专利名称：一种有效脱除贝类多糖中镉的方法
技术领域：
本发明涉及ー种保健多糖中镉的脱除方法，具体涉及ー种有效脱除贝类多糖中镉的方法，属于食品基料的重金属脱腥技术领域，是ー种采用改性壳聚糖有效脱除贝类多糖中镉的方法。
背景技术：
镉、铜、锌、铬和铅等重金属引起的海水污染已经成为全世界的问题，这些金属易在海产品生物体内富集，造成严重的食品安全问题。目前利用壳聚糖衍生物法对重金属进行脱除的研究很多，主要基于壳聚糖分子 中C2位上的-NH2, C3、C6位上的-0H，均具有较强的反应活性，因而对壳聚糖进行了ー些化学改性。本发明中则采取对壳聚糖进行物理改性的方法，将其负载在改性的凹凸棒石粘土(简称凹土)上，利用壳聚糖本身较强的离子交換特性和凹土对阳离子良好的吸附能力对贝类多糖中重金属镉进行脱除，具有污染少，成本低的优势。凹土是ー种具有独特层链状结构的晶质水合镁铝硅酸盐矿物，具有比表面积大、化学稳定性好、吸附能力强等特征倍受人们重视，因此广泛应用于材料、化工、环保、医药等行业。凹凸棒石表面电荷是由表面的Si—0键和Al—0键发生水解破裂产生的。破键水解产生的R — OH上的羟基(-0H)具有两性，可以是正电荷，也可以是负电荷。改性作用就是使凹土的结构电荷和表面电荷发生改变，从而改变它的带电性和吸附活性，不同的改性方法对其带电性和吸附活性有着不同的影响。本发明则是通过对凹土依次进行热活化和酸活化，使其有利于对壳聚糖的负载和镉离子的吸附。目前已有利用凹土-壳聚糖法对废水中Cd、Cr、Pb、Cu等金属离子进行吸附脱除的相关研究，发现凹土-壳聚糖法的吸附效果明显高于分别用壳聚糖、凹土对金属离子的吸附，其中凹土-壳聚糖对水溶液中Cd离子的吸附率达90%以上，吸附效率高，并且吸附剂复合物可重复利用，降低了成本。但是将凹土 -壳聚糖法对海产品中镉的脱除目前还没有报道，其研究成功对海产品加工具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种有效脱除贝类多糖中镉的方法，利用凹土 -壳聚糖法对贝类多糖中Cd、Cr、Pb、Cu等金属离子进行吸附脱除效果明显高于分别用壳聚糖、凹土对金属离子的吸附。为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是
本发明是以壳聚糖为原料，将天然凹土依次经热活化、酸活化处理，最終得到干燥的改性凹土，取IOOmL经物理改性的壳聚糖溶胶加IOOmL超纯水稀释，然后缓缓加入改性凹土，进行一次负载；然后将制得的一次负载凹土再缓缓加入IOOmL未经稀释的壳聚糖溶胶中，进行二次负载；然后将复合物经1. Omol/L的氢氧化钠溶液处理Ih后，用超纯水洗至中性，抽滤干燥得到200目的凹土-売聚糖颗粒，用于贝类多糖中镉的脱除；具体步骤如下
(1)凹土活化
a.热活化取天然凹土置于马弗炉中，600-800°C条件下加热3-5h，待降温后取出放入干燥器干燥得砖红色热活化凹土，备用；
b.酸活化取热活化好的凹土，向其中加入IOOmL的盐酸溶液，40-60°C恒温搅拌l-3h，4000r/min离心IOmin弃上清液，沉淀用超纯水洗至中性；然后加入IOOmL草酸溶液，常温搅拌2-4h，静置2-4h，4000r/min离心IOmin弃上清液，沉淀用超纯水洗至中性；100-120°C干燥3-5h得酸活化的橘黄色凹土，备用；
(2)壳聚糖溶胶的制备
取2g壳聚糖溶于40mL10%的草酸和10mLl%こ酸的混合液中，在40_60°C的水浴中 搅拌至完全溶解得壳聚糖溶胶；
(3)壳聚糖的负载
取壳聚糖溶胶加入超纯水稀释，50°C搅拌l_2h，然后向其中缓缓加入活化凹土，边加入边搅拌，常温持续搅拌至恒重，100-110°C干燥得一次性负载凹土 ；然后将一次性负载凹土再缓缓加入已制备好的壳聚糖溶胶中，常温搅拌l_3h，静置除去上清液，然后加入20mL浓度为1.0moL/L的氢氧化钠溶液，搅拌lh，离心洗至中性；抽滤，100-110°C干燥得200目橘黄色的凹土 -壳聚糖颗粒；
