasonic-assisted preparation of calcium lactate from oyster shell were optimized. The results showed that the effect of each factor on the yield and content of calcium lactate was the acid-solid ratio， liquid-solid ratio， ultrasonic time and ultrasonic temperature in order. The optimum process conditions the ultrasonic-assisted preparation of calcium lactate from oyster shell were as follows： acid-solid ratio of1.6∶ 1 ， liquid-solid of12.5∶ 1 ， ultrasonic temperature of 65℃， ultrasonic time of 45 min. Under the optimum process conditions， the yield and content of calcium lactate prepared were（72.81± 1.47）% and （84.79±0.88）% respectively， showing that the yield and content of calcium lactate prepared from oyster shell under the optimum process conditions were high， and the operation method was simple， which could be popularized and applied in the production.

Key words：Oyster shell; Ultrasonic-assisted; Calcium lactate; Preparation process

牡蛎又被称做海蛎子、生蚝等，牡蛎肉可新鲜食用，其味道鲜美，所含有的养分丰富均衡，被美誉为“海洋牛奶”[1-2] 。牡蛎在世界贝类养殖中排名第1[3] ，福建省作为全国最大牡蛎养殖省份，大量牡蛎壳在加工与食用过程中被废弃而没有进行有效开发利用，反而成为严重污染源[4] 。据分析，牡蛎壳中的碳酸钙质量分数达90%以上[5] 。目前，在生物医学领域，国外学者Sasaki等

F j= ∑  m j=1 ω ij Z ij  （i=1，2，…;j=1，2，…）  （2）

式（2）中， Zij 为试验指标; ωij为 综合评判权重; i 为第i号试验; j 为第j个试验 指标。

根据文献经验，乳酸钙含量会直接影响乳酸钙的质量级别和经济价值，故产率的评判权重  ωij = 0.4，含量的评判权重 Zij =0.6。

2 结果与分析

2.1 乳酸钙制备工艺条件的单因素优化

2.1.1 酸料质量比对乳酸钙制备的影响 超声辅助牡蛎壳粉和乳酸反应，比较不同酸料比对乳酸钙产率和含量的影响，结果见表2。由表2可知，随着酸料比的增加，即牡蛎壳乳酸钙的产率呈上升的趋势，在酸料质量比1.6∶ 1时达到峰值，产率为72.82%，后产率又下降。与此相反的是，乳酸钙含量呈下降的趋势，在酸料比为1.6  ∶ 1时乳酸钙含量为82.70%。乳酸钙含量随着乳酸用量的增加而降低的原因可能是其他副反应的发生，也可能是受热分解产生乳酸酐。综合评分结果表明在酸料比为1.6∶ 1时制备牡蛎壳源乳酸钙的效果较好。

2.1.2 液料质量比对乳酸钙制备的影响 在超声波的介入下，辅助牡蛎壳粉和乳酸反应制取食品添加剂乳酸钙，液料比的改变对乳酸钙产率和含量的影响结果见表3。由表3可知，随着液料质量比的增加，在液料比 10.0∶ 1 时乳酸钙产率达到最高（69.19%），之后递减;乳酸钙含量在10.0∶ 1时达到82.76%，含量大小总体变化不明显。综合评分结果表明在液料比为10.0∶ 1时制备牡蛎壳源乳酸钙的效果较好。

2.1.3 超声时间对乳酸钙制备的影响 改变超声波中的反应温度，牡蛎壳粉和乳酸反应生成乳酸钙的结果见表4。由表4可知，随着超声波反应温度的升高，乳酸钙产率在超声波反应温度55℃时最高，为67.81%，之后降低。乳酸钙含量在超声温度波反应35℃时最高，为87.43%;在超声波反应温度55℃时乳酸钙含量为85.98%。综合评分结果表明最佳的超声温度为55℃。

2.1.4 超声时间对乳酸钙制备的影响 在不改变其他单因素条件下，只改变超声反应时间条件，改变反应时间对乳酸钙产率和含量的影响结果见表5。由表5可知，当牡蛎壳粉与乳酸反应时间逐渐增加时，乳酸钙的产率也逐渐升高，在超声时间为40 min时，乳酸钙产率最高，为69.35%;乳酸钙含量在超声时间30 min时是最高，为83.97%;在40 min时乳酸钙含量为82.70%。综合评分结果表明反应的最佳时间选择40 min。

2.2 制备乳酸钙工艺条件正交优化

2.2.1 正交试验结果 根据单因素试验结果，选取酸料比1.4∶ 1、1.6∶ 1、1.8∶ 1，液料比7.5∶ 1、10.0∶ 1、12.5∶ 1，超声温度45℃、55℃、65℃，超声时间30、40、50 min为试验条件进行正交试验。由正交试验结果（表6）可知，以综合评分为响应值，影响牡蛎壳乳酸钙产率的主次因素是A>B> D>C，即酸料比>液料比>超声时间>超声温度。牡蛎壳制备乳酸钙的最佳制备工艺条件为A2B3C3D2，即酸料比1.6∶ 1、液料比12.5∶ 1、超声温度65℃、超声时间45 min。

2.2.2 最佳工艺验证试验 为了验证正交试验所得到的牡蛎壳制备乳酸钙的最佳工艺组合A2B3C3D2是否可靠，以酸料比1.6∶ 1、液料比12.5

∶ 1、超声温度65℃、超声时间40 min为制备条件进行验证试验。从验证试验结果（表7）可知，在该最优工艺制备条件下，乳酸钙的产率和含量均高于正交试验最高组，最优组合验证结果 P <0.01，差异达显著水平;而正交试验最高组结果  P > 0.05，差异未达显著水平，验证试验结果表明正交试验结果具有可靠性。

3 结论

本研究通过单因素试验研究牡蛎壳经超微粉碎处理，采用超声波技术制备乳酸钙的工艺，探討酸料比、液料比、超声温度、超声时间等四因素对乳酸钙产率和含量的影响。结果表明：各因素对乳酸钙产率和含量的影响大小主次顺序依次为酸料比、液料比、超声时间及温度。通过正交试验优化乳酸钙最佳工艺条件为酸料比1.6∶ 1、液料比12.5∶ 1、超声温度65℃、超声时间45 min，在此最佳工艺条件下制备乳酸钙的产率和含量最高，制备的乳酸钙色泽呈白色，具有良好的溶解性，乳酸钙含量检测符合国家标准（GB 1886.21-2016《食品安全国家标准 食品添加剂 乳酸钙》）要求。牡蛎壳采用超声波技术制备乳酸钙的工艺方法，牡蛎壳处理方便，只需清理干净然后烘干粉碎，不需要对原料进行煅烧等工艺，制取过程无毒无害安全，工艺简单，原料成本低廉广泛，有良好的应用前景。

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（责任编辑：林玲娜）