CN111847709A - 铁氧体法降低贻贝蒸煮液中重金属镉含量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铁氧体法降低贻贝蒸煮液中重金属镉含量的方法:在每70ml贻贝蒸煮液中加入400~490mg FeSO4,然后调节pH为8.0~9.0,于80~90℃热处理(30±5)分钟。采用本发明的技术方案,仅仅需要使用常规且价廉的FeSO4就能有效降低贻贝蒸煮液中重金属镉含量,且工艺简洁;易于工业化使用。

Description

铁氧体法降低贻贝蒸煮液中重金属镉含量的方法
技术领域
本发明涉及一种水产品蒸煮液的铁氧体法降镉工艺。
背景技术
在干制贻贝过程中,需经过加水蒸煮取肉,煮过的汁液即为贻贝蒸煮液。贻贝蒸煮液富含大量蛋白质、糖分子等大分子有机物和其他功能成分,但贻贝是一类广泛分布、游动性低的海洋双壳贝类,其自身对重金属较强的富集的特性,加之环境的共同作用可能使其体内含有对人体不利的重金属;尤其是对镉、铅的富集,在一定程度上影响贻贝蒸煮液的再利用。
2017112683972的发明《一种贻贝蒸煮液脱镉吸附剂的制备方法》告知:虎斑乌贼的墨汁经过碱性蛋白酶的酶解处理,得到贻贝蒸煮液脱镉吸附剂。
2012102404975的发明《一种脱除贻贝蒸煮液中重金属的方法》告知:将花生壳吸附剂加入到贻贝蒸煮液中32~38℃吸附90~110分钟能够同时脱除贻贝蒸煮液中铜、砷、铬、镉、铅、汞等重金属,并且贻贝蒸煮液中的蛋白质和多糖基本上不损失。
2007100669843的发明《用壳聚糖降低贻贝蒸煮液中重金属的方法》告知:在每毫升贻贝蒸煮液中加入壳聚糖,振荡反应。该方案可以有效降低贻贝蒸煮液中重金属镉和铬的含量,同时较好地保持了贻贝蒸煮液中的营养成分。
2007100669839的发明《用植酸降低贻贝蒸煮液中重金属的方法》告知:在贻贝蒸煮液中加入植酸,加热反应。该方法有效降低贻贝蒸煮液中的主要重金属镉和铬的含量,较大地保持了贻贝蒸煮液中蛋白质和总糖含量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种铁氧体法降低贻贝蒸煮液中重金属镉含量的方法。
为了解决上述技术问题,本发明提供一种铁氧体法降低贻贝蒸煮液中重金属镉含量的方法:
在每70ml贻贝蒸煮液中加入400~490mg FeSO4,然后调节pH为8.0~9.0,于(4000±500r/min)振荡速度、80~90℃热处理(30±5)分钟;
作为本发明的铁氧体法降低贻贝蒸煮液中重金属镉含量的方法的改进:
将热处理后的所得液冷却至室温后离心(4000r/min、15分钟),过滤,上层溶液即为处理后的贻贝蒸煮液。
作为本发明的铁氧体法降低贻贝蒸煮液中重金属镉含量的方法的进一步改进:
在每70ml贻贝蒸煮液中加入447mg FeSO4,然后调节pH为8.0,于90℃热处理30分钟。
本发明是向溶液中投加铁盐(硫酸亚铁),利用Fe(Ⅲ)的独特空间结构,通过工艺条件的控制,使贻贝蒸煮液中的重金属离子与铁盐生成稳定的铁氧体共沉淀物,采用固液分离手段,从而达到去除重金属离子的目的。
本发明运用铁氧体法技术来降低蒸煮液中的重金属镉,为日后减少贻贝蒸煮液里重金属的研究提供方向和参考,也为铁氧体法的应用拓宽领域。
本发明在发明过程中:
一、设定了铁氧体法降低贻贝蒸煮液中重金属镉含量的优化工艺。
1)、选择pH值梯度为8.0、9.0、10.0,FeSO4加入量梯度为210mg/70mL、350mg/70mL、490mg/70mL,温度梯度为70℃、80℃、90℃,作为二次正交反应的范围;
2)、以贻贝蒸煮液中镉含量减少率(Y1)、总糖存留率(Y2)和蛋白质存留率(Y3)为指标,通过对pH值(X1)、FeSO4加入量(X2)和反应温度(X3)这三个因素进行二次正交试验设计和响应面分析;每个因素由3水平用(-1、0、1)进行编码,试验因素与水平设计见表1。
表1、正交设计实验因素水平
Figure BDA0002571638350000021
响应面分析:
利用SAS软件,选择RSREG程序用于实验结果的二次响应面的回归分析,由pH值(X1)、FeSO4加入量(X2)和反应温度(X3)的试验组合以及测得的镉含量减少率(Y1)、总糖存留率(Y2)和蛋白质存留率(Y3),求出二次多项式。
响应面预测与验证:
