殼聚糖對(duì)大豆分離蛋白中殘留砷的去除研究

張東杰，王 穎，，王欣卉，張桂芳，張麗華，湯華成，錢麗麗

（1.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江大慶 163319；2.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)國(guó)家雜糧工程研究中心，黑龍江大慶 163319；3.百勝中國(guó)控股有限公司，上海 200030）

殼聚糖對(duì)大豆分離蛋白中殘留砷的去除研究

張東杰1，王 穎1，2，王欣卉1，張桂芳2，張麗華3，湯華成1，錢麗麗1

（1.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江大慶 163319；2.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)國(guó)家雜糧工程研究中心，黑龍江大慶 163319；3.百勝中國(guó)控股有限公司，上海 200030）

研究了殼聚糖的加入對(duì)大豆分離蛋白中砷殘留量的作用效果。試驗(yàn)選取殼聚糖加入量、吸附時(shí)間及吸附溫度3個(gè)因素，探究了3個(gè)因素對(duì)大豆分離蛋白中砷殘留量的作用效果。通過(guò)單因素試驗(yàn)及因素方差分析可知，殼聚糖對(duì)大豆分離蛋白中殘留砷的去除過(guò)程中，3個(gè)因素作用效果顯著，作用效果依次為殼聚糖加入量＞吸附溫度＞吸附時(shí)間。

殼聚糖；大豆分離蛋白；殘留；砷

殼聚糖是一種天然螯合劑，甲殼素脫乙酰化的產(chǎn)物，不溶于水，易溶于稀酸，具有復(fù)雜的雙螺旋結(jié)構(gòu)[1]，其分子中擁有極性基團(tuán)羥基（-OH） 和胺基（-NH2），會(huì)形成各種分子內(nèi)和分子間氫鍵，從而形成了具有類似網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的殼聚糖大分子的二級(jí)結(jié)構(gòu)，應(yīng)用在食品絮凝劑、蛋白質(zhì)回收、中藥藥液提純精制、食品保鮮劑等方面[2-4]。試驗(yàn)應(yīng)用殼聚糖去除大豆分離蛋白的殘留重金屬，為后續(xù)大豆分離蛋白工業(yè)化去除殘留重金屬提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支持。

1 試驗(yàn)材料與儀器

1.1 試驗(yàn)試劑

粉末殼聚糖（脫乙酰度95%），Saland公司提供；EDTA，NaOH，HCl和冰乙酸，天津紅巖化學(xué)試劑廠提供。

1.2 試驗(yàn)儀器

PHS-3C型酸度計(jì)，上海虹益儀器廠產(chǎn)品；原子熒光吸收光譜，北京金索坤技術(shù)開發(fā)有限公司產(chǎn)品；DLH-05型臺(tái)式離心機(jī)，湖南長(zhǎng)沙儀器有限公司產(chǎn)品；噴霧干燥，瑞士布奇儀器有限公司產(chǎn)品。

2 試驗(yàn)方法

2.1 大豆蛋白液的制取

低溫脫脂豆粕與蒸餾水1∶10（W/V） 比例混合，通過(guò)添加20%NaOH，調(diào)整pH值至7.0，在50℃恒溫水浴中浸提30 min，以低速60 r/min攪拌，以轉(zhuǎn)速3 500 r/min離心15 min，分離出浸提液；在豆渣添加1∶5（W/V） 的蒸餾水，在50℃恒溫水浴中浸提10 min，以低速60 r/min攪拌，以轉(zhuǎn)速3 500 r/min離心15 min，分離去除豆渣，合并浸提液。通過(guò)添加0.1 mol/mL的HCl，調(diào)整pH值至4.5，靜置5 min，以轉(zhuǎn)速3 500 r/min離心20 min，分離出沉淀蛋白，添加蒸餾水、20%NaOH，組織搗碎、均質(zhì)，配制成pH值6.5的12%蛋白液。

