CN105330760B - 镉污染香菇的安全化利用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种镉污染香菇的安全化利用方法，所述方法的具体步骤为：1)浸提镉污染的香菇，得到香菇多糖浸提液；2)向所述步骤1)中的浸提液中加入络合剂和/或絮凝剂，震荡处理后离心并收集上清液；3)向所述步骤2)中收集的上清液中加入醇类溶剂沉淀得到香菇多糖。本发明的方法具有以下优点：(1)能够将已经被镉污染的香菇再次利用起来，得到价值更高的多糖。(2)在提取香菇多糖的过程中去除镉，十分简单方便。(3)镉的去除率高。

Description

镉污染香菇的安全化利用方法
技术领域
本发明涉及农产品加工领域，具体而言，涉及一种镉污染香菇的安全化利用方法。
背景技术
随着工业的快速发展环境污染问题日益严重，近年来国内外各类重金属污染事件频发，严重威胁着人类的健康。在各种重金属当中，镉(Cd)是其中对人类危害最大的之一。Cd中毒会导致泌尿系统损伤，易引起肾结石和生殖系统功能下降；影响钙吸收并破坏骨头中的钙质，使骨头变脆破坏骨质，历史上日本富山县的“痛痛病”就是Cd中毒引起的；以及致癌作用，Cd可引起DNA链断裂，并损害DNA修复系统。
香菇作为最重要的可食用真菌，营养价值丰富，深受人们的喜爱；香菇中的香菇多糖更是一种非特异免疫刺激剂，具有抗病毒、抗肿瘤等多种功能，引起人们的广泛关注。然而由于腐生真菌对重金属天然的富集作用，香菇中的重金属污染问题尤为严重。因而，香菇及香菇多糖中重金属去除方法的建立，对于整个食用菌行业的发展以及食品安全问题都有着极其重要的意义。
研究表明EDTA和柠檬酸钠对重金属具有很强的螯合能力，被用作淋洗剂处理土壤重金属污染。聚合氯化铝(PAC)、活性炭(AC)、壳聚糖(Chitosan)等絮凝剂可以通过表面基团与重金属离子的结合以及通过物理吸附作用捕获重金属离子，被广泛用于水体重金属污染的处理。
本发明通过络合剂EDTA和柠檬酸钠的螯合作用及絮凝剂的吸附作用去除香菇多糖中的Cd残留。为香菇多糖重金属污染的处理以及受污染香菇的利用提供新的思路及重要的技术，填补了相关领域的空白。
发明内容
本发明的目的在于提供一种镉污染香菇的安全化高值利用方法，，所述方法的具体步骤为：
1)浸提镉污染的香菇，得到香菇多糖浸提液；
2)向所述步骤1)中的浸提液中加入络合剂和/或絮凝剂，震荡处理后离心并收集上清液；
3)向所述步骤2)中收集的上清液中加入醇类溶剂沉淀得到香菇多糖。
本发明的思路是将镉污染的香菇经过水提——去镉——沉淀，将香菇多糖中的镉去除，得到纯净的香菇多糖。
通过加入络合剂、絮凝剂可以在分子规模上去除镉，除镉效果好，此外，本发明通过合理的工序设计，在提取香菇多糖的过程中除去镉，实现了镉污染香菇的再次利用，得到了更有价值的香菇多糖，并且回收工序简单，易于操作，香菇多糖的回收率高并且品质好。
本发明另一方面，也相当于提供了一种简便高效地处理镉污染香菇的方法，对于香菇种植业的环保性和经济性上均具十分有益。
优选地，所述步骤1)的具体操作如下：
将香菇磨粉，加水，于100-140℃、0.01-0.2Mpa条件下水提0.5-1.5h，得到香菇多糖浸提液，优选地，于120-130℃、0.1-0.2Mpa条件下水提1.0-1.5h。
将香菇磨碎有利于充分水提香菇中的多糖，选用特定的水提时间过短会导致提取不充分，而水提时间过长则会使得整个工序的效率降低。
优选地，所述步骤1)中，所述的将香菇磨粉，加水的步骤为：
取适量香菇，磨碎过80目筛后于40-80℃烘干至恒重，以1:20-30(v/w)的料液比添加去离子水；所述水提之后，将水提液以10000-14000g的转速离心5-15min后，取上清液，得到香菇多糖浸提液，优选地，离心转速为12000g。
