正交試驗法優化印度洋魷魚甲醛清除工藝條件

摘 要：印度洋魷魚作為重要的水產資源，其未經處理的樣品中往往有較高的天然甲醛含量。為了有效降低甲醛含量，設計了正交試驗優化浸燙pH值、浸燙溫度、浸燙時間以及清除劑4個因素條件。結果表明：最佳工藝條件是浸燙pH為9.0，浸燙溫度為80℃，浸燙時間為90min，甲醛清除劑使用0.02%茶多酚和0.1%半胱氨酸。經此處理工藝處理后的印度洋魷魚產品未檢測到殘留甲醛含量。

關鍵詞：印度洋魷魚；甲醛清除；正交試驗；方差分析

中圖分類號：TS254.4 文獻標志碼：A 文章編號：0253?2301（2024）07?0069?05

DOI： 10.13651/j.cnki.fjnykj.2024.07.012

Optimization of Formaldehyde Removal Process Conditions for Sthenoteuthis oualaniensis by

Using Orthogonal Experimental Design

ZHANGCi-feng，SUNHua-miao，CHENJian-nan，CHENDuo

（Technology Research and Development Center of Marine Active Substances and Products of Fuzhou Institute ofOceanology， Fujian Key Laboratory for the Sustainable Utilization of Special Marine Biological Resources， Fujian

Normal University， Fuzhou， Fujian 350117， China）

Abstract： Sthenoteuthis oualaniensiswasanimportantaquaticresource，anditsuntreatedsamplesoftenhadhighernaturalformaldehydecontent.Inordertoeffectivelyreducethecontentofformaldehyde，theorthogonalexperimentwasdesignedtooptimizethefourfactors，includingthepHvalue，temperature，timeforsoakingandscaldingandthescavenger.Theoptimalprocessconditionswereasfollows：thepHofsoakingandscaldingwas9.0，thetemperatureofsoakingandscaldingwas80℃，thetimeofsoakingandscaldingwas90min，and0.02%teapolyphenols+0.1%cysteinewereusedastheformaldehydescavenger.NoresidualformaldehydecontentwasdetectedinSthenoteuthisoualaniensisproductsafterthetreatmentofthisprocess.

Key words： Sthenoteuthis oualaniensis；Formaldehyderemoval；Orthogonaltest；Varianceanalysis

印度洋魷魚Sthenoteuthis oualaniensis又稱鳶烏賊、霓虹飛鏢魷或紫背飛鏢魷，廣泛分布于印度洋、太平洋熱帶及亞熱帶海域[1]。印度洋魷魚生長快迅速，繁殖率高，在赤道范圍內全年產卵[2]。研究表明，印度洋魷魚富含DHA、牛磺酸、不飽和脂肪酸及無機鹽等營養成分，是海鮮市場的新興產品和重要的漁業資源[3]。

甲醛（HCOH）是一種公認的強毒性物質，對人體免疫系統、神經系統、肝臟都有毒害[4]。研究發現，大多數的水產品本身含有一定量的甲醛。段文佳等[5]調查研究了49種水產品，其中，龍頭魚、鱈魚、中國槍烏賊等的甲醛含量相對較高。不同類型的水產品甲醛含量存在差異，海水類樣品的甲醛含量最高，其次為頭足類和貝類，而淡水類樣品的甲醛含量最低。蔣根賢等[6]測定了浙江地區7種海鮮203份樣品甲醛含量，龍頭魚、墨魚和魷魚甲醛含量相對較高，且甲醛含量隨儲存時間延長而增加。

我國是水產消費大國，魷魚作為頭足類水產品中最具經濟價值的資源之一，其質量安全備受關注。根據國家標準NY/T2975—2016《綠色食品頭足類水產品》[7]的規定，頭足類綠色產品污染物甲醛檢測限量10mg·kg?1。近年來，多個研究針對海鮮及其他食品中甲醛的去除條件進行了探討，取得了較為理想但各具差異的結果。熊志勇等[8]研究了茶多酚去除海鮮干貨中甲醛的最佳反應條件，結果表明在pH為9，40℃水浴處理100min后，甲醛去除率達85%。王瑞清等[9]使用L-半胱氨酸處理香菇制品，發現經過處理的香菇在貯存早期甲醛含量較未處理香菇降低67.5%。苗林林等[10]基于SAS單純型格子混料試驗探討了含有茶多酚、氯化鈣和氯化鎂的甲醛復合抑制劑對甲醛去除的影響，結果表明3種甲醛抑制劑的最佳配比為0.026%、0.642mmol·L-1、0.332mmol·L?1。劉萍等[11]分析了在恒定的樣品量、茶多酚用量及反應時間和溫度條件下，不同pH對魷魚甲醛去除的影響，發現當pH值為9時，甲醛去除率最高達85.03%。

