一種螯合樹脂聯用去除海參酶解液中重金屬的方法與流程
2023-04-25 05:57:21 2
本發明涉及海參蛋白酶解液的重金屬去除方法，更具體地，涉及一種螯合樹脂聯用去除海參酶解液中重金屬的方法。
背景技術：
近年來由於土壤、河流、海洋重金屬汙染的日趨嚴重，產品中各種重金屬的含量亦成為人們關心的話題。水果果汁、海產品酶解液成分複雜，其中可能由於受到工業汙染導致很多產品中含有多種重金屬，如cu、zn、cr、pb、cd、as等。重金屬可以在人體內與蛋白質發生相互作用，使其失去活性，也可以在人體的某些器官中富集，若超過人體所能承受的限度，會造成中毒等疾病，對人體的危害極大。
海參是世界上少有的高蛋白、低脂肪、低糖、無膽固醇的天然營養食品,是目前藥食同源、陰陽雙補的神奇動物。它的營養成分不僅豐富,而且均衡、合理,人們將其比作是大海中的營養寶庫。海參中含有許多具有重要生物學活性的物質,包括海參毒素、海參多糖、海參皂昔、海參多膚、脂肪酸、海參神經節昔脂等,其具有抗癌防癌、抗腫瘤、增強機體免疫力、抗凝血、延緩衰老和抗病毒等功效,所以海參有著巨大的研究前景。但海參特殊的生活習性導致海參體內極易受到沉積物重金屬的汙染，對其生理活動和經濟價值產生不良影響。
目前在蛋白酶解液中脫除重金屬的技術主要包括離子交換法、電滲析法、吸附法、絡合法等。電滲析法是利用電場的作用,強行將離子向電極處吸引,使電極中間部分酶解液離子濃度大大下降,從而將重金屬離子處理掉。但其存在能耗高,不環保等缺點。吸附法利用吸附材料的吸附性能對重金屬進行吸附,但因為蛋白酶解液是一個成分非常複雜的體系,主要包括蛋白質、活性膚及胺基酸等功能成分,吸附劑由於不具備選擇性而在吸附過程中對營養物質造成損失,且因操作流程複雜而不適合大規模使用。絡合法利用絡合試劑對於重金屬的鰲合能力,用於重金屬的脫除,雖然在選擇性和脫除率方面有其優勢,但脫除過程中分離困難,絡合劑加入後只是改變了重金屬的存在形態,一定程度上降低其毒性,仍沒有真正意義上解決重金屬超標的問題。離子交換樹脂法雖有很高的脫出率，易分離，營養物質損失小，但是其再生過程複雜。
螯合樹脂是一類以交聯聚合物(如苯乙烯、二乙烯苯等)為骨架連接2種或2種以上特殊功能基團的高分子功能材料，其組成功能基團的原子存在孤電子對，能夠與某一種或幾種金屬離子發生配位作用，形成配位共價鍵，產生具有多元環狀結構的穩定配合物。該配合物能從酶解液中特異性地配合某種金屬離子，通過離子鍵和配位鍵形成穩定的配合物結構，在適當的條件下，又能將配合的金屬離子釋放出來。與一般的離子交換樹脂相比，其吸附容量更大、選擇性更高、穩定性更好、分離方便並可循環使用,使生產成本降低，對環境友好，體現了當今綠色化學的理念和高分子配位化學發展的優勢。
為了充分開發利用海參酶解液,避免過量重金屬對人體帶來危害,迫切需要找到降低海參酶解液中重金屬含量的有效方法。
技術實現要素：
本發明提供了一種螯合樹脂聯用去除海參酶解液中重金屬的方法。
本發明採用兩種螯合樹脂聯用有效的吸附海參酶解液中的重金屬離子，在去除金屬離子的同時不影響酶解液中的其他有效成分的含量，並且可進行二次回收，最重要的是能同時脫除多種重金屬離子。
本發明的目的通過以下技術方案實現：
本發明提供了一種螯合樹脂聯用去除海參酶解液中重金屬的方法，包括將含乙硫基及2-氨基吡啶的螯合樹脂和ps-edta螯合樹脂串聯，將海參酶解液通過串聯的螯合樹脂進行洗脫；
其中，含乙硫基及2-氨基吡啶的螯合樹脂、ps-edta螯合樹脂和海參酶解液的質量比為（1~2）：（1~2）：1。