高温减压的条件利于香菇多糖的浸出，通过采用特定的转速和离心时间对其进行离心，可以提高水提的效率。
优选地，所述络合剂是EDTA和柠檬酸钠中的一种或多种，所述絮凝剂是活性炭、聚合氯化铝和壳聚糖中的一种或几种，优选的，每种络合剂的加入量为每升浸提液中加入5-30mMol，每种絮凝剂的加入量为每升浸提液中加入10-60mg；
更优选的，向浸提液中加入EDTA或柠檬酸钠；
更优选的，向浸提液中加入EDTA、柠檬酸钠、活性炭、聚合氯化铝和壳聚糖。
选用EDTA或柠檬酸钠可以取得较好的除镉效果，而合理地配合使用多种络合剂或絮凝剂，则可以在节约成本的同时取得更好的除镉效果。
优选地，所述步骤2)的具体操作如下：
向所述步骤1)中得到的浸提液中加入KMnO4，于20-30℃下振荡处理，再加入络合剂和絮凝剂，后用HCl溶液或Na(OH)2溶液调节体系酸碱度至pH＝9-11，再在20-30℃、80-120rpm的条件下振荡处理，后离心并收集上清液，其中，所述离心的转速为10000-14000g，优选12000g。
优选地，所述KMnO4的加入量为每升浸提液加入0.3-0.6mg，所述振荡处理的转速为80-120rpm，所述振荡处理的时间为0.5-1.5h，所述HCl溶液或Na(OH)2溶液的浓度为0.05-0.15M，所述离心的时间为5-15min，所述离心处理的转速为10000-14000g，优选12000g。
优选地，所述步骤2)的具体操作如下：
所述KMnO4的加入量为每升浸提液加入0.5-0.6mg，所述振荡处理的转速为100-120rpm，所述振荡处理的时间为1-1.5h，所述HCl溶液或Na(OH)2溶液的浓度为0.1-0.15M，所述离心的时间为10-15min，所述离心处理的转速为10000-12000g，所述络合剂的加入量为每种25-30mM，优选25mM，并且所述絮凝剂的加入量为每种50-60mg，优选50mg。
优选地，所述步骤3)的具体操作为：
向所述步骤2)中收集的上清液中加入3-5倍体积的醇类溶剂，沉淀过夜，离心5-15min后使用醇类溶剂清洗，再次离心5-15min后去除上清液，将所得到的沉淀在50-70℃下烘干至恒重，得到香菇多糖，优选地，所述离心的转速为12000g。
优选地，向上清液中加入4-5倍体积的所述醇类溶剂，所述沉淀过夜的温度是0-10℃，所述沉淀过夜后以10000-12000g的转速离心10-15min；所述再次离心的转速为10000-12000g，再次离心时间为10-15min，所述烘干温度为60-70℃；
优选地，向上清液中加入4倍量的所述醇类溶剂，所述沉淀过夜的温度是4℃，所述沉淀过夜后以12000g的转速离心10min，所述再次离心的转速为12000g，所述再次离心时间为10min，所述烘干温度为60℃。
优选地，所述向上清液中加入的醇类溶剂是经过预冷的乙醇，优选经过预冷的95％乙醇；清洗用的所述醇类溶剂是乙醇，优选70％乙醇。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)能够将已经被镉污染的香菇再次利用起来，得到价值更高的多糖，香菇多糖回收率高，纯度好。
(2)在提取香菇多糖的过程中去除镉，十分简单方便。
(3)镉的去除率高。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
(1)香菇多糖浸提液
取适量香菇，使用粉碎机磨碎，过80目筛后于60℃烘干至恒重，称取适量香菇粉，以1:25(v/w)的料液比添加去离子水，置于灭菌锅中120℃、0.1Mpa高温提取1h，12000转离心10min，取上清得香菇多糖浸提液。
