殼聚糖及羧甲基殼聚糖對螺螄體內鉛鎘的脫除

王賢波，余霞奎，劉軍波，李鋒

(杭州市農業科學研究院 實驗中心，浙江 杭州 310024)

螺螄是江南水鄉廣泛分布的水生生物，由于其味道鮮美、營養豐富而深受江浙一帶消費者的喜愛。但是螺螄是底棲的軟體動物，從河流、池塘等岸邊的底泥、沉積物和水生植物中攝入食物，易被生長環境污染。重金屬由于其高毒性、持久性及生物富集性而備受關注[1]，其污染已成為我國最重要的環境問題之一[2]。隨著我國經濟的快速發展，工農業帶來大量的污染物流入江河、湖泊，污染物中的有毒有害重金屬如鉛、鎘等就會在生物體內富集。袁維佳等[3]研究了螺螄對重金屬元素的富集作用，發現螺螄對鋅和銅的富集可達到數十萬倍，對鉻的富集達數萬倍，對鎘和鉛的富集達到近萬倍。食用重金屬污染的螺螄會對人類健康形成潛在威脅。

孫繼鵬等[4]研究了殼寡糖鈣、殼寡糖鎂對櫛孔扇貝體內鎘的脫除，發現殼寡糖鈣、殼寡糖鎂對櫛孔扇貝體內鎘均有一定脫除作用。目前，如何脫除鮮活螺螄體內重金屬的研究尚無報道。本研究在建立螺螄鉛、鎘污染模型基礎上，進行殼聚糖及羧甲基殼聚糖對鮮活螺螄體內鉛、鎘的脫除影響研究，旨在尋找一種有效脫除螺螄體內鉛、鎘的方法。

1 材料與方法

1.1 材料

選擇個體大小相當的螺螄樣本，采自杭州市袁浦鎮。硝酸(微電子化學級，賽默飛世爾科技公司)；超純水；鉛標準溶液(1 000 μg·mL-1，國家標準物質中心)；鎘標準溶液(1 000 μg·mL-1，國家標準物質中心)；殼聚糖、羧甲基殼聚糖(中黏度，200～400 mPa·s,美國麥克林公司)。

電感耦合等離子體質譜儀，美國熱電公司；微波消解儀，美國CEM公司；恒溫加熱趕酸儀，上海博通化學科技有限公司。養殖箱配備充氧設備，所有玻璃儀器均用20%硝酸溶液浸泡24 h以上，用超純水沖洗干凈，烘干備用。

1.2 方法

1.2.1 螺螄對鉛、鎘的富集作用

購買鮮活螺螄，試驗前用清水洗凈。試驗在養殖箱中進行，鉛、鎘暴露試驗各分為4個處理組，即對照組和低(0.1 mg·L-1)、中(0.2 mg·L-1)、高(0.5 mg·L-1)濃度暴露組。每個水箱中加入20 L含有不同重金屬濃度的水，放入3 kg螺螄，在自然光照和室溫下進行重金屬的富集試驗。試驗采用半靜態的方法，即每天更換1次相同濃度的水，以保持水中重金屬濃度恒定，同時用增氧機連續充氧，以保持試驗期間水中溶解氧充足。為避免殘餌和糞便對重金屬吸附的影響，試驗期間不喂食。試驗期間，各處理每2 d取螺螄若干，清水沖凈，剝殼取肉，勻漿后備用。

1.2.2 殼聚糖及羧甲基殼聚糖對螺螄體內鉛、鎘的脫除

選取污染8 d的螺螄作為供試樣品。隨機分組，每組1 kg螺螄，每養殖箱添加20 L清水，除清水對照組外，每養殖箱中分別加入2 g殼聚糖、2 g羧甲基殼聚糖。試驗期自然光照，室溫下進行充氧不投餌養殖，每天換1次同種濃度的試驗水，以保持水體濃度恒定。從脫除試驗的第0天開始取樣，每2 d采樣1次，每組各取螺螄若干，取肉待測。

1.3 樣品檢測

取0.5 g勻漿試樣于消解罐中，加入5 mL硝酸和1 mL過氧化氫，蓋好安全閥后將消解罐放入微波消解儀中消解。將消解完全的消化液120 ℃趕酸至氮氧化物散盡，冷卻并轉移到25 mL容量瓶中，用超純水少量、多次洗滌罐身和罐蓋，合并洗液于容量瓶中，定容，混勻備用。處理后樣品通過電感耦合等離子體質譜儀測定其中鉛、鎘含量。

1.4 數據處理

數據結果用SPSS 17.0處理。

2 結果與分析

2.1 螺螄對鉛、鎘的富集作用

鉛在螺螄體內蓄積量隨暴露時間延長而逐漸增加，之后略有下降(圖1)。螺絲體內鉛含量隨著暴露濃度的增大而增加，中、低濃度暴露組增加相對較慢。在試驗第8天，高濃度暴露組螺螄體內鉛的濃度達最大值1.30 mg·kg-1；在試驗第10天，中、低濃度暴露組螺螄體內鉛的濃度達最大值0.38、0.42 mg·kg-1。

鎘在螺螄體內富集作用與鉛類似，不僅隨暴露時間延長蓄積量逐漸增加，而且隨暴露濃度的增加蓄積量明顯增加(圖2)。在3個暴露濃度梯度下，試驗期螺螄體內鎘的最大濃度分別為0.62、0.76、1.58 mg·kg-1。

圖1 螺螄體內鉛的富集效應

圖2 螺螄體內鎘的富集效應

2.2 殼聚糖及羧甲基殼聚糖對螺螄體內鉛、鎘的脫除效果

如圖3所示，各試驗組螺螄體內鉛、鎘含量均呈現逐漸下降態勢。殼聚糖處理組螺螄體內鉛、鎘含量在第8天、第10天分別降為0.38、0.44 mg·kg-1，濃度均降低75.0%，已滿足食品中污染物限量標準(鉛、鎘限量為0.5 mg·kg-1)。羧甲基殼聚糖處理組螺螄體內鉛、鎘含量在第6天分別為0.27、0.32 mg·kg-1，濃度分別降低82.2%、81.8%，已滿足食品中污染物限量標準。羧甲基殼聚糖對螺螄體內鉛、鎘的消除效果比殼聚糖好。

圖3 殼聚糖及羧甲基殼聚糖對螺螄體內鉛、鎘的脫除效果

3 討論

鉛、鎘在螺螄體內的富集具有時間效應和劑量效應，殼聚糖及羧甲基殼聚糖對螺螄體內的鉛、鎘具有一定的消除作用。殼聚糖是甲殼素脫乙酰基的產物，其分子中存在—NH2和—OH等2種活性基團，可與金屬離子發生絡合，降低重金屬離子的濃度，進而減少重金屬離子對水生生物的危害。羧甲基殼聚糖是殼聚糖羧甲基改性的產物，其分子中除了—NH2和—OH的存在，還引入了—COOH功能團，更增強了對金屬離子的絡合能力。在實際生產中，可利用殼聚糖及羧甲基殼聚糖對重金屬離子的吸附作用，減少螺螄體內的重金屬含量。