一種克氏原螯蝦體內(nèi)重金屬脫除劑的制備方法及應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種克氏原螯蝦體內(nèi)重金屬脫除劑的制備方法及應(yīng)用。本發(fā)明以褐藻膠為原料，經(jīng)降解后制備褐藻膠寡糖再與金屬元素配位絡(luò)合，制備出具有脫除克氏原螯蝦體內(nèi)重金屬活性的褐藻膠寡糖-金屬元素配合物，并將其應(yīng)用于螯蝦養(yǎng)殖過程中，達(dá)到脫除養(yǎng)殖螯蝦體內(nèi)重金屬Cd、Pb等殘留的作用。本發(fā)明原料來源成本低，安全可靠，制備的重金屬脫除劑安全無毒且能有效減少克氏原螯蝦體內(nèi)的重金屬污染，對于保障克氏原螯蝦及其制品的質(zhì)量與安全有重要的意義。
【專利說明】一種克氏原螯蝦體內(nèi)重金屬脫除劑的制備方法及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種重金屬脫除劑的制備方法，特別涉及一種克氏原螯蝦體內(nèi)重金屬脫除劑的制備方法及應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]克氏原螯蝦俗名淡水小龍蝦，其營養(yǎng)價(jià)值高、味道鮮美，同時(shí)富含不飽和脂肪酸、蛋白質(zhì)和游離氨基酸，是人體維生素E、葉酸、鉀、鋅、硒等營養(yǎng)素的良好來源。目前，克氏原螯蝦養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)已廣泛分布于我國各地，并已形成了可供利用的天然種群，特別是在長江中、下游地區(qū)生物種群量較大，已成為我國一種重要的淡水蝦類資源，其也是長江中下游各省出口創(chuàng)匯的一個(gè)主導(dǎo)產(chǎn)品，深受國內(nèi)外市場的歡迎。
[0003]近年來，隨著環(huán)境污染的加劇，大量重金屬被排入江河湖泊中，導(dǎo)致水質(zhì)惡化現(xiàn)象嚴(yán)重，受到重金屬污染的水產(chǎn)品(如蝦類)進(jìn)入食物鏈，對人體健康產(chǎn)生了很大的危害。2010年8月爆發(fā)的“龍蝦門事件”，使人們心存疑慮，并引起了人們對克氏原螯蝦食用安全性研究的廣泛關(guān)注。研究發(fā)現(xiàn)，克氏原螯蝦對環(huán)境的適應(yīng)能力很強(qiáng)，其對水質(zhì)要求也不高，其對重金屬的富集能力比一般水生動物強(qiáng)得多。重金屬通過克氏原螯蝦鰓交換或者攝食過程進(jìn)入蝦體內(nèi)，從而在肝臟、鰓、外骨骼和肌肉中大量富集，其體內(nèi)重金屬濃度可高出周圍環(huán)境中的數(shù)十倍甚至呈數(shù)量級倍數(shù)增大。周立志等發(fā)現(xiàn)合肥市、肥東縣、肥西縣采集的克氏原螯蝦中重金屬Cd檢出率達(dá)91.7%，且含量遠(yuǎn)超過國家限量標(biāo)準(zhǔn)(三種重金屬在克氏原螯蝦體內(nèi)的富集特征，《生態(tài)學(xué)雜志》2008年09期)。朱玉芳等對蘇州地區(qū)克氏原螯蝦體內(nèi)重金屬殘留檢測發(fā)現(xiàn)，Cd和Pb檢出率分別為96.2%和50.0%，超標(biāo)率分別為22.2%和0% (重金屬元素在克氏原螯蝦體內(nèi)的生物富集作用[J];水利漁業(yè)；2003年01期)。我國養(yǎng)殖克氏原螯蝦重金屬超標(biāo)事件頻發(fā)，其已成為威脅蝦類養(yǎng)殖業(yè)經(jīng)濟(jì)和人民身體健康的安全隱患之一。