(2)香菇多糖中镉的去除
上述多糖浸提液中加入0.5mg/L KMnO4，置于25℃、100rpm振荡处理0.5h使之预氧化，再加入25mM的络合剂EDTA，用0.1MHCl或Na(OH)2调节至pH＝10.0，置于25℃、100rpm振荡处理1h，12000g离心10min后收集上清。
(3)醇沉得香菇多糖
香菇多糖浸提液经(2)处理后，加入4倍体积95％预冷的乙醇于4℃沉淀过夜，12000g离心10min，使用适量70％乙醇清洗一次再次离心后，去上清，将沉淀于60℃烘干至恒重，即得香菇多糖。
实验所用EDTA、柠檬酸钠、盐酸、Na(OH)2、95％乙醇等均为优级纯；活性炭、聚合氯化铝、壳聚糖及KMnO4为食品级。
本发明人对处理后的香菇多糖进行检测，镉的去除率为90.49％，每公斤镉污染香菇中，香菇多糖的回收率为25g。
实施例2
(1)香菇多糖浸提液
取适量香菇，使用粉碎机磨碎，过80目筛后于60℃烘干至恒重，称取适量香菇粉，以1:25(v/w)的料液比添加去离子水，置于灭菌锅中120℃、0.1Mpa高温提取1h，12000转离心10min，取上清得香菇多糖浸提液。
(2)香菇多糖中镉的去除
上述多糖浸提液中加入0.5mg/L KMnO4，置于25℃、100rpm振荡处理0.5h使之预氧化，再加入25mM的络合剂柠檬酸钠，用0.1M HCl或Na(OH)2调节至pH＝10.0，置于25℃、100rpm振荡处理1h，12000g离心10min后收集上清。
(3)醇沉得香菇多糖
香菇多糖浸提液经(2)处理后，加入4倍体积95％预冷的乙醇于4℃沉淀过夜，12000g离心10min，使用适量70％乙醇清洗一次再次离心后，去上清，将沉淀于60℃烘干至恒重，即得香菇多糖。
实验所用EDTA、柠檬酸钠、盐酸、Na(OH)2、95％乙醇等均为优级纯；活性炭、聚合氯化铝、壳聚糖及KMnO4为食品级。
本发明人对处理后的香菇多糖进行检测，镉的去除率为90.01％，每公斤镉污染香菇中，香菇多糖的回收率为23g。
实施例3
(1)香菇多糖浸提液
取适量香菇，使用粉碎机磨碎，过80目筛后于60℃烘干至恒重，称取适量香菇粉，以1:25(v/w)的料液比添加去离子水，置于灭菌锅中120℃、0.1Mpa高温提取1h，12000转离心10min，取上清得香菇多糖浸提液。
(2)香菇多糖中镉的去除
上述多糖浸提液中加入0.5mg/L KMnO4，置于25℃、100rpm振荡处理0.5h使之预氧化，再加入50mg/L的絮凝剂活性炭，用0.1M HCl或Na(OH)2调节至pH＝10.0，置于25℃、100rpm振荡处理1h，12000g离心10min后收集上清。
(3)醇沉得香菇多糖
香菇多糖浸提液经(2)处理后，加入4倍体积95％预冷的乙醇于4℃沉淀过夜，12000g离心10min，使用适量70％乙醇清洗一次再次离心后，去上清，将沉淀于60℃烘干至恒重，即得香菇多糖。
实验所用EDTA、柠檬酸钠、盐酸、Na(OH)2、95％乙醇等均为优级纯；活性炭、聚合氯化铝、壳聚糖及KMnO4为食品级。
本发明人对处理后的香菇多糖进行检测，镉的去除率为79.2％，每公斤镉污染香菇中，香菇多糖的回收率为27g。
实施例4
(1)香菇多糖浸提液
取适量香菇，使用粉碎机磨碎，过80目筛后于60℃烘干至恒重，称取适量香菇粉，以1:25(v/w)的料液比添加去离子水，置于灭菌锅中120℃、0.1Mpa高温提取1h，12000转离心10min，取上清得香菇多糖浸提液。
(2)香菇多糖中镉的去除
上述多糖浸提液中加入0.5mg/L KMnO4，置于25℃、100rpm振荡处理0.5h使之预氧化，再加入50mg/L的絮凝剂氯化铝，用0.1M HCl或Na(OH)2调节至pH＝10.0，置于25℃、100rpm振荡处理1h，12000g离心10min后收集上清。
