CN103120275A

CN103120275A - 一种脱除食用菌多糖中重金属的方法

Info

Publication number: CN103120275A
Application number: CN2012101130535A
Authority: CN
Inventors: 王星丽; 宋伟杰
Original assignee: HANGZHOU BAISHANZU BIOTECHNOLOGY CO Ltd
Current assignee: ZHEJIANG BAISHANZU BIOTECHNOLOGY CO., LTD.
Priority date: 2012-04-17
Filing date: 2012-04-17
Publication date: 2013-05-29
Anticipated expiration: 2032-04-17
Also published as: CN103120275B

Abstract

本发明涉及利用膜技术脱除食用菌多糖中的重金属的方法：将重量浓度为10～60％的食用菌多糖提取液通过超滤膜组件进行超滤处理，重金属随水分透过超滤膜排出，食用菌多糖的有效成分，被超滤膜截留，即得到去除重金属的食用菌多糖溶液。多糖提取液是由食用菌原料经过萃取，离心，过滤步骤得到的含多糖有效成分含量10％-60％的食用菌多糖溶液，该溶液比重在1.0-1.5之间。有益效果是：操作步骤简单，易于连续生产，生产成本低；食用菌多糖成分损失量少，回收率高。

Description

一种脱除食用菌多糖中重金属的方法

技术领域

本发明涉及食品加工技术领域，特别涉及利用膜技术脱除食用菌多糖中重金属的方法。

背景技术

食用菌是一种可供人类食用的大型真菌，具体地说，是指能形成大型的肉质(或胶质)子实体或菌核组织的高等真菌的类总称。食用菌含有丰富的活性多糖等药理活性成分以及蛋白质、氨基酸、维生素等营养成分。近年来，以食用菌为原料提取的食用菌多糖为主要原料的食品、保健品、医药的种类和产量在不断增加；由于部分食用菌对一些有害的重金属元素有一定的富集或生物转化作用，造成食用菌多糖产品的重金属超标，这些重金属残留进入人体，将会影响食用者的健康；因此，采取有效的办法将食用菌多糖产品中的重金属脱除，使其达到食用标准，即成为影响食用菌产品多糖的市场和应用的重要因素。

目前，常用的脱除重金属的方法主要有离子交换法，电渗析法和絮凝法。离子交换法是将铅、铬等重金属离子选择性的交换到阳离子交换树脂上，再通过洗脱的方式将交换饱和的树脂上的重金属离子除去，交替操作从而实现重金属离子的脱除；该种方法虽然原理简单，可连续运行，但是只能用于浓度和粘度较小的食用菌多糖溶液；同时，还存在洗脱过程费时费力且多糖损失大等缺陷。电渗析法是在电场条件下，通过离子选择性的迁移，以及离子交换膜的特性脱除重金属离子。电渗析法存在耗电多，且生产成本高等问题。絮凝法，如徐财泉公开的专利名为“一种利用壳聚糖絮凝的方法脱除食用菌多糖的方法”，其工艺步骤主要是在多糖粗粉中加入去离子水，经加热沸腾，离心，过滤等步骤将多糖成分提取到溶液中，再进行蒸发浓缩后，调节pH后，加入壳聚糖絮凝吸附重金属离子，离心去上清液，乙醇沉淀得到脱除重金属的多糖产品。通过加入壳聚糖絮凝吸附重金属离子，存在制备过程复杂、生产成本高，且容易引入新的杂质等问题。

发明内容

本发明主要是解决现有技术中存在的不足，提供一种利用膜技术脱除食用菌多糖中重金属的方法，该方法具有操作步骤简单，能有效地脱除食用菌多糖中残留的重金属成分，同时具有食用菌多糖成分损失量少，回收率高、不引入其他污染物，且脱除成本低等优点。