[0004]克氏原螯蝦體內(nèi)重金屬的脫除可通過凈水暫養(yǎng)或凈化方式得以部分脫除。如崔勇華等將克氏原螯蝦在凈水中暫養(yǎng)6 d后，發(fā)現(xiàn)蝦肌肉、鰓、肝中Cd含量均有不同程度降低(重金屬在克氏螯蝦體內(nèi)的釋放與累積作用研究，《水利漁業(yè)》2004年第6期)。但這種凈水暫養(yǎng)脫除方式存在勞動強(qiáng)度大、時(shí)間長的缺點(diǎn)，且釋放的重金屬離子存在再次污染暫養(yǎng)水質(zhì)的可能。許梓榮等采用納米蒙脫石、氯化鈉和殼聚糖作為蝦類飼料添加劑，通過物理吸附水體中的重金屬可減輕重金屬對蝦類的毒害作用，但飼料配比復(fù)雜、吸附脫除作用有限。對于人體內(nèi)重金屬的脫除方式，主要是服用解毒劑，如環(huán)已烷二胺四乙酸、2，3-二巰基丙醇及二巰丁二酸等，其原理是靠其含有的巰基、氨基、羥基或羧基等爭奪與MT結(jié)合的重金屬離子，形成不溶性復(fù)合物而排出體外。目前，國內(nèi)外關(guān)于克氏原螯蝦體內(nèi)重金屬的研究，大部分集中于其在生物體內(nèi)的富集能力、器官分布及毒性作用等，而如何降低或脫除螯蝦體內(nèi)重金屬，除從源頭上減少養(yǎng)殖環(huán)境中重金屬污染方式外，關(guān)于養(yǎng)殖螯蝦低成本脫除劑研究還未見報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種克氏原螯蝦體內(nèi)重金屬脫除劑的制備方法，原料來源成本低，方法簡單易行，適合工業(yè)化生產(chǎn)，制備的重金屬脫除劑安全無毒且能有效減少克氏原螯蝦體內(nèi)的重金屬污染。
[0006]本發(fā)明還提供了上述克氏原螯蝦體內(nèi)重金屬脫除劑的應(yīng)用，達(dá)到脫除養(yǎng)殖螯蝦體內(nèi)重金屬CcUPb等殘留的作用。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
一種克氏原螯蝦體內(nèi)重金屬脫除劑的制備方法，包括如下步驟:
(1)將褐藻膠溶液在25-30°C條件下進(jìn)行超聲處理后得預(yù)處理液；
(2)將預(yù)處理液升溫至55-75°C，加入高濃度雙氧水，保溫降解1.0-1.5 h，然后升溫至75-85°C，加入低濃度雙氧水，保溫降解20-40min ；
(3)將步驟(2)處理完成的預(yù)處理液冷卻至室溫，靜置6-10h后，調(diào)節(jié)pH至3.0-3.5，過濾后加入3-5倍體積的乙醇，醇沉過夜，經(jīng)減壓抽濾、冷凍干燥獲得褐藻膠寡糖混合物；
(4)將褐藻膠寡糖混合物溶于水后制得褐藻膠寡糖溶液，調(diào)節(jié)pH至5.5-6.4，向褐藻膠寡糖溶液中加入金屬螯合劑，在45-75°C緩慢攪拌條件下，螯合反應(yīng)7-12 h ；
(5)螯合反應(yīng)結(jié)束后，離心，獲得上清液經(jīng)真空濃縮、冷凍干燥后即得克氏原螯蝦體內(nèi)重金屬脫除劑。
[0008]超聲處理有助于大分子糖的斷裂降解，輔助褐藻膠降解為褐藻膠寡糖，為下一步降解反應(yīng)做好準(zhǔn)備。本發(fā)明將褐藻膠首先在高濃度雙氧水、低溫(55-75°C)降解，再后面低濃度雙氧水、高溫(75-85°C)降解，制備出褐藻膠寡糖聚合度更好些，對于后面制備的褐藻膠寡糖-金屬配合物(重金屬脫除劑)，脫除重金屬效果更好。若采用單階段的水解即一次性水解不分段水解，制備的重金屬脫除劑脫除效果不佳。
