CN101108284A - 一种用壳聚糖絮凝剂脱除植物提取液中的重金属的方法 - Google Patents

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李琰
黄顺德
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Abstract

本发明涉及一种用壳聚糖絮凝剂脱除植物提取液中重金属的方法，步骤包括：(1)在温度18－44℃，pH4.5－7的植物提取液中加入2－10％的壳聚糖，絮凝4－7小时，用强氧化剂(1－10∶0－1)进行消解，得澄清透明溶液；(2)用原子吸收光谱法直接测定其中的重金属含量。该方法具有工艺操作安全、成本低、周期短、无毒副作用，适用于工业化生产。

Description

一种用壳聚糖絮凝剂脱除植物提取液中的重金属的方法
技术领域
本发明属于脱除植物提取液中重金属的方法领域，特别是涉及一种用壳聚糖絮凝剂脱除植物提取液中的重金属的方法。
背景技术
国际上十分关注中药中重金属的含量问题，它已成为影响中药出口、进入国际市场的主要制约因素之一。按照目前的国际标准，重金属主要包括铅、镉、铬、汞、铜、砷等，《中国药典》(2005年版)规定重金属是指在规定实验条件下能与硫代乙酰胺或硫化钠作用显色的金属杂质。这些物质如果一次性大剂量地被人体摄入，就会造成人体急性中毒；若小剂量多次地摄入，会在人体内蓄积，暂时不表现症状，但长期就会造成人体的“三致”(致畸、致癌、致突变)。
中药成份复杂，所含的不同重金属的存在状态也有可能不同，而重金属的毒性和它的存在状态密切相关，如金属铬是无害的，6价铬具有强毒性，为致癌物质。
降低中药中重金属的含量，主动适应中医药逐步全球化的要求已成为一项十分紧迫的重大课题。
重金属脱除方法包括絮凝法、离子交换树脂法、电渗析法，其中生物絮凝剂由于具有来源广、吸附能力强、适用条件宽广、易于分离回收等特点，已经在重金属废水处理领域得到广泛的应用及研究，如壳聚糖(chitosan)，结构式见下图。
Figure A20071004014300031
壳聚糖的结构式
壳聚糖是甲壳素的脱乙酰衍生物，是一种高分子多糖，由于壳聚糖分子中含有氨基和羟基，能与许多金属离子生成稳定的螯合物。有研究表明，壳聚糖对Cu2+、Cd2+、Zn2+、Mg2+等金属离子的吸附率在94％以上，对pb2+、Ni2+、Hg2+的吸附率也在75％以上。
目前工业中使用的阳离子型絮凝剂，绝大多数是合成高聚物，毒性高，不适合在食品工业或者中药产业中应用，而天然的壳聚糖阳离子型高聚物，无毒，无味，可生物降解，不会造成二次污染，是良好的絮凝剂。另外，壳聚糖对中药提取液中的小分子有效成分的含量影响不大，而对大分子的蛋白质、树脂等有较强的絮凝作用，而起到除杂的效果，并且对重金属有较强的捕集作用，从而可降低重金属的含量，因而可以代替传统的醇沉工艺用于中药的除杂。
另外，还可以对壳聚糖进行化学改性，通过酰化、羧基化、醚化、N-烷基化、酯化等多种化学反应，不仅提高了壳聚糖在溶液中的溶解性，也提高了其对重金属的螯合性能。通过化学改性得到各种各样的壳聚糖衍生物，与未改性的壳聚糖相比，溶解性能、使用范围以及螯合能力都得到加强。这将是壳聚糖作为絮凝剂应用于中药制药工程的一大优势，即同时实现中药无醇化的澄清工艺和中药中重金属的脱除。
发明内容
本发明的目的是提供一种用壳聚糖絮凝剂脱除植物提取液中重金属的方法，该法具有工艺操作安全、成本低、周期短、无毒副作用。