優選地，所述含乙硫基及2-氨基吡啶的螯合樹脂、ps-edta螯合樹脂和海參酶解液的質量比為1：1：1。
優選地，洗脫的流速為2~3bv/h。
優選地，所述海參酶解液採用如下方法製備：將海參加入1~3體積份的水勻漿8~12min，再超聲8~12min，先加入木瓜蛋白酶與複合蛋白酶進行一次酶解，然後加入風味蛋白酶繼續酶解至酶解完成，木瓜蛋白酶、複合蛋白酶和風味蛋白酶的加酶量均為1000u/g~8000u/g，酶解的條件均為：ph為6~9，酶解時間為5~10h酶解溫度為37~60℃，在酶解反應結束經過滅酶，離心，過濾後上清液為海參酶解液。
優選地，含乙硫基及2-氨基吡啶的螯合樹脂和ps-edta螯合樹脂在洗脫前進行淨化處理，淨化處理的方法為：先用水，在2bv/h的流速下洗滌，然後用2bv質量濃度為4%的鹽酸溶液以4~6bv/h的流速通過串聯後的螯合樹脂，再用2bv質量濃度為4%的氫氧化鈉溶液以4~6bv/h的流速通過串聯後的螯合樹脂。
本發明選用的兩種螯合樹脂具有用量少、吸附速度快、效果好、易再生成本低、而且無二次汙染等特點。採用的螯合樹脂串聯的方法，克服了以上方法中去除重金屬的弊端，而且具有極高的選擇性和脫除率，不會損失營養物質，可進行二次回收，最重要的是能同時脫除多種重金屬的優點。
與現有技術相比，本發明具有如下優點和有益效果：
本發明提供的螯合樹脂聯用的方法在去除重金屬離子的同時不影響提取液中其他有效成分的含量和性質，海參酶解液中的hg，ni，cu，cr，pb和cd能夠有效的除去，使其他成分作為保健品的原料，符合保健品的標準。本發明方法簡單，效果顯著，既不影響產品的有效成分，也一次性去除了多種金屬，符合規模化生產。
本發明所使用的螯合樹脂對重金屬具有特殊選擇性,在提高重金屬脫除效果的同時,使營養物質損失較小。
本發明採用螯合樹脂技術,具有脫除選擇性好,工藝簡單,操作易行,處理過程溫和等優點,並且投資運行成本低廉,可工業化,具有良好的發展前景。
具體實施方式
以下結合具體實施例來進一步說明本發明，但實施例並不對本發明做任何形式的限定。除非特別說明，本發明採用的試劑、方法和設備為本技術領域常規試劑、方法和設備。
除非特別說明，本發明所用試劑和材料均為市購。
實施例1：
（1）海參酶解液的製備。將鮮海參經清洗後加入1體積去離子水勻漿10min，超聲10min，加入木瓜蛋白酶與複合蛋白酶，與鮮海參自身含有的自溶酶構成多酶體系進行酶解後,加入風味蛋白酶繼續酶解至酶解完成,加酶量均為1000u/g，酶解條件ph為6，酶解時間為5酶解溫度為37℃。在酶解反應結束後在100℃下滅酶10min,高速離心15~20min，過濾後上清液為蛋白酶解液（即海參酶解液）。
（2）螯合樹脂的選用和處理。將兩種樹脂聯用的方法，a:含乙硫基及2-氨基吡啶的螯合樹脂，b：ps-edta/p螯合樹脂；將兩種樹脂分別裝入樹脂罐並串聯，兩種樹脂的質量比為1:1；將串聯後的螯合樹脂用2bv/h的流速洗滌，後用2bv質量濃度為4%的鹽酸溶液以4bv/h的流速通過串聯後的螯合樹脂，再用2bv質量濃度為4%的氫氧化鈉溶液以4bv/h的流速通過串聯後的螯合樹脂，備用；
（3）酶解液除重金屬。將（1）項中製備的海參酶解液通過串聯的螯合樹脂，流速為2bv/h，兩種樹脂與海參酶解液的質量比是1:1:1。
實施例2：
