CN103798122A - 一种减少螺旋藻体中重金属含量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是提供一种减少螺旋藻体中重金属含量的方法，即在螺旋藻培养，以及收集过程中减少重金属的污染。本发明的减少螺旋藻体中重金属含量的方法，是在螺旋藻养殖阶段减少螺旋藻从养殖水体对重金属的吸附量；在采收阶段通过漂洗螺旋藻来去除重金属。本发明的方法操作简单、投入减少，能够产生良好的经济效益，不需要另外配置设备，产品质量好，效益明显。本发明的方法将成为提高螺旋藻产品品质，促进产业可持续发展的重要保证。
Description
技术领域
本发明属于藻类养殖及净化技术领域，具体涉及一种减少螺旋藻体中重金属含量的方法。
背景技术
作为人类食用的最古老的生物之一，螺旋藻是一种螺旋状的丝状蓝藻，也是地球上最早的光合生物之一。螺旋藻富含蛋白质、维生素、微量元素、小分子多糖及人体必需的氨基酸、脂肪酸等生物活性物质，具有重要的营养、保健和医疗价值，是少数被成功进行大规模培养的微藻之一。随着对螺旋藻认识的提高，市场对螺旋藻的需求快速增长，同时，高效养殖技术的推广普及，养殖螺旋藻的产量也得到了大量的提升。
而藻类对水体中的大多数重金属具有生物富集作用，养殖螺旋藻也不例外。重金属不仅直接影响螺旋藻的生长，而且间接对食用的动物及人类造成危害。因此，云南省地方标准《地理标志产品程海螺旋藻》（DB53／186-2007）严格规定了螺旋藻的重金属含量，铅≤2.0mg/kg；砷≤0.5mg/kg；镉≤0.5mg/kg；汞≤0.1mg/kg。制定的标准参照国外不同国家铅含量1mg/kg～5mg/kg不等的标准，针对我国水源铅含量和水质现状，最后确定为2mg/kg的标准，与国外发达国家相比，这属于“中上等”水平。而且，人们对健康的关注度越来越高，对螺旋藻产品的质量要求也在不断提高。因此，减少重金属含量对进一步提高螺旋藻产品品质，增强我国螺旋藻在国内外市场的竞争力，促进螺旋藻产业健康可持续发展有积极意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种减少螺旋藻体中重金属含量的方法，即在螺旋藻培养，以及收集过程中减少重金属的污染。本发明的方法能有效的降低螺旋藻藻体的重金属含量，且不需要额外的设备，效益明显。
本发明的减少螺旋藻体中重金属含量的方法，是在螺旋藻养殖阶段减少螺旋藻从养殖水体对重金属的吸附量；在采收阶段通过漂洗螺旋藻来去除重金属。
本发明的方法，一种具体操作如下：
一、养殖阶段：
1）在带有塑料大棚的养殖水体中养殖螺旋藻，将螺旋藻的养殖周期控制在15-20天；
其中大棚的增温作用和外界的封闭效果，减少了空气中的微颗粒物质进入到螺旋藻产品中，相应地减少了灰分，防止了额外的重金属进入的途径。为了增加封闭空间条件下，水体二氧化碳的浓度，在高速生长时期，通入纯二氧化碳气体，或者含二氧化碳的压缩空气。
2）在养殖水体中投放重金属吸附物来降低养殖水体中重金属的浓度；
其中的重金属吸附物是将质量百分比为2-3%的褐藻酸钙溶胶放置在硅酸盐分子筛中，形成复合的固体结构而制备的；
二、采收阶段：
在结束养殖后，将收集的螺旋藻藻体用漂洗液进行漂洗，再用水进行清洗去除重金属。
其中漂洗液为添加有0.5-3.0%乙二胺四乙酸二钠的0.2-0.5%壳聚糖的水溶液，其pH值为4.3-5.5。该漂洗液即能去除重金属，又能保护螺旋藻的细胞壁不被破坏。
本发明的方法操作简单、投入减少，能够产生良好的经济效益，不需要另外配置设备，产品质量好，效益明显。本发明的方法将成为提高螺旋藻产品品质，促进产业可持续发展的重要保证。
具体实施方式