(3)醇沉得香菇多糖
香菇多糖浸提液经(2)处理后，加入4倍体积95％预冷的乙醇于4℃沉淀过夜，12000g离心10min，使用适量70％乙醇清洗一次再次离心后，去上清，将沉淀于60℃烘干至恒重，即得香菇多糖。
实验所用EDTA、柠檬酸钠、盐酸、Na(OH)2、95％乙醇等均为优级纯；活性炭、聚合氯化铝、壳聚糖及KMnO4为食品级。
本发明人对处理后的香菇多糖进行检测，镉的去除率为82.0％，每公斤镉污染香菇中，香菇多糖的回收率为25g。
实施例5
(1)香菇多糖浸提液
取适量香菇，使用粉碎机磨碎，过80目筛后于60℃烘干至恒重，称取适量香菇粉，以1:25(v/w)的料液比添加去离子水，置于灭菌锅中120℃、0.1Mpa高温提取1h，12000转离心10min，取上清得香菇多糖浸提液。
(2)香菇多糖中镉的去除
上述多糖浸提液中加入0.5mg/L KMnO4，置于25℃、100rpm振荡处理0.5h使之预氧化，再加入50mg/L的絮凝剂壳聚糖，用0.1M HCl或Na(OH)2调节至pH＝10.0，置于25℃、100rpm振荡处理1h，12000g离心10min后收集上清。
(3)醇沉得香菇多糖
香菇多糖浸提液经(2)处理后，加入4倍体积95％预冷的乙醇于4℃沉淀过夜，12000g离心10min，使用适量70％乙醇清洗一次再次离心后，去上清，将沉淀于60℃烘干至恒重，即得香菇多糖。
实验所用EDTA、柠檬酸钠、盐酸、Na(OH)2、95％乙醇等均为优级纯；活性炭、聚合氯化铝、壳聚糖及KMnO4为食品级。
本发明人对处理后的香菇多糖进行检测，镉的去除率为78.1％，每公斤镉污染香菇中，香菇多糖的回收率为25g。
实施例6
(1)香菇多糖浸提液
取适量香菇，使用粉碎机磨碎，过80目筛后于60℃烘干至恒重，称取适量香菇粉，以1:25(v/w)的料液比添加去离子水，置于灭菌锅中120℃、0.1Mpa高温提取1h，12000转离心10min，取上清得香菇多糖浸提液。
(2)香菇多糖中镉的去除
上述多糖浸提液中加入0.5mg/L KMnO4，置于25℃、100rpm振荡处理0.5h使之预氧化，再加入5mM的EDTA、5mM柠檬酸钠、10mg/L活性炭、10mg/L氯化铝和10mg/L壳聚糖，用0.1MHCl或Na(OH)2调节至pH＝10.0，置于25℃、100rpm振荡处理1h，使镉被充分络合，12000g离心10min后收集上清。
(3)醇沉得香菇多糖
香菇多糖浸提液经(2)处理后，加入4倍体积95％预冷的乙醇于4℃沉淀过夜，12000g离心10min，使用适量70％乙醇清洗一次再次离心后，去上清，将沉淀于60℃烘干至恒重，即得香菇多糖。
实验所用EDTA、柠檬酸钠、盐酸、Na(OH)2、95％乙醇等均为优级纯；活性炭、聚合氯化铝、壳聚糖及KMnO4为食品级。
本发明人对处理后的香菇多糖进行检测，镉的去除率为52.70％，每公斤镉污染香菇中，香菇多糖的回收率为28g。
实施例7
(1)香菇多糖浸提液
取适量香菇，使用粉碎机磨碎，过80目筛后于60℃烘干至恒重，称取适量香菇粉，以1:25(v/w)的料液比添加去离子水，置于灭菌锅中120℃、0.1Mpa高温提取1h，12000转离心10min，取上清得香菇多糖浸提液。
(2)香菇多糖中镉的去除
上述多糖浸提液中加入0.5mg/L KMnO4，置于25℃、100rpm振荡处理0.5h使之预氧化，再加入10mM的EDTA、10mM柠檬酸钠、20mg/L活性炭、20mg/L氯化铝和20mg/L壳聚糖，用0.1MHCl或Na(OH)2调节至pH＝10.0，置于25℃、100rpm振荡处理1h，使镉被充分络合，12000g离心10min后收集上清。