本发明采取以下技术方案：一种脱除食用菌多糖中重金属的方法：将重量浓度为10～60％的食用菌多糖提取液通过超滤膜组件进行超滤处理，重金属随水分透过超滤膜排出，食用菌多糖的有效成分，被超滤膜截留，即得到去除重金属的食用菌多糖溶液。所述的多糖提取液，是由食用菌原料经过萃取，离心，过滤步骤得到的含多糖有效成分含量10％-60％的食用菌多糖溶液，该溶液比重在1.0-1.5之间。

所述脱除食用菌多糖中重金属的方法，所述的超滤处理方式为：渗滤方式、浓缩方式、浓缩与渗滤相结合的方式、渗滤与浓缩相结合的方式、连续操作方式中的任意一种；所述的超滤处理过程中的压力范围为0.1MPa～1.0MPa，优选压力为0.2MPa～0.6MPa，所述超滤处理过程中的温度范围为10～50℃，优选温度为25℃。

所述脱除食用菌多糖中重金属的方法，所述的渗滤方式是：将重量浓度为10～60％的食用菌多糖溶液，错流通过超滤膜组件进行过滤，同时不断向食用菌多糖溶液中加水；控制加水流量与超滤膜组件的透过液流量相等，直至食用菌多糖截留液中重金属含量减少到0.1～1ppm时，停止操作。

所述脱除食用菌多糖中重金属的方法，所述的浓缩方式是：将重量浓度为10～60％的食用菌多糖溶液，错流通过超滤膜组件进行过滤，直至截留液体积浓缩至原溶液体积的0.1～0.5倍时，或者食用菌多糖截留液中重金属含量减少到0.1～1ppm时，停止操作。

所述脱除食用菌多糖中重金属的方法，所述的浓缩与渗滤相结合的方式是：将重量浓度为10～60％的食用菌多糖溶液，先用浓缩方式将提取液浓缩至原溶液体积的0.1～0.5倍时，再加水渗滤，控制加水流量与超滤膜组件的透过液流量相等，直至食用菌多糖截留液中重金属含量减少到0.1～1ppm时，停止操作。

所述脱除食用菌多糖中重金属的方法，所述的渗滤与浓缩相结合的方式是：先用渗滤方式处理多糖溶液，控制加水流量与超滤膜组件的透过液流量相等，加水量至原食用菌多糖溶液的1-5倍时停止渗滤操作，再将渗滤后的截留液用浓缩方式将提取液浓缩至原溶液体积的0.1～0.5倍，或者食用菌多糖截留液中重金属含量减少到0.1～1ppm时，停止操作。

所述脱除食用菌多糖中重金属的方法，所述的连续操作方式是：将重量浓度为10～60％的食用菌多糖溶液和水按1∶1～8的体积比混合后，通过料液泵连续进入超滤膜系统错流过滤，部分重量浓度达到10～60％的食用菌多糖截留液通过管路连接到进料泵的入口，重新进入超滤膜系统，部分重量浓度达到10～60％的食用菌多糖截留液直接排出，通过调节阀门调节排出的食用菌多糖截留液与透过液的流量比例为1∶1～8，使多糖浓缩液中的重金属浓度达到0.1～1ppm，停止操作。

所述脱除食用菌多糖中重金属的方法，所述超滤膜组件中的超滤膜截留分子量范围为1000Da～100000Da，优选范围为1000Da～5000Da。

所述脱除食用菌多糖中的重金属的方法中，所述的超滤膜组件形式选用卷式，中空纤维式，平板式，管式中任意一种，优选卷式、中空纤维式。所述超滤膜组件中的超滤膜选用纤维素类、聚醚砜类、聚砜类、聚烯烃类、聚丙烯类有机聚合物膜或者陶瓷类、金属类无机膜中的任意一种。

