一种从海洋动物蛋白酶解液中去除重金属的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种水产品重金属脱除方法，特别涉及一种从海洋动物蛋白酶解液中 去除重金属的方法。
【背景技术】
[0002] 海洋蛋白酶解液中含有大量生物活性肽，具有独特的生理活性，在免疫调节、肿瘤 抑制、酶抑制、抗菌、抗病毒、抗氧化、抗辐射等方面均具有特殊功效，已广泛应用于食品、医 疗保健及化妆品等行业。但活性肽基料的质量安全问题制约着该产业群的快速发展，重金 属超标问题尤为突出。以海洋贝类为例，由于贝类的滤食性特点，使其体内易于富集海水中 的重金属。调查结果显示，贝类体内镉、铅、铜等重金属及砷等均容易出现超标现象，从海洋 动物蛋白酶解液中脱除重金属已成为确保酶解液质量安全的首要任务。
[0003] 目前，在蛋白酶解液中脱除重金属的技术主要包括络合法、吸附法、絮凝法、离子 交换法等。络合法利用络合试剂EDAT、植酸、柠檬酸等对重金属的螯合能力，用于重金属的 脱除，该法脱除重金属具有选择性强、脱除率高等优点，但脱除过程分离困难，络合剂加入 后只是改变了重金属的存在形态，一定程度上降低其毒性，但没有真正意义上解决重金属 超标问题。吸附法利用活性炭、沸石等吸附材料的吸附性能对重金属进行吸附，该法工艺简 单、吸附容量大，可再生，但选择性较差，在脱除重金属的同时，酶解液中的一些营养成分也 易于被吸附脱除。絮凝法通过静电吸附、电性中和、黏附、架桥和交联作用破坏系统的稳定 性，达到分离的目的，该法操作简单、方便、快捷、适宜工业生产，但选择性差，酶解液中的蛋 白质、多肽等不可避免地在絮凝过程中损失。离子交换法利用离子交换树脂上的功能原子 通过配位作用与待脱除的金属离子发生反应，该法具有操作简单、选择性强、吸附容量大、 金属脱除率高、树脂易于再生等优点，具有产业化的应用前景，是目前蛋白酶解液中脱除重 金属的研宄重点。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是提供了一种操作简单，经济实用，脱除率高，酶解液中 营养成分不被破坏的从海洋动物蛋白酶解液中去除重金属的方法。
[0005] 本发明的技术解决方案是： 一种从海洋动物蛋白酶解液中去除重金属的方法，其具体步骤如下： 1) 聚丙烯酸钠-海藻酸钠-聚天冬氨酸（PAAS-SA-PASP)溶液的制备 称取2g~3g聚丙烯酸钠，溶于IOOmL~200mL去离子水中，完全溶解后，分3次~5 次加入Ig海藻酸钠，充分混合均匀后，分3次~5次加入聚天冬氨酸，使聚天冬氨酸浓度为 0. 030mol/L~0. 050mol/L，充分溶解后，继续搅拌20min~40min，在160W~240W功率下 超声波处理Imin~3min，然后静置8h~16h，使其进一步充分反应，得到聚丙烯酸钠-海 藻酸钠-聚天冬氨酸溶液； 2) 聚丙烯酸钠-海藻酸钠-聚天冬氨酸（PAAS-SA-PASP)凝胶球的制备 将配制的聚丙烯酸钠-海藻酸钠-聚天冬氨酸溶液滴加入到CaCl2质量浓度为2%~ 5 %的饱和H3BO3溶液中，不断搅拌形成凝胶球，静置24h~48h固定后，去离子水清洗3次~ 5次，得到聚丙烯酸钠-海藻酸钠-聚天冬氨酸凝胶球，置于去离子水中保存备用； 3) 海洋动物蛋白酶解液的制备 将新鲜海洋动物肉匀浆3min~8min，取匀浆液与去离子水按照质量比1:2~1:3混 合，在500r/min~600r/min转速下电动揽拌40min~60min，调节pH2~8,得到待酶解的 匀浆稀释液，然后加入占匀浆稀释液质量分数为〇. 44%~1. 30 %的蛋白酶，在37°C~60°C 酶解3h~5h，酶解反应后在100°C下灭酶5min~lOmin，冷却后离心处理，取上清液过滤， 得到海洋动物蛋白酶解液； 4) 海洋动物蛋白酶解液中重金属的脱除 取步骤3)制备的海洋动物蛋白酶解液，调节pH3~6,加入步骤2)制备的聚丙烯酸 钠-海藻酸钠-聚天冬氨酸凝胶球40粒~200粒，在30°C~40°C温度、120r/min~200r/ min转速下恒温振荡12h~24h。
[0006] 滴加聚丙烯酸钠-海藻酸钠-聚天冬氨酸溶液时，控制每滴体积为0. 0060mL~ 0.OlmL。