[0009]作為優(yōu)選，步驟(I)中所述褐藻膠溶液的濃度為8_16mg/ml。
[0010]作為優(yōu)選，步驟(I)中超聲處理的條件為:240-300W、20-40KHz超聲波處理
2.0-4.0 min。
[0011]作為優(yōu)選，步驟(2)中高濃度雙氧水的質(zhì)量濃度為30-35%，高濃度雙氧水的用量為預(yù)處理液體積的4.5-7.5%。
[0012]作為優(yōu)選，步驟(2)中低濃度雙氧水的質(zhì)量濃度為3-5%，低濃度雙氧水的用量為預(yù)處理液體積的1_3%。
[0013]作為優(yōu)選，步驟(3)中乙醇的質(zhì)量濃度為95-98%。
[0014]作為優(yōu)選，步驟(4)中褐藻膠寡糖溶液的濃度為15-30mg/ml。
[0015]作為優(yōu)選，步驟(4)中所述金屬螯合劑選自Fe2+、Zn2+、Mg2+、Ca2+中的一種或幾種金屬離子的混合物，金屬螯合劑用量為每IOOml褐藻膠寡糖溶液加入0.1-0.4g。金屬螯合劑用量為0.1-0.4g，指單獨(dú)的Fe2+、Zn2+、Mg2+、Ca2+的重量或者它們中幾種組合后的總重量，F(xiàn)e2+、Zn2+、Mg2+、Ca2+可以以多種常見化合物的形式加入，經(jīng)換算成金屬元素的量后即可。如氯化亞鐵、硫酸亞鐵、氯化鋅、硫酸鋅、氯化鎂、硫酸鎂、氯化鈣、氫氧化鈣等。
[0016]作為優(yōu)選，步驟(4)中緩慢攪拌的攪拌速度為40-80 r/min。
[0017]一種克氏原螯蝦體內(nèi)重金屬脫除劑的應(yīng)用，將重金屬脫除劑添加到克氏原螯蝦養(yǎng)殖水體或養(yǎng)殖飼料中，克氏原螯蝦經(jīng)腮絲交換或攝食過程，攝入重金屬脫除劑到體內(nèi)，克氏原螯蝦養(yǎng)殖水體中重金屬脫除劑添加量為每升水體中添加20-60mg，克氏原螯蝦養(yǎng)殖飼料中添加量為每千克基礎(chǔ)飼料中添加200-600mg。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:
1、以褐藻膠為原料，經(jīng)降解后制備褐藻膠寡糖再與金屬元素配位絡(luò)合，制備出具有脫除克氏原螯蝦體內(nèi)重金屬活性的褐藻膠寡糖-金屬元素配合物，并將其應(yīng)用于螯蝦養(yǎng)殖過程中，達(dá)到脫除養(yǎng)殖螯蝦體內(nèi)重金屬CcUPb等殘留的作用。
[0019]2、本發(fā)明原料來源成本低，安全可靠，制備的重金屬脫除劑安全無毒且能有效減少克氏原螯蝦體內(nèi)的重金屬污染，對于保障克氏原螯蝦及其制品的質(zhì)量與安全有重要的意義。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面通過具體實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的具體說明。
[0021 ] 本發(fā)明中，若非特指，所采用的原料和設(shè)備等均可從市場購得或是本領(lǐng)域常用的。下述實(shí)施例中的方法，如無特別說明，均為本領(lǐng)域的常規(guī)方法。
[0022]褐藻膠市售。
[0023]實(shí)施例1:
一種克氏原螯蝦體內(nèi)重金屬脫除劑的制備方法，包括如下步驟:
(I)將濃度為8mg/ml的褐藻膠溶液在25°C條件下經(jīng)240W、20KHz超聲波處理4.0 min得預(yù)處理液。