(3)醇沉得香菇多糖
香菇多糖浸提液经(2)处理后，加入4倍体积95％预冷的乙醇于4℃沉淀过夜，12000g离心10min，使用适量70％乙醇清洗一次再次离心后，去上清，将沉淀于60℃烘干至恒重，即得香菇多糖。
实验所用EDTA、柠檬酸钠、盐酸、Na(OH)2、95％乙醇等均为优级纯；活性炭、聚合氯化铝、壳聚糖及KMnO4为食品级。
本发明人对处理后的香菇多糖进行检测，镉的去除率为99.38％，每公斤镉污染香菇中，香菇多糖的回收率为26g。
实施例8
(1)香菇多糖浸提液
取适量香菇，使用粉碎机磨碎，过80目筛后于60℃烘干至恒重，称取适量香菇粉，以1:25(v/w)的料液比添加去离子水，置于灭菌锅中120℃、0.1Mpa高温提取1h，12000转离心10min，取上清得香菇多糖浸提液。
(2)香菇多糖中镉的去除
上述多糖浸提液中加入0.5mg/L KMnO4，置于25℃、100rpm振荡处理0.5h使之预氧化，再加入25mM的EDTA、25mM柠檬酸钠、50mg/L活性炭、50mg/L氯化铝和50mg/L壳聚糖，用0.1MHCl或Na(OH)2调节至pH＝10.0，置于25℃、100rpm振荡处理1h，使镉被充分络合，12000g离心10min后收集上清。
(3)醇沉得香菇多糖
香菇多糖浸提液经(2)处理后，加入4倍体积95％预冷的乙醇于4℃沉淀过夜，12000g离心10min，使用适量70％乙醇清洗一次再次离心后，去上清，将沉淀于60℃烘干至恒重，即得香菇多糖。
实验所用EDTA、柠檬酸钠、盐酸、Na(OH)2、95％乙醇等均为优级纯；活性炭、聚合氯化铝、壳聚糖及KMnO4为食品级。
本发明人对处理后的香菇多糖进行检测，镉的去除率为99.62％，每公斤镉污染香菇中，香菇多糖的回收率为27g。
综合以上实施例可得结论，所得香菇多糖中镉去除率最高的方案为例8，去除率为99.62％，但例7所得的香菇多糖中镉去除率也达到了99.38％，达到了例8去除率的99.76％，但使用试剂仅为例8的40％。
此外，使用本发明的方法可以高效地回收香菇中的香菇多糖，这是通过本发明合理的实验设计达到的。
本发明为重金属污染的香菇多糖中镉去除技术提供了重要的参考，对食用菌行业及食品安全问题的解决都有着重要的现实意义。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (14)

1.一种镉污染香菇的安全化利用方法，其特征在于，所述方法的具体步骤为：
1)浸提镉污染的香菇，得到香菇多糖浸提液；
2)向所述步骤1)中得到的浸提液中加入KMnO4，于20-30℃下振荡处理，再加入络合剂和絮凝剂，后用HCl溶液或NaOH溶液调节体系酸碱度至pH＝9-11，再在20-30℃、80-120rpm的条件下振荡处理，后离心并收集上清液；
其中，所述KMnO4的加入量为每升浸提液加入0.5-0.6mg，所述振荡处理的转速为100-120rpm，所述振荡处理的时间为1-1.5h，所述HCl溶液或NaOH溶液的浓度为0.1-0.15M，所述离心的时间为10-15min，所述离心处理的转速为10000-12000g，所述络合剂的加入量为每种25-30mM，并且所述絮凝剂的加入量为每种50-60mg/L；3)向所述步骤2)中收集的上清液中加入醇类溶剂沉淀得到香菇多糖。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)的具体操作如下：