[0007] 所述的蛋白酶为木瓜蛋白酶、复合蛋白酶、枯草杆菌蛋白酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶 中的一种。
[0008] 步骤4)海洋动物蛋白酶解液中重金属的脱除时，IOmL~50mL海洋动物蛋白酶解 液加入40粒~200粒聚丙烯酸钠-海藻酸钠-聚天冬氨酸（PAAS-SA-PASP)凝胶球。
[0009] 所述聚天冬氨酸的加入量为0. 4g~I. 4g。
[0010] 所述聚丙稀酸钠分子量为5万~10万，所述海藻酸钠的每次加入量为0. 2g~ 〇. 4g;所述聚天冬氨酸分子量为1000~5000,每次加入量为0.Ig~0. 5g。
[0011] 步骤3)和步骤4)调pH值时，使用柠檬酸溶液或浓度为0? 50mol/L~I.Omol/L 的NaOH。
[0012] 步骤3)离心处理时，离心转速为1000r/min~1500r/min，离心时间为5min~ 15min〇
[0013] 所述的海洋动物为贝类、鱼类、虾蟹甲壳类、棘皮类动物中的一种。
[0014] 所述的海洋动物为牡蛎、文蛤、杂色蛤、马氏珠母贝、扇贝、蚬子、鳕鱼、黄鱼、带鱼、 鱿鱼、对虾、毛虾、青蟹、梭子蟹、海胆、海参、鲍鱼中的一种。
[0015] PAAS-SA-PASP凝胶球脱除重金属的原理： 海藻酸钠（SA)是从褐藻类的海带或马尾藻中提取碘和甘露醇之后的副产物。SA的 水溶液具有较高的黏度，已被用作食品的增稠剂、稳定剂、乳化剂等。SA是无毒食品，早在 1938年就已被收入美国药典。SA可以在极其温和的条件下快速形成凝胶，可用于制备水凝 胶球去除水中的重金属。但SA凝胶具有刚性大、易碎等缺点，使用SA制备的凝胶球弹性和 机械性能较差。
[0016] 聚丙烯酸钠（PAAS)是一种合成的线状、可溶性的高分子化合物，能牢固结合镉、 铅等重金属阳离子。
[0017] 聚天冬氨酸（PASP)是一种天然存在于软体动物和蜗牛壳中的氨基酸聚合物，其 最大特点是生物体内可降解、无毒副作用，具有良好的生物相容性，是典型的对环境和生态 无害的绿色聚合物，因其带有羧酸侧基，PASP具有螯合性，能牢固结合镉、铅等重金属阳离 子。
[0018] 本发明的有益效果是： (1) 制备凝胶球的原料海藻酸钠、聚天冬氨酸均为天然绿色原料，聚丙烯酸钠为食品 级，安全无毒，可确保食品安全性； (2) 联合使用海藻酸钠与聚丙烯酸钠，可以形成双网络水凝胶结构，从而大大提高海藻 酸钠凝胶的弹性和机械性能。聚丙烯酸钠、海藻酸钠和聚天冬氨酸均带有羧基基团，均能与 重金属离子发生反应，聚丙烯酸钠、海藻酸钠和聚天冬氨酸共同作用，大大提高了聚丙烯酸 钠-海藻酸钠-聚天冬氨酸凝胶球对重金属的吸附容量； (3)PAAS-SA-PASP凝胶球吸附容量大，选择性强，可以高效脱除镉、铅、铜、钴、镍、锌、汞 重金属，有效保护酶解液中的营养成分； (4) PAAS-SA-PASP凝胶球弹性和机械性能优良，易于再生，可重复使用。
【附图说明】
[0019] 图1本发明的聚丙烯酸钠-海藻酸钠-聚天冬氨酸凝胶球的示意图； 图2不同组成凝胶球对酶解液中重金属脱除能力比较； 图中：PAAS为聚丙烯酸钠，SA为海藻酸钠，PASP为聚天冬氨酸，PA为植酸； 图3脱除时间对酶解液中重金属脱除率的影响； 图4pH对酶解液中重金属脱除率的影响。
【具体实施方式】
[0020] 实施例1 1) 聚丙烯酸钠-海藻酸钠-聚天冬氨酸（PAAS-SA-PASP)溶液的制备 称取2gPAAS(分子量为5万~10万），溶于200mL去离子水中，完全溶解后，分3次加 入IgSA，避免一次加入过多溶胀后成团不易分开，第一次SA加入量为0. 3g，第二次SA加 入量为〇. 3g，第三次SA加入量为0. 4g，充分混合均匀后，按照每次加入量为0. 2g~0. 4g 分3次加入PASP(分子量为1000~5000)，使PASP浓度为0. 040mol/L，充分溶解后，继续 搅拌20min，使上述物质充分反应；反应结束后，在160W功率下超声波处理3min以除去气 泡，然后静置12h使其进一步充分反应，得到聚丙烯酸钠-海藻酸钠-聚天冬氨酸溶液； 2) 聚丙烯酸钠-海藻酸钠-聚天冬氨酸（PAAS-SA-PASP)凝胶球的制备 先配制饱和硼酸溶液，再加入固体CaCl2，固体CaCl2的加入量占溶液总质量