目前，針對印度洋魷魚的甲醛去除工藝的方法及效果評估較少，如何高效去除印度洋魷魚制品中的甲醛是亟待解決的問題。本試驗利用高效液相色譜法（HPLC）測定印度洋魷魚中甲醛含量，并且通過正交試驗優化甲醛清除工藝條件，為大規模去除印度洋魷魚產品中甲醛提供參考。

1 材料與方法

1.1材料與儀器

魷魚（福州宏東食品有限公司提供，-20℃儲存）；0.22μm微孔濾膜（有機相）；甲醇（色譜純）；2，4-二硝基苯肼（分析純）；二氯甲烷（分析純）；甲醛標準溶液（10μg·mL?1）。

高效液相色譜儀（Waterse2695-2997）；氮吹儀（MD-2000）；高速離心機（Centrifuge5424）；恒溫水浴鍋（DK-8D）；電子天平（AL104）；渦旋混合器（MV-100）。

1.2試驗方法

1.2.1標準曲線的制作和檢測 參照T/ZNZ116—2022《水發產品中甲醛的測定液相色譜法》[12]測定甲醛含量。移取10μg·mL?1的甲醛標準工作液0、10、50、100、200、500、1000μL（相當于0、0.1、0.5、1.0、2.0、5.0、10.0μg甲醛）置于15mL離心管中，加蒸餾水溶解定容至1mL，加入0.6mL2，4-二硝基苯肼衍生液，混勻后置于50℃水浴鍋反應20min，取出冷卻至室溫，加入2mL二氯甲烷，渦旋萃取1min，4000r·min?1離心2min，收集下層黃色溶液。上清液加入1 mL二氯甲烷重復渦旋萃取兩次。合并3次得到的萃取液50℃氮吹近干，加入1.0mL的甲醇溶液溶解定容，經0.22μm微孔濾膜過濾后使用高效液相色譜儀測定甲醛含量。繪制標準曲線。

液相色譜條件：色譜柱：C18柱，250nm×4.6mm，5μm；流動相：A70%甲醇，B30%水；流速：1.0mL·min?1；柱溫：35℃；檢測波長：352nm；進樣量：20μL。

1.2.2條件優化和檢測 冰鮮魷魚自然解凍，去除內臟、尾尖，其余部分切圈。首先測定冰鮮魷魚中的甲醛含量。

以樣本甲醛殘留量為指標，通過文獻和理論分析[9，12]，采取浸燙工藝去除印度洋魷魚中的甲醛，選取浸燙pH（A）、浸燙溫度（B）、浸燙時間（C）、清除劑（D）4個因素進行考察，分析結果顯示，茶多酚在偏堿性環境中更有利于甲醛的去除，但在強堿條件下效果受到抑制，其中pH為9.0時去除率最高，因此選擇pH7.0、8.0和9.0作為研究條件；此外，在茶多酚、氯化鈣和氯化鎂混合添加的情況下，60℃時甲醛減少率可超過80%，因此選擇40℃、60℃和80℃作為溫度變量；加熱時間越長，甲醛含量顯著降低，考慮到實際生產效率，選取50、70和90min作為考察時間。采用正交表L9（3）進行試驗設計和優化分析。試驗因素水平見表1。

1.2.3去除效果驗證 于工廠抽樣采集3批次經過最佳甲醛清除工藝處理的魷魚，共6個樣本。通過冷鏈運輸方式，在實驗室按照標準方法對樣品的甲醛含量進行檢測。

2 結果與分析

2.1甲醛衍生物標準曲線制作

由圖1可知，甲醛在0～10.00μg·mL?1線性關系良好，回歸方程為y=696033x+87929，相關系數R=0.9994。標準品甲醛衍生物液相色譜圖見圖2。