2.2 殼聚糖加入量對(duì)殘留砷含量的影響

錐形瓶中加入不同量的1%（W/V） 殼聚糖0.01，0.10，0.50，1.00，2.00，5.00，10.00，15.00 mL，再加入2.1中所制得的大豆分離蛋白液補(bǔ)充至100 mL，調(diào)節(jié)pH值至5（1 moL/L氫氧化鈉和鹽酸調(diào)節(jié)），于20℃下恒溫振蕩20 min，以轉(zhuǎn)速3 500 r/min離心20 min，將上述蛋白液噴粉，按照國(guó)標(biāo)方法（GB/T 5009.11—2003）[5]測(cè)定其中殘留砷的含量。

2.3 殼聚糖吸附時(shí)間對(duì)殘留砷含量的影響

在錐形瓶中加入1%殼聚糖5 mL，再加入2.1中所制得的大豆分離蛋白液補(bǔ)充至100 mL，調(diào)節(jié)pH值至5（1 moL/L氫氧化鈉和鹽酸調(diào)節(jié)），于20℃下恒溫振蕩 5，10，20，30，60，180 min，以轉(zhuǎn)速 3 500 r/min離心20 min，將上清蛋白液噴粉，測(cè)定其中殘留砷含量[5]。

2.4 殼聚糖吸附溫度對(duì)殘留砷含量的影響

在100 mL的錐形瓶中加入1%殼聚糖0.01 mL，再加入2.1中所制得的大豆分離蛋白液補(bǔ)充至100 mL，調(diào)節(jié)pH值（1 moL/L氫氧化鈉和鹽酸調(diào)節(jié)）6.5，于不同溫度20，30，40，50℃下恒溫振蕩20 min，以轉(zhuǎn)速3 500 r/min離心20 min，將上清蛋白液噴粉，測(cè)定其中殘留砷的含量[5]。

2.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

3 結(jié)果與討論

3.1 殼聚糖加入量對(duì)大豆分離蛋白殘留砷含量的影響

殼聚糖加入量對(duì)大豆分離蛋白殘留砷含量的影響見圖1。

圖1 殼聚糖加入量對(duì)大豆分離蛋白殘留砷含量的影響

由圖1可知，殼聚糖加入量為0.01 mL時(shí)殼聚糖吸附量可達(dá)14 mg/kg；殼聚糖加入量增加至0.10 mL，大豆分離蛋白殘留砷為0.2 mg/kg；加入量為0.50 mL，殘留砷可降至0.1 mg/kg以下；隨著加入量的增加，吸附量趨于飽和。從經(jīng)濟(jì)因素考慮，選用殼聚糖螯合砷的加入0.50 mL為宜。

3.2 吸附時(shí)間對(duì)大豆分離蛋白殘留砷含量的影響

吸附時(shí)間對(duì)大豆分離蛋白殘留砷含量的影響見圖2。

圖2 吸附時(shí)間對(duì)大豆分離蛋白殘留砷含量的影響

由圖2可知，吸附時(shí)間5 min時(shí)，砷殘留量為2.09 mg/kg；10 min時(shí)砷殘留量為0.18 mg/kg；隨著吸附時(shí)間的增加，殼聚糖對(duì)砷的吸附殘留砷速率降低，60 min時(shí)吸附量達(dá)到飽和值。砷負(fù)離子與殼聚糖表面達(dá)到吸附平衡的時(shí)間也較短，此過(guò)程較迅速，結(jié)合工藝特點(diǎn)，減少生產(chǎn)周期，選擇最佳吸附時(shí)間為10 min。