本发明的一种用壳聚糖絮凝剂脱除植物提取液中重金属的方法，包括如下步骤：
(1)在温度18-44℃，pH4.5-7的植物提取液中加入2-10％的壳聚糖，絮凝4-7小时，用强氧化剂(1-10∶0-1)进行消解，得澄清透明溶液；
(2)用原子吸收光谱法直接测定其中的重金属含量。
所述步骤(1)的优选温度为34℃，pH6；
所述步骤(1)优选壳聚糖的加入量6％，絮凝时间6小时；
所述强氧化剂选自浓硝酸、高氯酸或它们的混酸，比例为10∶1；
优选浓硝酸-高氯酸混酸。
本发明的壳聚糖溶于稀酸成盐后，壳聚糖上的氨基与质子结合，一方面壳聚糖是天然的阳离子型絮凝剂，可以与带负电荷的金属螯合离子吸引，结合成絮凝物而沉淀；另一方面，壳聚糖本身也含有很多孤对电子，很容易与含金属物质的分子结合，形成絮凝物而沉淀，达到脱除重金属的目的。壳聚糖及其衍生物与金属离子是通过三种形式(离子交换、物理吸附和化学吸附)发生结合的。由于壳聚糖对很多金属离子，如Cu2+，Zn2+，Cr3+，Fe2+，Ag+，Pd2+，Pb2+等都有着稳定的配位作用。因此，一般壳聚糖及其衍生物对金属离子的吸附以化学吸附为主，其中又以配位吸附的结合力最强，但不同金属离子与壳聚糖之间的相互作用不尽相同。当在非均相条件下得到的壳聚糖通过螯合作用对水溶液中的汞、铜离子进行吸附时，吸附量随着壳聚糖的脱乙酰度的提高而提高，同时，在均相条件下获得的壳聚糖在脱乙酰度50％-60％时，吸附量最大。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
5kg巴戟天药材，以1∶40的去离子水加热至沸腾，保持6h，浓缩至7L作为原药液。在pH＝4.5的原药液中，加入药液体积量2％的壳聚糖溶液，絮凝温度为34℃，絮凝时间为6小时，用浓硝酸-高氯酸混酸(10∶1)消解得清液，采用石墨炉原子吸收法测定溶液中的铅离子含量，其中石墨炉原子吸收法测定条件见表1，石墨炉加热程序条件见表2，每次进样品体积为20μl。
表1石墨炉原子吸收法测定条件
    测定条件     标准
    波长狭缝空心阴极灯电流     283.3nm1.3nm7.5mA
表2石墨炉加热条件
    程序     温度(℃)     时间(秒)
    干燥灰化原子化清洗     12045017001900     252573
结果，巴戟天提取液中的铅的脱除率可达73％。若假设在提取液浓缩干燥的过程中无任何损失，以15％的干粉得率计算，则相当于把干粉中的铅含量从5.6ppm降到了1.45ppm。

Claims (4)

1.一种用壳聚糖絮凝剂脱除植物提取液中重金属的方法，包括如下步骤：
(1)在温度18-44℃，pH4.5-7的植物提取液中加入2-10％的壳聚糖，絮凝4-7小时，用1-10∶0-1强氧化剂进行消解，得澄清透明溶液；
(2)用原子吸收光谱法直接测定其中的重金属含量。
2.根据权利要求1所述的一种用壳聚糖絮凝剂脱除植物提取液中重金属的方法，其特征在于：所述步骤(1)的温度为28-34℃，pH5-6。
3.根据权利要求1所述的一种用壳聚糖絮凝剂脱除植物提取液中重金属的方法，其特征在于：所述步骤(1)壳聚糖的加入量6％，絮凝时间6小时。
4.根据权利要求1所述的一种用壳聚糖絮凝剂脱除植物提取液中重金属的方法，其特征在于：所述强氧化剂选自浓硝酸、高氯酸或它们的混酸，比例为10∶1；
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