本发明的方法是在螺旋藻养殖阶段，通过缩短养殖周期，从而减少螺旋藻从养殖水体对重金属的吸附量，并且在养殖过程中通过重金属吸附物来减少水体中重金属的浓度；而在采收阶段通过漂洗螺旋藻来去除重金属，从而进一步的减少螺旋藻中的含量。
本发明的方法，具体分成如下的两个阶段来进行：
一、养殖阶段：
1）在带有塑料大棚的养殖水体中养殖螺旋藻，将螺旋藻的养殖周期控制在15-20天；
其中大棚的增温作用和外界的封闭效果，减少了空气中的微颗粒物质进入到螺旋藻产品中，相应地减少了灰分，防止了额外的重金属进入的途径。为了增加封闭空间条件下，水体二氧化碳的浓度，在高速生长时期，通入纯二氧化碳气体，间隔2.5小时通入纯二氧化碳气体0.5小时，或者在光照时期连续通含二氧化碳的压缩空气，充入水体中的二氧化碳浓度不限，以饱和溶解为止。
2）在养殖水体中投放重金属吸附物来降低养殖水体中重金属的浓度；
其中的重金属吸附物是将2-3%的褐藻酸钙溶胶放置在硅酸盐分子筛中，形成复合的固体结构而制备的。
二、采收阶段：
在结束养殖后，将收集的螺旋藻藻体用漂洗液进行漂洗，再用水进行清洗去除重金属。
下面结合实施例对本发明的方法进行详细的描述。
实施例1
一、养殖阶段：
1）在带有塑料大棚的养殖水体中养殖螺旋藻，将螺旋藻的养殖周期控制在15-20天；
首先培养螺旋藻的水体选择目前养殖的常用水体，通过在养殖池塘上盖有的塑料大棚，利用大棚和外界的封闭效果，结合通过添加滤气网的方法，减少了空气中的微颗粒物质进入到螺旋藻产品中，相应地减少了灰分，防止外界的重金属进入的途径。测定了大棚养殖与露天的养殖螺旋藻的灰分与铅含量，从表1发现，采用了大棚，螺旋藻养殖中能够接触到的灰分明显降低，分别比露天培养的螺旋藻的降低了30%左右，其最终富集的Pb（mg/kg）含量比不用大棚养殖的降低了16.7-21.7%，极大降低养殖螺旋藻的重金属含量。
表1：大棚养殖螺旋藻的灰分与铅含量变化
| 类型 | Pb（mg/kg） | 灰分(%) | Pb（mg/kg） | 灰分(%) |
| 大棚 | 0.35 | 6.38 | 0.36 | 6.46 |
| 露天 | 0.42 | 9.44 | 0.46 | 9.12 |
| 比较 | 16.7 | 32.4 | 21.7 | 29.2 |
通过塑料大棚的增温作用，可以有效的提高养殖水体的温度，比较发现，在相同的条件下，使用大棚的水体温度要比不使用大棚的水体温度要高出2-5℃；再通过搅拌方式，可以有效的缩短螺旋藻的生长周期，为了促进螺旋藻的快速生长，通入纯二氧化碳气体，间隔2.5小时通入纯二氧化碳气体0.5小时；在光照时期连续通含二氧化碳的压缩空气。有利于在冬季等生长条件不良的时期，也能够保证螺旋藻的养殖周期控制在15-20天；通过上述的步骤，可以将螺旋藻的养殖周期控制在15-20天，本实施例在投放螺旋藻进行培养，到收集藻体共18天，与常规的养殖方法相比，缩短了10-15天。检测螺旋藻重金属铅含量，发现铅含量与培养的时间有一定关系。如果养殖期延长到40天，检测到的重金属含量比10天的含量增加近1倍。
表2：不同时期螺旋藻的铅含量变化（mg/kg）
| 池号 | 10天 | 20天 | 30天 | 40天 |
| 1 | 0.27 | 0.32 | 0.36 | 0.46 |
| 2 | 0.22 | 0.32 | 0.36 | 0.42 |
| 3 | 0.25 | 0.29 | 0.39 | 0.49 |
| 平均 | 0.25 | 0.31 | 0.37 | 0.46 |
2）在养殖水体中投放重金属吸附物来降低养殖水体中重金属的浓度；