（1）海參酶解液的製備。將鮮海參經清洗後加入2體積去離子水勻漿10min，超聲10min，加入木瓜蛋白酶與複合蛋白酶，與鮮海參自身含有的自溶酶構成多酶體系進行酶解後,加入風味蛋白酶繼續酶解至酶解完成,加酶量均為3000u/g，酶解條件ph為7，酶解時間為7h酶解溫度為40℃。在酶解反應結束後在100℃下滅酶10min,高速離心15~20min，過濾後上清液為蛋白酶解液。
（2）螯合樹脂的選用和處理。將兩種樹脂聯用的方法，a:含乙硫基及2-氨基吡啶的螯合樹脂，b：ps-edta/p螯合樹脂；將兩種樹脂分別裝入樹脂罐並串聯，兩種樹脂的質量比為1:1，將串聯後的螯合樹脂用2bv/h的流速洗滌，後用2bv質量濃度為4%的鹽酸溶液以5bv/h的流速通過串聯後的螯合樹脂，再用2bv質量濃度為4%的氫氧化鈉溶液以5bv/h的流速通過串聯後的螯合樹脂，備用；
（3）酶解液除重金屬。將（1）項中製備的海參酶解液通過串聯的螯合樹脂，流速為2.5bv/h，兩種樹脂與海參酶解液的質量比是1:1:1。
實施例3：
（1）海參酶解液的製備。將鮮海參經清洗後加入3體積去離子水勻漿10min，超聲10min，加入木瓜蛋白酶與複合蛋白酶，與鮮海參自身含有的自溶酶構成多酶體系進行酶解後,加入風味蛋白酶繼續酶解至酶解完成,加酶量均為7000u/g，酶解條件ph為9，酶解時間為10h酶解溫度為43℃。在酶解反應結束後在100℃下滅酶10min,高速離心15~20min，過濾後上清液為蛋白酶解液。
（2）螯合樹脂的選用和處理。將兩種樹脂聯用的方法，a:含乙硫基及2-氨基吡啶的螯合樹脂，b：ps-edta/p螯合樹脂；將兩種樹脂分別裝入樹脂罐並串聯，兩種樹脂的質量比為1:1；將串聯後的螯合樹脂用2bv/h的流速洗滌，後用2bv質量濃度為4%的鹽酸溶液以6bv/h的流速通過串聯後的螯合樹脂，再用2bv質量濃度為4%的氫氧化鈉溶液以6bv/h的流速通過串聯後的螯合樹脂，備用；
（3）酶解液除重金屬。將（1）項中製備的海參酶解液通過串聯的螯合樹脂，流速為3bv/h，兩種樹脂與海參酶解液的質量比是1:1:1，
實施例4：
（1）海參酶解液的製備。將鮮海參經清洗後加入1體積去離子水勻漿10min，超聲10min，加入木瓜蛋白酶與複合蛋白酶，與鮮海參自身含有的自溶酶構成多酶體系進行酶解後,加入風味蛋白酶繼續酶解至酶解完成,加酶量均為1000u/g，酶解條件ph為8，酶解時間為5h，酶解溫度為45℃。在酶解反應結束後在100℃下滅酶10min,高速離心15~20min，過濾後上清液為蛋白酶解液。
（2）螯合樹脂的選用和處理。將兩種樹脂聯用的方法，a:含乙硫基及2-氨基吡啶的螯合樹脂，b：ps-edta/p螯合樹脂；將兩種樹脂分別裝入樹脂罐並串聯，兩種樹脂的質量比為1:1；將串聯後的螯合樹脂用2bv/h的流速洗滌，後用2bv質量濃度為4%的鹽酸溶液以4bv/h的流速通過串聯後的螯合樹脂，再用2bv質量濃度為4%的氫氧化鈉溶液以4bv/h的流速通過串聯後的螯合樹脂，備用；
（3）酶解液除重金屬。將（1）項中製備的海參酶解液通過串聯的螯合樹脂，流速為2bv/h，兩種樹脂與海參酶解液的質量比是1:1:1，
實施例5：
（1）海參酶解液的製備。將鮮海參經清洗後加入2體積去離子水勻漿10min，超聲10min，加入木瓜蛋白酶與複合蛋白酶，與鮮海參自身含有的自溶酶構成多酶體系進行酶解後,加入風味蛋白酶繼續酶解至酶解完成,加酶量均為3000u/g，酶解條件ph為9，酶解時間為7h酶解溫度為48℃。在酶解反應結束後在100℃下滅酶10min,高速離心15~20min，過濾後上清液為蛋白酶解液。