在响应面实验结果的基础上,以pH值、温度为考察因素,以镉含量减少率、总糖存留率和蛋白质存留率为指标进行曲面三维图的绘制,分析得到最佳pH和温度的峰值,根据预测条件重复处理,测定镉含量减少率、总糖存留率和蛋白质存留率,验证响应面预测的优化加工工艺。
二、测定方法(常规技术):
(1)镉的测定:准确称取样液0.5000±0.0001g放入消解罐内,倒入7mLHNO3,1mL30%H2O2,摇晃均匀,加盖组装完成后,将消化罐放在微波消化仪里消化。待消化完毕后,在室温下静置30min使其冷却,将所得的消化液移至比色管中,定容至50mL。采取石墨炉原子吸收分光光度法测定消化液。
(2)蛋白质含量用半微量凯氏定氮法进行测量。
(3)总糖含量用斐林试剂法进行测定。
三、实验结果分析
实验结果如下表2所述。
表2、正交旋转组合试验结果
Figure BDA0002571638350000031
表3、回归模型的方差分析
Figure BDA0002571638350000032
Figure BDA0002571638350000041
表4、回归模型中的参数估计及显著性检验
Figure BDA0002571638350000042
根据正交试验从表2可以得出:铁氧体法降低贻贝蒸煮液中镉含量的作用受到pH值的酸碱、FeSO4加入量的多少、温度的高低的影响。一般来说,在一定的pH值范围内,pH值越低,降镉效果越差,而蛋白质存留率和总糖存留率越高;在一定FeSO4加入量范围内,FeSO4加入量越少,降镉效果、蛋白质存留率和总糖存留率越低;在一定温度范围内,温度越低,降镉效果越差,而总糖存留率和蛋白质存留率越高。
从表3的回归模型的方差分析得出:三个模型的决定系数R2分别是0.9052,0.9709,0.9766(P<0.05),说明模型的拟合检测高度显著;而失拟项的F值均不显著(P>0.05),这说明响应面回归模型可以用来分析本研究的反应效果。
将表4得到的参数带入二次多项式Y中得到Y1,Y2,Y3。
Y1=2043.4375-488.975X1-0.373006X2+3.711042X3+29.154167X12-0.000504X22-0.009427X32+0.0275X1X2-0.3875X1X3+0.006705X2X3;
Y2=-297.01875+104.375X1+0.121012X2-1.317708X3-6.383333X12-0.000106X22+0.009354X32-0.003571X1X2-0.01125X1X3-0.000205X2X3;
Y3=-326.99375+107.875X1+0.027619X2-0.222708X3-6.458333X12-0.000030187X22+0.005542X32-0.002143X1X2-0.06375X1X3-0.000384X2X3。
由表3的反应因素的方差分析表明:pH值(X1)和温度(X3)对镉降低率有显著的影响,由大到小依次为:温度(X3)>pH值(X1)>加入量(X2);pH值(X1)对蛋白质存留率的影响具有显著性,影响由强到弱依次为:pH值(X1)>温度(X3)>加入量(X2);pH值(X1)能显著影响总糖存留率,从大到小依次为:pH值(X1)>温度(X3)>加入量(X2)。
因此选择pH值(X1)和温度(X3)作为分析的两个变量因子。将加入量(X2)的0水平代进回归方程Y1中,得到二次多项式Y11,绘制得图1。
Y11=1851.145-479.35X1+6.057792X3+29.154167X12-0.009427X32-0.3875X1X3。
选择pH值(X1)和温度(X3)作为分析的两个变量因子。将加入量(X2)的0水平代进回归方程Y2中,得到二次多项式Y21,绘制得图2。
Y21=-267.64955+103.1252X1-1.389458X3-6.383333X12+0.009354X32-0.01125X1X3。
选择pH值(X1)和温度(X3)作为分析的两个变量因子。将加入量(X2)的0水平代进回归方程Y3中,得到二次多项式Y31,绘制得图3。
Y31=-313.629193+107.125X1-0.357108X3-6.458333X12+0.005542X32-0.06375X1X3。