[0024](2)將預(yù)處理液升溫至55°C，加入質(zhì)量濃度為30%的高濃度雙氧水，高濃度雙氧水的用量為預(yù)處理液體積的4.5%，保溫降解1.5 h，然后升溫至75°C，加入質(zhì)量濃度為3%的低濃度雙氧水，低濃度雙氧水的用量為預(yù)處理液體積的1%，保溫降解40min。
[0025](3)將步驟(2)處理完成的預(yù)處理液冷卻至室溫，靜置6h后，加入2.5mol/L NaHCO3溶液調(diào)節(jié)pH至3.0,過濾后加入3倍體積的質(zhì)量濃度為98%的乙醇，醇沉過夜，經(jīng)減壓抽濾、冷凍干燥獲得褐藻膠寡糖混合物。
[0026](4)將褐藻膠寡糖混合物溶于水后制得濃度為15mg/ml的褐藻膠寡糖溶液，加入1.0 mol/L HCl溶液調(diào)節(jié)pH至5.5，向褐藻膠寡糖溶液中加入氯化亞鐵溶液，經(jīng)換算后使得鐵元素即Fe2+用量為每IOOml褐藻膠寡糖溶液加入0.lg，在45°C，40 r/min攪拌速度下緩慢攪拌條件下，螯合反應(yīng)12 h。
[0027](5)螯合反應(yīng)結(jié)束后，8000 r/min離心20 min，獲得上清液經(jīng)真空濃縮、冷凍干燥后即得克氏原螯蝦體內(nèi)重金屬脫除劑。
[0028]實(shí)施例2:
一種克氏原螯蝦體內(nèi)重金屬脫除劑的制備方法，包括如下步驟:
(I)將濃度為16mg/ml的褐藻膠溶液在30°C條件下經(jīng)300W、40KHz超聲波處理2.0min得預(yù)處理液。
[0029](2)將預(yù)處理液升溫至75°C，加入質(zhì)量濃度為35%的高濃度雙氧水，高濃度雙氧水的用量為預(yù)處理液體積的7.5%，保溫降解1.0h，然后升溫至85°C，加入質(zhì)量濃度為5%的低濃度雙氧水，低濃度雙氧水的用量為預(yù)處理液體積的3%，保溫降解20min。
[0030](3)將步驟(2)處理完成的預(yù)處理液冷卻至室溫，靜置10 h后，加入3.5 mol/LNaHCO3溶液調(diào)節(jié)pH至3.5，過濾后加入5倍體積的質(zhì)量濃度為95%的乙醇，醇沉過夜，經(jīng)減壓抽濾、冷凍干燥獲得褐藻膠寡糖混合物。
[0031](4)將褐藻膠寡糖混合物溶于水后制得濃度為30mg/ml的褐藻膠寡糖溶液，加入2.0 mol/L HCl溶液調(diào)節(jié)pH至6.4，向褐藻膠寡糖溶液中加入氯化鋅，經(jīng)換算后使得鋅元素即Zn2+用量為每100mL褐藻膠寡糖溶液加入0.4g，在75°C，80 r/min攪拌速度下緩慢攪拌條件下，螯合反應(yīng)7 h。
[0032](5)螯合反應(yīng)結(jié)束后，10000 r/min離心10min，獲得上清液經(jīng)真空濃縮、冷凍干燥后即得克氏原螯蝦體內(nèi)重金屬脫除劑。
[0033]實(shí)施例3:
一種克氏原螯蝦體內(nèi)重金屬脫除劑的制備方法，包括如下步驟:
(1)將濃度為10mg/ml的褐 藻膠溶液在28°C條件下經(jīng)280W、30KHz超聲波處理3.0 min得預(yù)處理液。
[0034](2)將預(yù)處理液升溫至60°C，加入質(zhì)量濃度為30%的高濃度雙氧水，高濃度雙氧水的用量為預(yù)處理液體積的5%，保溫降解1.2 h，然后升溫至80°C，加入質(zhì)量濃度為3%的低濃度雙氧水，低濃度雙氧水的用量為預(yù)處理液體積的2%，保溫降解30min。
[0035](3)將步驟(2)處理完成的預(yù)處理液冷卻至室溫，靜置8 h后，加入3 mol/L NaHCO3溶液調(diào)節(jié)pH至3.5，過濾后加入4倍體積的質(zhì)量濃度為95%的乙醇，醇沉過夜，經(jīng)減壓抽濾、冷凍干燥獲得褐藻膠寡糖混合物。
