响应面法优化超声微波联用辅助提取黑木耳黑色素工艺

宋丹靓敏 么宏伟 曾伟民 冯磊 王淼 程文 万鹏 雷虹

宋丹靓敏,么宏伟,曾伟民,等. 响应面法优化超声微波联用辅助提取黑木耳黑色素工艺[J]. 食品工业科技,2021,42(7):162−170. doi:  10.13386/j.issn1002-0306.2020050340
引用本文: 宋丹靓敏,么宏伟,曾伟民,等. 响应面法优化超声微波联用辅助提取黑木耳黑色素工艺[J]. 食品工业科技,2021,42(7):162−170. doi:  10.13386/j.issn1002-0306.2020050340
SONG Danliangmin, YAO Hongwei, ZENG Weimin, et al. Optimization of Ultrasound-Microwave Assisted Extraction of Melanin from Auricularia auricula-judae by Response Surface Methodology[J]. Science and Technology of Food Industry, 2021, 42(7): 162−170. (in Chinese with English abstract). doi:  10.13386/j.issn1002-0306.2020050340
Citation: SONG Danliangmin, YAO Hongwei, ZENG Weimin, et al. Optimization of Ultrasound-Microwave Assisted Extraction of Melanin from Auricularia auricula-judae by Response Surface Methodology[J]. Science and Technology of Food Industry, 2021, 42(7): 162−170. (in Chinese with English abstract). doi:  10.13386/j.issn1002-0306.2020050340

响应面法优化超声微波联用辅助提取黑木耳黑色素工艺

doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2020050340
基金项目: 黑龙江省森林工业总局科技计划项目(sgzjY2015016);黑龙江大学横向课题(17016);“三区”科技人才项目
详细信息
    作者简介:

    宋丹靓敏(1996−),男,硕士研究生,研究方向:食品加工与安全方向,E-mail:188181263@qq.com

    通讯作者:

    雷虹(1971−),女,博士,教授,研究方向:食品微生物,E-mail:leihong@hlju.edu.cn

  • 中图分类号: TS201.1

Optimization of Ultrasound-Microwave Assisted Extraction of Melanin from Auricularia auricula-judae by Response Surface Methodology

  • 摘要: 以黑木耳(Auricularia auricula-judae)粉末为材料,研究了超声微波联用辅助提取黑木耳黑色素的方法。通过单因素实验考察黑木耳干粉粉碎粒度、超声功率、微波功率和超声微波联用时间对提取效果的影响,并采用响应面法优化工艺条件。通过与传统溶剂提取法及超声辅助提取法进行比较,结合扫描电镜(Scanning electron microscope)观察不同提取方法对于黑木耳干粉组织结构的破坏程度,以此验证超声微波联用辅助提取黑木耳黑色素的优势。结果表明:木耳黑色素的最佳提取工艺条件是:超声功率398 W、微波功率392 W、联合作用时间31 min。此条件下黑木耳黑色素吸光度为0.984,粗黑色素得率达到9.10%,相较传统溶剂法提取法(7.20%)、超声辅助提取法(5.20%)分别提高26.38%、75.00%。经比较不同提取方法后的黑木耳组织的SEM图像,表明黑木耳组织经超声微波联用辅助提取方法后,组织结构破损严重。结果证实:超声微波联用辅助提取黑木耳黑色素的方法相较于传统溶剂法可节约溶剂的使用量,相较于超声辅助提取法所耗费的时间有所减少,并且可提升黑木耳黑色素得率。
  • 图  1  黑木耳黑色素的紫外扫描图谱

    Figure  1.  Ultraviolet scanning spectrum of A. auricula-judae melanin

    图  2  干粉微粉碎粒度对黑色素吸光度的影响

    Figure  2.  Effect of dry powder particle size on melanin absorbance

    图  3  超声功率对黑色素吸光度的影响

    Figure  3.  Effect of ultrasonic power on melanin absorbance

    图  4  微波功率对黑色素吸光度的影响

    Figure  4.  Effect of microwave power on the absorbance of melanin

    图  5  超声-微波联用时间对黑色素吸光度的影响

    Figure  5.  Effect of ultrasound-microwave combined action time on the absorbance of melanin

    图  6  超声功率和微波功率对黑色素吸光度影响的响应面和等高线图

    Figure  6.  Response surface and contour diagram of the effect of ultrasonic power and microwave power on the absorbance of melanin

    图  8  微波功率和联合作用时间对黑色素吸光度影响的响应面和等高线图

    Figure  8.  Response surface and contour diagram of the effect of microwave power and combined action time on the absorbance of melanin

    图  7  超声功率和联合作用时间对黑色素吸光度影响的响应面和等高线图

    Figure  7.  Response surface and contour diagram of the effect of ultrasonic power and combined action time on the absorbance of melanin

    图  9  不同处理方法的黑木耳组织样品扫描电子显微镜图片

    注:A:黑木耳干粉粉碎样品; B:超声辅助提取法处理后黑木耳样品; C:传统溶剂提取法处理后黑木耳样品;D:超声-微波联用辅助提取法处理后黑木耳样品。

    Figure  9.  Scanning electron microscope images of samples with different treatment methods

    表  1  黑木耳黑色素提取 Box-Behnken 试验因素和水平

    Table  1.   Factors and levels of Box-Behnken test for A. auricula-judae  melanin extraction

    水平X1超声功率(W)X2微波功率 (W)X3联合作用时间( min)
    135030020
    240040030
    345050040
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    表  2  黑木耳黑色素提取 Box-Behnken 试验方案与结果

    Table  2.   Scheme and results of Box-Behnken experiment for extraction of A. auricula-judae melanin

    试验号X1X2X3OD207试验号X1X2X3OD207
    1−1−100.8411001−10.847
    21−100.853110−110.797
    3−1100.819120110.831
    41100.774130000.963
    5−10−10.768140000.977
    610−10.684150001.025
    7−1010.826160000.986
    81010.817170001.007
    90−1−10.823
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    表  3  方差分析

    Table  3.   Variance analysis

    方差来源自由度平方和均方FP
    X111.985E-0031.985E-0031.080.3324
    X212.311E-0042.311E-0040.130.7328
    X312.775E-0032.775E-0031.520.2579
    X1X218.123E-0048.123E-0040.440.5266
    X1X311.406E-0031.406E-0030.770.4098
    X2X312.500E-0052.500E-0050.0140.9102
    ${\rm{X}}_1^2 $10.0510.05127.990.0011**
    ${\rm{X}}_2^2 $10.0150.0158.160.0245*
    ${\rm{X}}_3^2 $10.0490.04926.610.0013**
    模型90.130.0158.160.0057**
    残差70.0131.830E-003
    失拟项30.0103.465E-0035.740.0623
    纯误差42.415E-0036.038E-004
    总和160.15
    注:*表示差异显著(P < 0.05),**表示差异极显著(P < 0.01)。
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-05-28
  • 网络出版日期:  2021-01-28
  • 刊出日期:  2021-04-01

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