所述脱除食用菌多糖中的重金属的方法中，所述食用菌多糖中的重金属包括镉、铅、钒、钡、铊、钼、锶、钛、铬、锰、钴、镍、铜、锌、银，和非金属离子砷。

本发明利用孔径适当的超滤膜对食用菌多糖分子进行超滤截留性能，而对重金属成分具有透过性能的特点，将食用菌多糖产品中的重金属除去。该方法是将食用菌多糖提取液通过超滤膜组件进行超滤操作，重金属成分随水分透过超滤膜排出，食用菌多糖的有效成分被超滤膜截留，实现食用菌多糖有效成分和重金属的分离。

本发明的有益效果是：1、超滤处理的设备、工艺及操作步骤简单，易于连续生产，生产成本低；2、可以有效地脱除多糖中的重金属，同时不要求溶液有很高的稀释率，食用菌多糖成分损失量少，回收率高；3、生产过程中不会引进其它杂质。

附图说明

图1为本发明的脱除工艺流程图。

图2为本发明中连续操作方式的脱除工艺流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。本发明所涉及的主题保护范围并非仅限于这些实施例。

实施例1：

使用图1所示的装置，包括：原料罐1、进料泵2、压力传感器3、膜组件4、流量调节阀5、超滤膜6，采用渗滤模式进行过滤操作。

将40公斤重量浓度为10％的姬松茸多糖提取液放入原料罐1中，经检测该姬松茸多糖提取液中铅的含量为1ppm，砷的含量为3ppm。通过进料泵2将姬松茸多糖溶液输送到超滤膜组件4中，在温度为10℃下操作，通过流量调节阀控制操作压力为0.1MPa；超滤膜组件选用卷式，超滤膜6选用截留分子量为1000Da的聚醚砜超滤膜。透过超滤膜的渗透液以2.5L.m^-2.h^-1的膜通量由滤膜下方的渗透液出口不断排出收集，同时将水不断加入到原料罐1中，恒体积下渗滤操作，至耗水量为多糖提取液原料量的2倍时停止加水，关闭进料泵2和流量调节阀5；姬松茸多糖原料液错流通过膜组件后返回到原料罐1。经检测结果可知，此时原料罐1得到的姬松茸多糖产品中铅的含量为0.3ppm，砷的含量为0.9ppm，多糖质量损失率约为5.5％。

实施例2：

使用图1所示的装置，包括：原料罐1、进料泵2、压力传感器3、膜组件4、流量调节阀5、超滤膜6，采用浓缩模式进行过滤操作。

将20公斤重量浓度为20％的云芝多糖提取液放入原料罐1中，经检测该云芝多糖提取液中铅的含量为0.75ppm，砷的含量为0.5ppm。加水将云芝多糖溶液稀释6倍，通过进料泵2将云芝多糖溶液输送到膜组件4中，在温度为25℃下操作，通过流量调节阀控制操作压力为0.3MPa；超滤膜组件选用中空纤维式，超滤膜6选用截留分子量为3000Da的聚砜类超滤膜。随着透过膜的渗透液以初始为4.0L.m^-2.h^-1的膜通量由滤膜下方的渗透液出口不断排出收集，原料罐1中的云芝多糖溶液的体积不断减少，当体积减少到原体积的1/6的时候，关闭进料泵2和流量调节阀5；云芝多糖原料液错流通过膜组件后返回到原料罐1。经检测结果可知，此时原料罐1得到的云芝多糖产品中铅的含量为0.15ppm，砷的含量为0.1ppm，云芝多糖质量损失率约为3％。