[0036](4)將褐藻膠寡糖混合物溶于水后制得濃度為20mg/ml的褐藻膠寡糖溶液，加入1.5 mol/L HCl溶液調(diào)節(jié)pH至6，向褐藻膠寡糖溶液中加入氯化鎂溶液和氯化鋅溶液，經(jīng)換算后使得鋅元素和鎂元素即Mg2++Zn2+兩者之和用量為每100mL褐藻膠寡糖溶液加入0.2g，在60°C,60 r/min攪拌速度下緩慢攪拌條件下,螯合反應(yīng)10 h。
[0037](5)螯合反應(yīng)結(jié)束后，9000 r/min離心15 min，獲得上清液經(jīng)真空濃縮、冷凍干燥后即得克氏原螯蝦體內(nèi)重金屬脫除劑。
[0038]本發(fā)明在應(yīng)用時(shí)，將重金屬脫除劑添加到克氏原螯蝦養(yǎng)殖水體或養(yǎng)殖飼料中，克氏原螯蝦經(jīng)腮絲交換或攝食過程，攝入重金屬脫除劑到體內(nèi)，克氏原螯蝦養(yǎng)殖水體中重金屬脫除劑添加量為每升水體中添加20-60mg，克氏原螯蝦養(yǎng)殖飼料中添加量為每千克基礎(chǔ)飼料中添加200-600mg。
[0039]重金屬脫除效果驗(yàn)證
1、染毒:
克氏原螯蝦(蝦種規(guī)格6.0-6.5 cm)，基礎(chǔ)飼料(市售)。正常飼喂7天后，挑選生長正常的個(gè)體為實(shí)驗(yàn)對象。首先以含有CdCl2養(yǎng)殖水體中(CdCl2濃度為0.lmg/L水)進(jìn)行染毒7天，期間以基礎(chǔ)飼料正常飼喂。
[0040]2、分組:
Cl)正常飼喂組:該組是未染毒克氏原螯蝦，飼喂基礎(chǔ)飼料，50只，飼喂7天；
(2)染毒飼喂組:染毒后螯蝦，飼喂基礎(chǔ)飼料(不含本發(fā)明重金屬脫除劑)，50只，飼喂7
天;
(3)低劑量脫除組:染毒后螯蝦，飼喂含重金屬脫除劑200mg/kg的基礎(chǔ)飼料，50只，飼喂7天；
(4)中劑量脫除組:染毒后螯蝦，飼喂含重金屬脫除劑400mg/kg的基礎(chǔ)飼料，50只，飼喂7天；
(5)高劑量脫除組:染毒后螯蝦，飼喂含重金屬脫除劑600 mg/kg的基礎(chǔ)飼料，50只，飼喂7天。
[0041]3、檢測結(jié)果:
檢測部位:螯蝦內(nèi)臟團(tuán)。
[0042]Cd檢測方法:原子吸收光譜法(GB/T 5009.15-2003，食品中鎘的測定)
(O)起始檢測:正?？耸显r(未染毒，飼喂前)=Cd未檢出。
[0043](I)正常飼喂組:Cd未檢出。
[0044](2)染毒飼喂組:Cd含量平均值為11.50 mg/kg.(3)低劑量脫除組:Cd含量平均值為6.26 mg/kg。
[0045](4)中劑量脫除組:Cd含量平均值為4.12 mg/kg。
[0046](5)高劑量脫除組:Cd含量平均值為4.31 mg/kg。
[0047]以上所述的實(shí)施例只是本發(fā)明的一種較佳的方案，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，在不超出權(quán)利要求所記載的技術(shù)方案的前提下還有其它的變體及改型。
【權(quán)利要求】