(4)多糖镉的脱除
a.将马氏珠母贝全脏器进行匀浆，得匀浆液；
b.调节匀浆液pH7.5，分别加入胰蛋白酶和枯草杆菌酶；置于50°C水浴中4h，进行酶解处理；
c.将酶解液置于100°C水浴中灭酶IOmin;然后调节pH为7. 0，加入活性炭和硅藻土，置于65°C的水浴中，脱色30min ;然后4000r/min离心lOmin，取上清液；
d.取酶解液，调节pH7.0，加入凹土 -壳聚糖颗粒，在恒温振荡器中以133r/min的振荡速度振荡32min,然后4000r/min离心5min取上清液,用步骤(3)所得的凹土 -壳聚糖颗粒进行镉的脱除处理；
e.将进行脱镉处理的酶解液调pH7.0，搅拌下加入无水こ酸钠至完全溶解；然后缓缓加入こ醇，静置24h，进行多糖的醇沉处理；
f.将醇沉后的上清液去掉，剩下的部分离心5min，然后分别用无水こ醇和丙酮交换洗涤3次；然后将洗好的多糖在50°C的烘箱中干燥，得白色的多糖固体粉末。酸活化所用盐酸溶液的浓度为ImoL/L ;酸活化所用的草酸溶液的体积浓度为10%。本发明对凹土-壳聚糖脱除马氏珠母贝多糖、牡蛎多糖中镉进行了实验，结果表明凹土-壳聚糖能有效脱除马氏珠母贝多糖、牡蛎多糖中镉的含量，脱除率分别达到77. 2%和69. 8%，且对多糖的得率影响较小。与现有技术相比具有如下有益效果
相对于目前分别用壳聚糖、凹土对金属离子的吸附，凹土-壳聚糖具有吸附效率高，并且吸附剂复合物可重复利用，污染少、成本低的优势.本发明对凹土-壳聚糖脱除马氏珠母贝多糖、牡蛎多糖中镉进行了实验，结果表明凹土-壳聚糖能有效脱除马氏珠母贝多糖、牡蛎多糖中镉的含量，脱除率分别达到77. 2%和69. 8%，且对多糖的得率影响较小。
具体实施例方式下面通过具体实施方式
来进ー步说明本发明，以下实施例为本发明具体的实施方式，但本发明的实施方式并不受下述实施例的限制。实施例1
凹土-売聚糖颗粒的制备
1、凹土活化
(1)热活化取15g天然凹土置于马弗炉中，700°C条件下加热4h，待降温后取出放入干燥器干燥得砖红色热活化凹土，备用；
(2)酸活化取IOg热活化好的凹土，向其中加入IOOmL浓度为ImoL/L的盐酸溶液，50°C恒温搅拌2h,4000r/min离心IOmin弃上清液，沉淀用超纯水洗至中性；然后加入IOOmL 10%的草酸溶液，常温搅拌3h，静置4h，4000r/min离心IOmin弃上清液，沉淀用超纯水洗至中性；120°C干燥4h得酸活化的橘黄色凹土，备用；
2、壳聚糖溶胶的制备
取2g壳聚糖溶于40mL10%的草酸和10mLl%こ酸的混合液中，在50°C的水浴中搅拌至完全溶解；
3、壳聚糖的负载
取IOmL壳聚糖溶胶加入50mL超纯水稀释，50°C搅拌lh，然后向其中缓缓加入3. 3g的改性凹土，边加入边搅拌，常温持续搅拌至恒重，105°C干燥得一次性负载凹土 ；然后将一次性负载凹土再缓缓加入IOmL已制备好的壳聚糖溶胶中，常温搅拌2h，静置除去上清液，然后加入20mL浓度为1. OmoL/L的氢氧化钠溶液，搅拌lh，离心洗至中性；抽滤，105°C干燥得200目橘黄色的凹土 -壳聚糖颗粒。实施例2
凹土-売聚糖颗粒的制备
1、凹土活化
(1)热活化取15g天然凹土置于马弗炉中，600°C条件下加热3h，待降温后取出放入干燥器干燥得砖红色热活化凹土，备用；
(2)酸活化取IOg热活化好的凹土，向其中加入IOOmL浓度为ImoL/L的盐酸溶液，40°C恒温搅拌3h,4000r/min离心IOmin弃上清液，沉淀用超纯水洗至中性；然后加入IOOmL 10%的草酸溶液，常温搅拌2h，静置2h，4000r/min离心IOmin弃上清液，沉淀用超纯水洗至中性；100°c干燥5h得酸活化的橘黄色凹土，备用；