3.3 吸附溫度對(duì)大豆分離蛋白殘留砷含量的影響

吸附溫度對(duì)大豆分離蛋白殘留砷含量的影響見圖3。

圖3 吸附溫度對(duì)大豆分離蛋白殘留砷含量的影響

由圖3可知，吸附溫度以20，30，40，50℃逐漸遞增，砷、鉛、銅的殘留量隨著吸附溫度升高，殘留量也隨之增加，表明殼聚糖吸附砷、鉛、銅吸附量隨著吸附溫度的升高而降低；吸附量的下降，表明此吸附過(guò)程是一個(gè)放熱過(guò)程，與一般的吸附過(guò)程類似。因此，低溫有利于吸附過(guò)程，確定適宜的吸附溫度20℃。

3.4 單因素方差分析

利用SAS 8.0軟件ANOVA程序?qū)ι闅埩袅窟M(jìn)行殼聚糖加入量、吸附時(shí)間和吸附溫度進(jìn)行單因素方差分析。

殘留砷含量的單因素方差分析見表1。

表1 殘留砷含量的單因素方差分析

由表1可知的因素是殼聚糖加入量、吸附時(shí)間、吸附溫度3個(gè)因素對(duì)大豆分離蛋白砷殘留量作用效果顯著，對(duì)吸附過(guò)程的影響作用大小依次為殼聚糖加入量＞吸附溫度＞吸附時(shí)間。

4 結(jié)論

試驗(yàn)研究了殼聚糖加入對(duì)大豆分離蛋白中殘留砷含量的作用，結(jié)果顯示殼聚糖加入量作用極為顯著，影響著殼聚糖游離氨基的釋放與吸附；殼聚糖加入量是決定游離氨基的數(shù)目；吸附溫度決定砷進(jìn)入殼聚糖網(wǎng)狀分子的難易程度，在一定范圍內(nèi)與加入量呈協(xié)同作用；吸附時(shí)間則是一定時(shí)間內(nèi)決定游離氨基結(jié)合砷的數(shù)目多少。

[1]陳詩(shī)琪，張賢明.天然高分子殼聚糖的特性及其應(yīng)用 [J].應(yīng)用化工，2016，45（1）：152-155.

[2]薛俊禮，曹雪玲.殼聚糖對(duì)食品中亞硝酸鹽的消除 [J].黑龍江科學(xué)，2015（18）：16-17.

[3]黃國(guó)宏.殼聚糖及其衍生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用 [J].食品研究與開發(fā)，2015（8）：131-134.

[4]龍尾，湯衛(wèi)華，呂春暉，等.殼聚糖及其衍生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用 [J].食品安全導(dǎo)刊，2016（15）：122-123.

[5]張彩霞，高雪梅，王偉，等.原子熒光法檢測(cè)牛乳中有機(jī)砷方法的研究 [J].中國(guó)乳品工業(yè)，2015，43（8）：42-44.◇

Studyon the Removal ofArsenic fromChitosan in SoyProtein Isolate

ZHANG Dongjie1，WANG Ying1，2，WANG Xinhui1，ZHANG Guifang2，ZHANG Lihua1，TANG Huacheng1，QIAN Lili1
（1.College of Food Science，Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing，Heilongjiang 163319，China；2.National Coarse Cereals Engineering Research Center，Daqing，Heilongjiang 163319，China；3.Yum China Holdings Limited，Shanghai 200030，China）

In this experiment，the effects of adding chitosan on arsenic residues in soybean protein isolate were studied.Three factors，chitosan addition，adsorption time and adsorption temperature，were selected to study the effects of three factors on arsenic residues in soy protein isolate.The results showed that the effect of three factors on the removal of residual arsenic in soybean protein isolate by chitosan was obvious by single factor experiment and factor analysis of variance.The effect of three factors was chitosan dosage＞chitosan concentration＞adsorption time.

chitosan；soy protein isolate；residue；arsenic

TS201.2

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.12.028

1671-9646（2017） 12b-0007-02

2017-11-22

黑龍江省高?？萍汲晒a(chǎn)業(yè)化前期研發(fā)培育項(xiàng)目（1254CGZH28）。

張東杰（1966— ），男，博士，教授，研究方向?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品加工與安全。