1.一種克氏原螯蝦體內(nèi)重金屬脫除劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)將褐藻膠溶液在25-30°C條件下進(jìn)行超聲處理后得預(yù)處理液； (2)將預(yù)處理液升溫至55-75°C，加入高濃度雙氧水，保溫降解1.0-1.5 h，然后升溫至75-85°C，加入低濃度雙氧水，保溫降解20-40min ； (3)將步驟(2)處理完成的預(yù)處理液冷卻至室溫，靜置6-10h后，調(diào)節(jié)pH至3.0-3.5，過濾后加入3-5倍體積的乙醇，醇沉過夜，經(jīng)減壓抽濾、冷凍干燥獲得褐藻膠寡糖混合物； (4)將褐藻膠寡糖混合物溶于水后制得褐藻膠寡糖溶液，調(diào)節(jié)pH至5.5-6.4，向褐藻膠寡糖溶液中加入金屬螯合劑，在45-75°C緩慢攪拌條件下，螯合反應(yīng)7-12 h ； (5)螯合反應(yīng)結(jié)束后，離心，獲得上清液經(jīng)真空濃縮、冷凍干燥后即得克氏原螯蝦體內(nèi)重金屬脫除劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟(I)中所述褐藻膠溶液的濃度為8_16mg/ml。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟(I)中超聲處理的條件為:240-300W、20-40KHz 超聲波處理 2.0-4.0 min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的制備方法，其特征在于:步驟(2)中高濃度雙氧水的質(zhì)量濃度為30-35%，高濃度雙氧水的用量為預(yù)處理液體積的4.5-7.5%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的制備方法，其特征在于:步驟(2)中低濃度雙氧水的質(zhì)量濃度為3-5%，低濃度雙氧水的用量為預(yù)處理液體積的1-3%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的制備方法，其特征在于:步驟(3)中乙醇的質(zhì)量濃度為 95-98%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的制備方法，其特征在于:步驟(4)中褐藻膠寡糖溶液的濃度為15-30mg/ml。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的制備方法，其特征在于:步驟(4)中所述金屬螯合劑選自Fe2+、Zn2+、Mg2+、Ca2+中的一種或幾種金屬離子的混合物，金屬螯合劑用量為每IOOml褐藻膠寡糖溶液加入0.1-0.4g。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的制備方法，其特征在于:步驟(4)中緩慢攪拌的攪拌速度為 40-80 r/min。
10.一種克氏原螯蝦體內(nèi)重金屬脫除劑的應(yīng)用，其特征在于:將重金屬脫除劑添加到克氏原螯蝦養(yǎng)殖水體或養(yǎng)殖飼料中，克氏原螯蝦經(jīng)腮絲交換或攝食過程，攝入重金屬脫除劑到體內(nèi)，克氏原螯蝦養(yǎng)殖水體中重金屬脫除劑添加量為每升水體中添加20-60mg，克氏原螯蝦養(yǎng)殖飼料中添加量為每千克基礎(chǔ)飼料中添加200-600mg。
【文檔編號】A23K1/175GK104000026SQ201410081917
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年3月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月7日
【發(fā)明者】張賓, 王曉玲, 高萌, 馬璐凱, 王強(qiáng) 申請人:浙江海洋學(xué)院