实施例3：

使用图1所示的装置，包括：原料罐1、进料泵2、压力传感器3、膜组件4、流量调节阀5、超滤膜6，采用浓缩-渗滤相结合的过滤方式。

将20公斤重量浓度为30％的牛肝菌多糖提取液放入原料罐1中，经检测该牛肝菌多糖提取液中铅的含量为0.8ppm，铬的含量为2ppm。通过进料泵2将牛肝菌多糖溶液输送到超滤膜组件4中，在温度为30℃下操作，通过流量调节阀控制操作压力为0.5MPa；超滤膜组件选用平板式，超滤膜6选用截留分子量为5000Da的聚烯烃类超滤膜。随着透过膜的渗透液以初始为4.0L.m^-2.h^-1的膜通量由滤膜下方的渗透液出口不断排出收集，原料罐1中的牛肝菌多糖溶液的体积不断减少，当体积减少到原体积的1/2的时候，开始往原料罐1中加入水，恒体积下渗滤操作，直到耗水量等于料液槽8中截留液体积的1倍时停止操作，关闭进料泵2和流量调节阀5；牛肝菌多糖原料液错流通过膜组件后返回到原料罐1。经检测结果可知，此时原料罐1得到的牛肝菌多糖产品中铅的含量为0.58ppm，铬的含量为1.2ppm，多牛肝菌糖质量损失率约为3.5％；再加水稀释到原始体积后，原料罐1得到的牛肝菌多糖产品中铅的含量为0.29ppm，铬的含量为0.6ppm。

实施例4：

使用图1所示的装置，包括：原料罐1、进料泵2、压力传感器3、膜组件4、流量调节阀5、超滤膜6，采用渗滤-浓缩相结合的过滤方式。

20公斤将重量浓度为40％的花菇多糖提取液放入原料罐1中，经检测该花菇多糖提取液中铅的含量为1ppm，砷的含量为3ppm。通过进料泵2将花菇多糖溶液输送到膜组件4中，在温度为40℃下操作，通过流量调节阀控制操作压力为0.7MPa；超滤膜组件选用卷式，超滤膜6选用截留分子量为10000Da的聚丙烯类超滤膜。透过超滤膜的渗透液以初始为6.0L.m ^-2.h^-1的膜通量由滤膜下方的渗透液出口不断排出收集，同时将水不断加入到原料罐1中，恒体积下渗滤操作，直至耗水量等于多糖提取液原料量2倍时停止加水，继续进行过滤操作，原料罐1中的花菇多糖溶液的体积不断减少，当体积减少到原体积的1/2的时候，停止操作，关闭进料泵2和流量调节阀5；花菇多糖原料液错流通过膜组件后返回到原料罐1，循环使用。经检测结果可知，此时原料罐1得到的花菇多糖产品中铅的含量为0.4ppm，砷的含量为1.1ppm，花菇多糖质量损失率约为4.0％；再加水稀释到原体积后，原料罐1得到的花菇多糖产品中铅的含量为0.2ppm，砷的含量为0.55ppm。

实施例5：

使用图2所示的装置，包括：原料罐1、进料泵2、压力传感器3、膜组件4、流量调节阀5、超滤膜6，水罐7，采用连续操作方式进行过滤操作。

将20公斤重量浓度为60％的灰树花多糖提取液放入原料罐1中，经检测该灰树花多糖提取液中铅的含量为1ppm，砷的含量为3ppm。通过进料泵2将灰树花多糖溶液和水溶液按1∶1的比例输送到膜组件中4，灰树花多糖原料液错流通过膜组件后返回到进料泵2入口，使溶液在组件内连续循环使用。在温度为50℃下操作，通过流量调节阀控制操作压力为1MPa；超滤膜组件选用中空纤维式，超滤膜6选用截留分子量为100000Da的陶瓷类超滤膜。透过膜的渗透液以8.0L.m^-2.h^-1的膜通量由滤膜下方的渗透液出口不断排出收集，控制流量控制阀，使截留液与透过液流量按1∶1的比例连续排出。随着过程中渗透通量的不断变化，调节截留液排出口的流量，使截留液排出量与渗透通量保持相同的比例。经检测结果可知，截留液排出口得到的灰树花多糖产品中铅的含量为0.6ppm，砷的含量为1.6ppm，灰树花多糖质量损失率约为5％。