由于本试验以镉含量超过0.1mg/kg的贻贝蒸煮汁为研究对象,并且在加工的同时主要影响蒸煮液风味的因素是多糖和蛋白质,故结合考虑选择pH值为8.0。又因为温度对镉降低率的作用强度从图可以看出,故将温度设定为90℃,带入Y1的方程知:Y1=-0.000504X22+0.450444X2-23.8607,由Y1'=0,求得FeSO4加入量为447mg/70ml。因此当pH为8.0,温度为90℃,FeSO4加入量为447mg/70ml时,求得:镉降低率Y1=76.8%,蛋白质存留率Y2=90.4%,总糖存留率Y3=96.9%。
二次正交试验设计和响应面分析法优化铁氧体法降低贻贝蒸煮液镉含量的方法,本发明利用二次正交试验,在单因素实验的基础上,选取pH值、FeSO4加入量和反应温度三个因素作为相应变量,以单因素试验最优点为中心,围绕最优点上下各取一个水平值作为二次正交试验水平,以镉含量减少率、总糖存留率和蛋白质存留率为指标,进行二次正交试验,将得到的结果进行响应面分析,得到模拟的多项式拟合回归对回归方程式进行计算,得到铁氧体法最佳条件。
四、最佳条件验证试验
为了验证响应面分析的准确性和可靠性,根据分析结果进行3次平行验证实验,当溶液pH为8.0,反应温度为90℃,FeSO4加入量为447mg/70ml时,经过铁氧体法处理后测得所得的贻贝蒸煮液镉降低率Y1=75.4%,蛋白质存留率Y2=89.0%,总糖存留率Y3=95.2%,与响应面分析所得的理论数据相接近,因此响应面分析所得结论可行有效。
采用本发明的技术方案,仅仅需要使用常规且价廉的FeSO4就能有效降低贻贝蒸煮液中重金属镉含量,且工艺简洁;易于工业化使用。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
图1为pH和温度的镉降低率响应面和等高线图;
图2为pH和温度的蛋白质存留率响应面和等高线图;
图3为pH和温度的总糖存留率响应面和等高线图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述,但本发明的保护范围并不仅限于此。
贻贝蒸煮液,来源于浙江嵊泗华利水产公司。
实施例1、一种铁氧体法降低贻贝蒸煮液中重金属镉含量的方法:
在每70ml贻贝蒸煮液中加入447mg FeSO4,然后调节pH为8.0,于90℃、4000r/min振荡速度下,加热处理30分钟。
将热处理后的所得液冷却至室温后,以4000r/min离心15分钟,过滤,上层溶液即为处理后的贻贝蒸煮液。
将上述贻贝蒸煮液、处理后的贻贝蒸煮液分别进行镉含量、蛋白质含量、总糖含量的检测,最终获得:
镉降低率=76.8%,蛋白质存留率=77%,总糖存留率=79.9%。
对比例1、将实施例1中的pH为8.0改成pH为11,其余等同于实施例1。
最终所得结果为:镉降低率=70%。
对比例2、将实施例1中的处理温度由90℃改成25℃的常温,且将处理时间由实施例1的30分钟延长至3小时;其余等同于实施例1。
最终所得结果为:镉降低率=38.1%。
对比例3、将实施例1中的处理温度由90℃改成70℃,且将处理时间由实施例1的30分钟延长至3小时;其余等同于实施例1。
最终所得结果为:镉降低率=47%。
最后,还需要注意的是,以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然,本发明不限于以上实施例,还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形,均应认为是本发明的保护范围。

Claims (3)

1.铁氧体法降低贻贝蒸煮液中重金属镉含量的方法,其特征在于:
在每70ml贻贝蒸煮液中加入400~490mg FeSO4,然后调节pH为8.0~9.0,于80~90℃热处理(30±5)分钟。
2.根据权利要求1所述的铁氧体法降低贻贝蒸煮液中重金属镉含量的方法,其特征在于:
将热处理后的所得液冷却至室温后离心,过滤,上层溶液为处理后的贻贝蒸煮液。
3.根据权利要求1或2所述的铁氧体法降低贻贝蒸煮液中重金属镉含量的方法,其特征在于:
在每70ml贻贝蒸煮液中加入447mg FeSO4,然后调节pH为8.0,于90℃热处理30分钟。
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