（2）螯合樹脂的選用和處理。將兩種樹脂聯用的方法，a:含乙硫基及2-氨基吡啶的螯合樹脂，b：ps-edta/p螯合樹脂；將兩種樹脂分別裝入樹脂罐並串聯，兩種樹脂的質量比為1:1；將串聯後的螯合樹脂用2bv/h的流速洗滌，後用2bv質量濃度為4%的鹽酸溶液以5bv/h的流速通過串聯後的螯合樹脂，再用2bv質量濃度為4%的氫氧化鈉溶液以5bv/h的流速通過串聯後的螯合樹脂，備用；
（3）酶解液除重金屬。將（1）項中製備的海參酶解液通過串聯的螯合樹脂，流速為2.5bv/h，兩種樹脂與海參酶解液的質量比是1:1:1；
實施例6：
（1）海參酶解液的製備。將鮮海參經清洗後加入1~3體積去離子水勻漿10min，超聲10min，加入木瓜蛋白酶與複合蛋白酶，與鮮海參自身含有的自溶酶構成多酶體系進行酶解後,加入風味蛋白酶繼續酶解至酶解完成,加酶量均為7000u/g，酶解條件ph為7，酶解時間為10h酶解溫度為53℃。在酶解反應結束後在100℃下滅酶10min,高速離心15~20min，過濾後上清液為蛋白酶解液。
（2）螯合樹脂的選用和處理。將兩種樹脂聯用的方法，a:含乙硫基及2-氨基吡啶的螯合樹脂，b：ps-edta/p螯合樹脂；將兩種樹脂分別裝入樹脂罐並串聯，兩種樹脂的質量比為1:1；將串聯後的螯合樹脂用2bv/h的流速洗滌，後用2bv質量濃度為4%的鹽酸溶液以6bv/h的流速通過串聯後的螯合樹脂，再用2bv質量濃度為4%的氫氧化鈉溶液以6bv/h的流速通過串聯後的螯合樹脂，備用；
（3）酶解液除重金屬。將（1）項中製備的海參酶解液通過串聯的螯合樹脂，流速為3bv/h，兩種樹脂與海參酶解液的質量比是1:1:1。
對比例1：
未採用螯合樹脂處理的蛋白酶解液：
（1）海參酶解液的製備。將鮮海參經清洗後加入1體積去離子水勻漿10min，超聲10min，加入木瓜蛋白酶與複合蛋白酶，與鮮海參自身含有的自溶酶構成多酶體系進行酶解後,加入風味蛋白酶繼續酶解至酶解完成,加酶量均為1000u/g，酶解條件ph為6，酶解時間為5酶解溫度為37℃。在酶解反應結束後在100℃下滅酶10min,高速離心15~20min，過濾後上清液為蛋白酶解液。
對比例2：
製備方法同實施例1，不同的是：只採用a:含乙硫基及2-氨基吡啶的螯合樹脂處理蛋白酶解液，其他步驟及處理均同實施例1。
對比例3：
製備方法同實施例1，不同的是：只採用b：ps-edta/p螯合樹脂處理蛋白酶解液，其他步驟及處理均同實施例1。
下面通過實驗驗證本發明對海參酶解液的重金屬去除效果：
實驗組：按實施例1所給出的除去海參重金屬的方法，取樣檢測懸浮液中重金屬的含量，一式三份，取算數平均值c1（單位，mg/kg）。
同時，以實施例1中所得的海參酶解液作為初始濃度值c0。
按公式計算脫除率=（c0-c1）/c0。
對照組：參照實施例的脫除率計算公式，按對比例1、對比例2、對比例3所給出的除去海參重金屬的方法，分別取樣檢測其酶解液重金屬含量，一式三份,分別取算數平均值並計算脫除率。
按照《中國藥典》附錄鎳、汞、銅、鉻、鉛、鎘測定法中的原子吸收分光光度法進行檢測，根據實驗結果計算得出鎳、汞、銅、鉻、鉛、鎘的脫除率如下表1所示，由此可見，實施例1重金屬脫除效果顯著，表明該方法對處理海參酶解液中的重金屬具有良好的脫除效果。
本發明採用螯合樹脂技術，具有脫除選擇性好，工藝簡單，操作易行，處理過程溫和等優點，並且投資運行成本低廉，可工業化，具有良好的發展前景。
表1海參酶解液中重金屬脫除率