将香菇磨粉，加水，于100-140℃、0.01-0.2MPa条件下水提0.5-1.5h，得到香菇多糖浸提液。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)的具体操作如下：将香菇磨粉，加水，于120-130℃、0.1-0.2MPa条件下水提1.0-1.5h。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中，所述的将香菇磨粉，加水的步骤为：
取适量香菇，磨碎过80目筛后于40-80℃烘干至恒重，以1:20-30w/v的料液比添加去离子水；所述水提之后，将水提液以10000-14000g的转速离心5-15min后，取上清液，得到香菇多糖浸提液。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中，所述的将香菇磨粉，加水的步骤为：
取适量香菇，磨碎过80目筛后于40-80℃烘干至恒重，以1:20-30w/v的料液比添加去离子水；所述水提之后，将水提液以12000g的转速离心5-15min后，取上清液，得到香菇多糖浸提液。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述络合剂是EDTA和柠檬酸钠中的一种或多种，所述絮凝剂是活性炭、聚合氯化铝和壳聚糖中的一种或几种。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述络合剂为EDTA和柠檬酸钠；
所述絮凝剂为活性炭、聚合氯化铝和壳聚糖。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)的具体操作如下：
所述KMnO4的加入量为每升浸提液加入0.5-0.6mg，所述振荡处理的转速为100-120rpm，所述振荡处理的时间为1-1.5h，所述HCl溶液或NaOH溶液的浓度为0.1-0.15M，所述离心的时间为10-15min，所述离心处理的转速为10000-12000g，所述络合剂的加入量为每种25mM，并且所述絮凝剂的加入量为每种50mg/L。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3)的具体操作为：
向所述步骤2)中收集的上清液中加入3-5倍体积的醇类溶剂，沉淀过夜，离心5-15min后使用醇类溶剂清洗，再次离心5-15min后去除上清液，将所得到的沉淀在50-70℃下烘干至恒重，得到香菇多糖。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤3)中，所述离心的转速为12000g。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，向上清液中加入4-5倍体积的所述醇类溶剂，所述沉淀过夜的温度是0-10℃，所述沉淀过夜后以10000-12000g的转速离心10-15min；所述再次离心的转速为10000-12000g，再次离心时间为10-15min，所述烘干温度为60-70℃。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，向上清液中加入4倍量的所述醇类溶剂，所述沉淀过夜的温度是4℃，所述沉淀过夜后以12000g的转速离心10min，所述再次离心的转速为12000g，所述再次离心时间为10min，所述烘干温度为60℃。
13.根据权利要求9或11所述的方法，其特征在于，所述向上清液中加入的醇类溶剂是经过预冷的乙醇；清洗用的所述醇类溶剂是乙醇。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述向上清液中加入的醇类溶剂是经过预冷的95％乙醇；清洗用的所述醇类溶剂是70％乙醇。
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