岩藻聚糖规模化提取技术与脱除重金属的研究

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岩藻聚糖是一种存在于褐藻细胞间的水溶性多糖,主要成分为α-L-岩藻糖-4-硫酸酯,还含有一定比例的糖醛酸、半乳糖、木糖及蛋白质等。大量研究表明岩藻聚糖具有抗肿瘤、抗凝血、抗氧化、抗病毒、治疗炎症等多种生物活性,且与硫酸根含量、糖醛酸比例以及分子量大小密切相关。海带作为岩藻聚糖的提取材料,是我国经济海藻中的支柱产业,年产量高。因此,对海带进行深加工有利于提高我国经济海藻在国内外市场的竞争。当前食品安全问题备受人们的关注。以往岩藻聚糖的提纯以氢氧化物、乙醇或季铵盐沉淀法为主;另外作为岩藻聚糖的提取原料——海带,随着近海工业的快速发展也受到一定程度的重金属污染,从而降低了岩藻聚糖的生物学活性。为了实现规模化生产安全、低污染和低重金属含量的岩藻聚糖,本文作了以下几方面的研究工作。低温提取岩藻聚糖工艺的研究。研究了4℃下料液比、提取次数和提取时间对岩藻聚糖提取率的影响,设计正交实验,通过极差和方差分析得出理想的提取工艺。结果表明,在4℃下,料液比1:30,时间5h,提取2次可以得到较为理想的试验结果。粗品岩藻聚糖的得率为4.27%,其中总糖和硫酸根的含量分别为36.35%和23.89%。超滤膜规模化分离工艺的研究。研究了不同操作条件对膜通量的影响,采用截留分子量为50kDa、30kDa和10kDa的平板式超滤膜,在4℃、25℃下对岩藻聚糖提取液进行梯度超滤。结果发现,在25℃、0.1MPa的工作条件下能获得较高的膜通量,分子量大于50kDa的岩藻聚糖占主要部分。在25℃下,膜通量大,但是容易造成岩藻聚糖腐败变质,微生物是造成这一现象的主要原因;在4℃下,膜分离出分子量大于50kDa的岩藻聚糖含量最高。分子量大于50kDa、50~30kDa、10~30kDa及10kDa以下的岩藻聚糖含量分别为(84.29±2.772)%,(5.364±0.406)%,(2.203±0.144)%,(4.187±0.856)%。岩藻聚糖中重金属脱除的研究。分子量大于50kDa的粗岩藻聚糖溶解到EDTA水溶液中,使其与EDTA-Na2充分反应后,采用截留分子量为5kDa超滤膜在4℃下超滤。结果发现,超滤对岩藻聚糖脱盐效果明显,竞争性螯合剂EDTA-Na2在酸性条件下能够与岩藻聚糖发生离子交换,通过螯合作用结合其中的重金属,除Ba脱除效果不理想外,后续超滤技术能有效的脱除岩藻聚糖中重金属Hg、As、Cr、Cu、Cd和Pb。低重金属含量岩藻聚糖的制备。在岩藻聚糖提取过程中,加入EDTA-Na2,调节pH,采用截留分子量为50kDa的平板超滤膜对其进行超滤分离提纯,从而获得低重金属含量的岩藻聚糖。结果表明,pH=3,EDTA-Na2质量浓度为0.4g/L的情况下脱除重金属后岩藻聚糖提取率3.07%,总糖含量为30.62%、糖醛酸含量为7.84%、硫酸根含量为26.47%,而且对Hg、As、Pb、Cr、Cu和Cd脱除效果明显,重金属的残留量降到更低的水平。
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