2、壳聚糖溶胶的制备
取2g壳聚糖溶于40mL10%的草酸和10mLl%こ酸的混合液中，在40°C的水浴中搅拌至完全溶解；
3、壳聚糖的负载
取IOmL壳聚糖溶胶加入50mL超纯水稀释，50°C搅拌lh，然后向其中缓缓加入3. 3g的改性凹土，边加入边搅拌，常温持续搅拌至恒重，100°C干燥得一次性负载凹土 ；然后将一次性负载凹土再缓缓加入IOmL已制备好的壳聚糖溶胶中，常温搅拌lh，静置除去上清液，然后加入20mL浓度为1. OmoL/L的氢氧化钠溶液，搅拌lh，离心洗至中性；抽滤，100°C干燥得200目橘黄色的凹土-壳聚糖颗粒。实施例3
凹土-売聚糖颗粒的制备
1、凹土活化
(1)热活化取15g天然凹土置于马弗炉中，800°C条件下加热5h，待降温后取出放入干燥器干燥得砖红色热活化凹土，备用；
(2)酸活化取IOg热活化好的凹土，向其中加入IOOmL浓度为ImoL/L的盐酸溶液， 60°C恒温搅拌lh,4000r/min离心IOmin弃上清液，沉淀用超纯水洗至中性；然后加入IOOmL 10%的草酸溶液，常温搅拌4h，静置3h，4000r/min离心IOmin弃上清液，沉淀用超纯水洗至中性；110°C干燥3h得酸活化的橘黄色凹土，备用；
2、壳聚糖溶胶的制备
取2g壳聚糖溶于40mL10%的草酸和10mLl%こ酸的混合液中，在60°C的水浴中搅拌至完全溶解；
3、壳聚糖的负载
取IOmL壳聚糖溶胶加入50mL超纯水稀释，50°C搅拌1. 5h，然后向其中缓缓加入
3.3g的改性凹土，边加入边搅拌，常温持续搅拌至恒重，110°C干燥得一次性负载凹土；然后将一次性负载凹土再缓缓加入IOmL已制备好的壳聚糖溶胶中，常温搅拌3h，静置除去上清液，然后加入20mL浓度为1. OmoL/L的氢氧化钠溶液，搅拌lh，离心洗至中性；抽滤，110°C干燥得200目橘黄色的凹土-売聚糖颗粒。实施例41、将500g马氏珠母贝全脏器进行匀浆，得匀浆液；
2、调节匀浆液pH7.5，分别加入胰蛋白酶1. 5g和枯草杆菌酶4. Og ;置于50°C水浴中4h，进行酶解处理；
3、将酶解液置于100°C水浴中灭酶IOmin;然后调节pH为7. 0，加入6. Og活性炭和4. Og娃藻土，置于65°C的水浴中，脱色30min ;然后4000r/min离心IOmin,取上清液；
4、取IOOmL酶解液，调节pH7.0，加入1.35g凹土-壳聚糖，在恒温振荡器中以133r/min的振荡速度振荡32min,然后4000r/min离心5min取上清液,进行镉的脱除处理；
5、将进行脱镉处理的酶解液调pH7.0，搅拌下加入4. 5g的无水こ酸钠至完全溶解；然后缓缓加入135mL的こ醇，静置24h，进行多糖的醇沉处理；
6、将醇沉后的上清液去掉，剩下的部分离心5min，然后分别用无水こ醇和丙酮交换洗涤3次；然后将洗好的多糖在50°C的烘箱中干燥，得白色的多糖固体粉末；
7、用阿利新蓝的方法测得经脱镉处理后多糖中糖胺聚糖的含量为43.0% ;通过火焰原子吸收法测得多糖中镉的脱除率为75%。实施例51、将500g牡蛎全脏器进行匀浆，得匀浆液。2、调节匀浆液pH7. 5，分别加入胰蛋白酶1. 5g和枯草杆菌酶4. Og ;置于50°C水浴中4h，进行酶解处理。3、将酶解液置于100°C水浴中灭酶IOmin ;然后调节pH为7. 0，加入6. Og活性炭和4. 0g娃藻土,置于65°C的水浴中，脱色30min ;然后4000r/min离心10min,取上清液。4、取100mL酶解液，调节pH7. 5，加入0. 7g凹土-壳聚糖，在恒温振荡器中以146r/min的振荡速度振荡33min,然后4000r/min离心5min取上清液,进行镉的脱除处理。5、将进行脱镉处理的酶解液调pH7. 0，搅拌下加入4. 5g的无水こ酸钠至完全溶解；然后缓缓加入135mL的こ醇，静置24h，进行多糖的醇沉处理。6、将醇沉后的上清液去掉，剩下的部分离心5min，然后分别用无水こ醇和丙酮交换洗涤3次；然后将洗好的多糖在50°C的烘箱中干燥，得白色的多糖固体粉末。7、用阿利新蓝的方法测得经脱镉处理后多糖中糖胺聚糖的含量为44% ;通过火焰原子吸收法测得多糖中镉的脱除率为73%。