实施例中采用其他食用菌，均能达到与实施例相同的技术效果。

Claims

1.一种脱除食用菌多糖中重金属的方法，其特征是：将重量浓度为10～60％的食用菌多糖提取液通过超滤膜组件进行超滤处理，重金属随水分透过超滤膜排出，食用菌多糖的有效成分被超滤膜截留，即得到去除重金属的食用菌多糖溶液。

2.根据权利要求1所述脱除食用菌多糖中重金属的方法，其特征是：所述的超滤处理方式为：渗滤方式、浓缩方式、浓缩与渗滤相结合的方式、渗滤与浓缩相结合的方式、连续操作方式中的任意一种；所述的超滤处理过程中的压力范围为0.1MPa～1.0MPa；所述超滤处理过程中的温度范围为10～50℃。

3.根据权利要求2所述脱除食用菌多糖中重金属的方法，其特征是：所述的渗滤方式是：将重量浓度为10～60％的食用菌多糖溶液，错流通过超滤膜组件进行过滤，同时不断向食用菌多糖溶液中加水；控制加水流量与超滤膜组件的透过液流量相等，直至食用菌多糖截留液中重金属含量减少到0.1～1ppm时，停止操作。

4.根据权利要求2所述脱除食用菌多糖中重金属的方法，其特征是：所述的浓缩方式是：将重量浓度为10～60％的食用菌多糖溶液，错流通过超滤膜组件进行过滤，直至截留液体积浓缩至原溶液体积的0.1～0.5倍时，或者食用菌多糖截留液中重金属含量减少到0.1～1ppm时，停止操作。

5.根据权利要求2所述脱除食用菌多糖中重金属的方法，其特征是：所述的浓缩与渗滤相结合的方式是：将重量浓度为10～60％的食用菌多糖溶液，先用浓缩方式将提取液浓缩至原溶液体积的0.1～0.5倍时，再加水渗滤，控制加水流量与超滤膜组件的透过液流量相等，直至食用菌多糖截留液中重金属含量减少到0.1～1ppm时，停止操作。

6.根据权利要求2所述脱除食用菌多糖中重金属的方法，其特征是：所述的渗滤与浓缩相结合的方式是：先用渗滤方式处理食用菌多糖溶液，控制加水流量与超滤膜组件的透过液流量相等，加水量至原食用菌多糖溶液的1-5倍时停止渗滤操作，再将渗滤后的截留液用浓缩方式将提取液浓缩至原溶液体积的0.1～0.5倍，或者食用菌多糖截留液中重金属含量减少到0.1～1ppm时，停止操作。

7.根据权利要求2所述脱除食用菌多糖中重金属的方法，其特征是：所述的连续操作方式是：将重量浓度为10～60％的食用菌多糖溶液和水按1∶1～8的体积比混合后，通过料液泵连续进入超滤膜组件错流过滤，部分重量浓度达到10～60％的食用菌多糖截留液通过管路连接到进料泵的入口，重新进入超滤膜系统，部分重量浓度达到10～60％的食用菌多糖截留液直接排出，通过调节阀门调节排出的食用菌多糖截留液与透过液的流量比例为1∶1～8，使多糖浓缩液中的重金属浓度达到0.1～1ppm，停止操作。

8.根据权利要求1-7任一项所述脱除食用菌多糖中重金属的方法，其特征是：所述超滤膜组件中的超滤膜截留分子量范围为1000Da～100000Da。

9.根据权利要求8所述脱除食用菌多糖中重金属的方法，其特征是：所述的超滤膜组件形式选用卷式、中空纤维式、平板式、管式中的任意一种；或者，所述超滤膜组件中的超滤膜选用纤维素类、聚醚砜类、聚砜类、聚烯烃类、聚丙烯类有机聚合物膜或者陶瓷类、金属类无机膜中的任意一种。

10.根据权利要求1所述脱除食用菌多糖中重金属的方法，其特征是：所述食用菌多糖中的重金属包括镉、铅、钒、钡、铊、钼、锶、钛、铬、锰、钴、镍、铜、锌、银、非金属离子砷。