通过养殖水质的去重金属处理，降低养殖生产过程中可能出现的重金属。本发明所使用的重金属吸附物的一种制备方法如下：将200g的褐藻酸钙加入到100ml水中，加热充分搅拌使褐藻酸钙完全溶解，冷却后制成溶胶；然后将褐藻酸钙溶胶放到硅酸盐分子筛中，充分搅拌，使硅酸盐分子筛结合到褐藻酸钙溶胶上形成复合的固体结构，从而吸附、置换铅等重金属。制备的重金属吸附物可以有效的来吸附水体中的重金属。而重金属吸附物可通过盐酸处理可以循环使用。减少水体中的重金属含量，这样能够降低养殖水体中的重金属含量，同时，降低了养殖螺旋藻产品的含量。使用效果表明，在加入了重金属吸附物后，养殖的螺旋藻藻体中Pb的含量比不使用的，同样养殖条件的藻体中明显下降（下降35%以上）。
二、采收阶段：
生长时期的螺旋藻含水率高，水在活细胞中以自由水与结合水两种状态存在，采收时携带的水分越多，喷雾干燥的效率就低，还直接影响到干燥产品的重金属含量。通过配制漂洗液，漂洗螺旋藻——脱水——清水漂洗——脱水——喷雾干燥等技术环节，减少螺旋藻产品中重金属含量。
在结束养殖后，将收集的螺旋藻藻体用漂洗液进行漂洗，再用水进行清洗去除重金属。漂洗液为添加有0.5-3.0%乙二胺四乙酸二钠的0.2-0.5%壳聚糖的水溶液，其pH值为4.3-5.5。该漂洗液即能去除金属离子，又能保护螺旋藻的细胞壁不被破坏。漂洗液的一种制备方法如下：取0.5g乙酰基取代度为70-90%的壳聚糖加入到100ml水溶液中，用盐酸溶液调节pH值为4.5使壳聚糖完全溶解后，再加入2.0g的乙二胺四乙酸二钠，溶解后完成制备。使用效果表明，制备的漂洗液能够有效的去除螺旋藻吸附的重金属，而且，电镜结果显示对螺旋藻的细胞壁没有伤害，从而保证了螺旋藻的营养价值。
具体清洗步骤如下：
1）第一次离心脱水，将采收好的螺旋藻放置在300目的筛绢袋中，在3000-5000转/分钟的条件下，离心5分钟。
2）清水漂洗，将上述装有螺旋藻的筛绢袋放置在清水池中，漂洗。
3）第二次脱水，漂洗的螺旋藻，在3000-5000转/分钟的条件下，离心5分钟。
4）低温真空喷雾干燥，包装。
检测通过上述方法制备的螺旋藻产品，按照国标方法，测定得产品其中铅≤0.2mg/kg；砷≤0.1mg/kg；镉≤0.1mg/kg；汞≤0.03mg/kg，仅是标准要求的10-25%。与同样养殖水体下养殖的螺旋藻相比，重金属的含量降低了75—90%。
Claims (5)
1.一种减少螺旋藻体中重金属含量的方法，其特征在于，所述的方法包括有如下的步骤：
一、养殖阶段：
1）在带有塑料大棚的养殖水体中养殖螺旋藻，将螺旋藻的养殖周期控制在15-20天；
2）在养殖水体中投放重金属吸附物来降低养殖水体中重金属的浓度；
二、采收阶段：
在结束养殖后，将收集的螺旋藻藻体用漂洗液进行漂洗，再用水进行清洗去除重金属。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的大棚将养殖水体形成了封闭空间。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述的养殖水体中充入二氧化碳气体。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的重金属吸附物是将质量百分比为2-3%的褐藻酸钙溶胶放置在硅酸盐分子筛中，形成复合的固体结构而制备的。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的漂洗液为添加有0.5-3.0%乙二胺四乙酸二钠的0.2-0.5%壳聚糖的水溶液，其pH值为4.3-5.5。
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