权利要求
1.一种有效脱除贝类多糖中镉的方法，其特征在于该方法以凹土 -壳聚糖为原料，制成凹土一壳聚糖颗粒，用于贝类多糖中镉的脱除，具体包括以下步骤(1)凹土活化a.热活化取天然凹土置于马弗炉中，600-800°C条件下加热3-5h，待降温后取出放入干燥器干燥得砖红色热活化凹土，备用；b.酸活化取热活化好的凹土，向其中加入IOOmL的盐酸溶液，40-60°C恒温搅拌 l-3h，4000r/min离心IOmin弃上清液，沉淀用超纯水洗至中性；然后加入IOOmL草酸溶液，常温搅拌2-4h，静置2-4h，4000r/min离心IOmin弃上清液，沉淀用超纯水洗至中性； 100-120°C干燥3-5h得酸活化的橘黄色凹土，备用；(2)壳聚糖溶胶的制备取2g壳聚糖溶于40mL10%的草酸和10mLl%乙酸的混合液中，在40_60°C的水浴中搅拌至完全溶解得壳聚糖溶胶；(3)壳聚糖的负载取壳聚糖溶胶加入超纯水稀释，50°C搅拌l_2h，然后向其中缓缓加入活化凹土， 边加入边搅拌，常温持续搅拌至恒重，IOO-1KTC干燥得一次性负载凹土；然后将一次性负载凹土再缓缓加入已制备好的壳聚糖溶胶中，常温搅拌l_3h，静置除去上清液，然后加入 20mL浓度为1.0moL/L的氢氧化钠溶液，搅拌lh，离心洗至中性；抽滤，100_110°C干燥得 200目橘黄色的凹土 -壳聚糖颗粒；(4)多糖镉的脱除a.将马氏珠母贝全脏器进行匀浆，得匀浆液；b.调节匀浆液pH7.5，分别加入胰蛋白酶和枯草杆菌酶；置于50°C水浴中4h，进行酶解处理；c.将酶解液置于100°C水浴中灭酶IOmin;然后调节pH为7. 0，加入活性炭和硅藻土， 置于65°C的水浴中，脱色30min ;然后4000r/min离心lOmin，取上清液；d.取酶解液，调节PH7.0，加入凹土-壳聚糖颗粒，在恒温振荡器中以133r/min的振荡速度振荡32min,然后4000r/min离心5min取上清液,用步骤(3)所得的凹土 -壳聚糖颗粒进行镉的脱除处理；e.将进行脱镉处理的酶解液调pH7.0，搅拌下加入无水乙酸钠至完全溶解；然后缓缓加入乙醇，静置24h，进行多糖的醇沉处理；f.将醇沉后的上清液去掉，剩下的部分离心5min，然后分别用无水乙醇和丙酮交换洗涤3次；然后将洗好的多糖在50°C的烘箱中干燥，得白色的多糖固体粉末。
2.根据权利要求1所述的一种有效脱除贝类多糖中镉的方法，其特征在于酸活化所用盐酸溶液的浓度为lmol/L。
3.根据权利要求1所述的一种有效脱除贝类多糖中镉的方法，其特征在于酸活化所用的草酸溶液的体积浓度为10%。
全文摘要
本发明公开了一种有效脱除贝类多糖中镉的方法，属于海产品加工技术领域；该方法是以壳聚糖为原料，将天然凹土依次经热活化、酸活化处理，得到改性凹土，取经物理改性的壳聚糖溶胶加超纯水稀释，然后缓缓加入改性凹土，进行一次负载；然后将制得的一次负载凹土再缓缓加入未经稀释的壳聚糖溶胶中，进行二次负载；然后将复合物经1.0mol/L的氢氧化钠溶液处理1h后，用超纯水洗至中性，抽滤干燥得到200目的凹土-壳聚糖颗粒，用于贝类多糖中镉的脱除；采用该方法对贝类多糖中的重金属镉进行脱除，脱除效率高，对多糖的影响较小。
文档编号A23L1/09GK103012616SQ20131001123
公开日2013年4月3日 申请日期2013年1月14日 优先权日2013年1月14日
发明者吴红棉, 范秀萍, 钟敏, 胡雪琼, 吴文龙 申请人:广东海洋大学