2.2冰鮮印度洋魷魚的甲醛含量測定

冰鮮印度洋魷魚的甲醛含量測定結果見表2，由表2可知冰鮮印度洋魷魚不同部位均顯示出較高的本底甲醛含量。

2.3冰鮮印度洋魷魚甲醛去除條件正交試驗

由表3可知，浸燙pH取水平1（7.0）、浸燙溫度取水平3（80℃）、浸燙時間取水平3（90min）、甲醛清除劑選取水平3（0.02%茶多酚、0.1%半胱氨酸）時甲醛去除效果最佳，甲醛殘留量僅為0.01mg·kg?1。各因素處理對甲醛含量影響程度由大到小依次為：清除劑＞浸燙pH＞浸燙溫度＞浸燙時間。使用因素-指標分析提高結果精確度。將甲醛殘留量設為指標，取各指標影響因素在各水平上的平均值，繪制各水平因素與指標的關系圖，見圖3。參考甲醛去除效果，印度洋魷魚去除甲醛加工工藝的最佳組合為：浸燙pH為9.0、浸燙溫度80℃、浸燙時間為90min、甲醛清除劑選用0.02%茶多酚、0.1%半胱氨酸（A3B3C3D3）。

2.4工藝優化印度洋魷魚甲醛去除效果驗證

對食品企業生產線抽樣采集的3批次的印度洋魷魚不同部位，共6個樣本，按照標準方法進行檢測，結果均未檢測出甲醛（表4）。表明經過該方法處理的印度洋魷魚產品有較高的安全性，滿足綠色食品的標準。同時兼具穩定性，滿足生產企業大規模生產要求。

3 結論與討論

大多數水產品都含有一定量的本底甲醛，不同品系、不同地域、不同的存儲條件存在差異，不同的測定方法得出的甲醛的本底含量也有差異。魏建華等[13]通過高效液相色譜法對南海地區常見的海捕魚和養殖魚的甲醛本底值進行研究，其中，海捕龍頭魚本底甲醛高達180.96mg·kg?1；除此之外，海捕魚甲醛平均含量為8.17mg·kg?1高于養殖水產品的1.10mg·kg?1。在安利華等[14]用光度法測定常見魷魚的甲醛本底含量的調查研究中，阿根廷魷魚、北太平洋魷魚、秘魯魷魚的甲醛本底值分別為27.06、5.10、3.53mg·kg。本研究通過柱前衍生-液相色譜法對印度洋魷魚中甲醛含量進行測定，結果排除蛋白質、脂肪干擾，具有良好的線性關系，簡單、快速。

魷魚等水產品中本底甲醛的產生機制，有兩種主要理論，即生物途徑和非生物途徑，前者是在冷藏、冷凍過程中，水產品在氧化三甲胺去甲基酶和微生物作用下產生甲醛，后者是高溫環境下水產品中氧化三甲胺熱分解產生甲醛，并且非酶反應存在自由基機制[15]。現有食品甲醛清除劑的研究中，茶多酚是主要使用的清除劑[8，12]。茶多酚是存在于茶葉中多酚類的總稱，主要成分為兒茶素，占其總量的60%～80%[16]。多酚與甲醛之間能夠產生羥縮合反應。酸性或堿性條件下甲醛的醛基被活化，酚羥基（?OH）發揮親核作用，攻擊甲醛碳原子，形成中間產物羥甲基酚，進一步加熱，羥甲基酚發生縮合反應，形成亞甲基橋鍵（?CH?）使多2酚分子交聯，形成大分子，從而達到甲醛清除目的[17]。半胱氨酸中的氨基（?NH2）也可以與甲醛發生加成反應，清除甲醛[18]。氯化鈣、氯化鎂具有吸附作用，也被較常與茶多酚共同用于食品甲醛清除工藝，且效果優于單一清除劑的使用[9?10]。本研究針對印度洋魷魚設計3種不同的復配型甲醛清除劑，考慮浸燙清除工藝的溫度、酸堿度、作用時間對甲醛清除劑效果的影響，設計正交試驗優化，對試驗結果進行極差分析以及進一步方差分析都表明清除劑是決定甲醛清除效果的主要效應因子。對正交試驗結果進行指標-因素分析得到清除甲醛效果最佳的工藝組合：浸燙pH為9.0、浸燙溫度80℃、浸燙時間為90min、甲醛清除劑選用0.02%茶多酚、0.1%半胱氨酸。通過進一步的試驗驗證，處理后的印度洋魷魚產品中未檢測出甲醛，較高程度保證了產品的質量安全。

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（責任編輯：柯文輝）