壳聚糖-果胶凝胶珠吸附剂的改性及其去除藻蓝蛋白中Pb(Ⅱ)的应用

刘玉环; 关瑞; 曹雷鹏; 周悦; 黄正花; 薛命雄; 周佳文; 《食品工业科技 》 2023 北大核心 CSCD

摘要：壳聚糖-果胶凝胶珠(Chitosan-pectin gel beads,CPB)吸附去除食品中重金属具有较高的潜力,为提高其稳定性、再生利用性及吸附能力,本文采用明胶(Gel)和羧甲基纤维素钠(CMC)对CPB进行改性,利用扫描电镜(SEM)、比表面积与孔隙度分析(BET)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TG)、Zeta电位仪、X射线光电子能谱(XPS)及等技术表征其结构特性,优化吸附解析条件,并评估其对藻蓝蛋白中Pb(Ⅱ)的实际去除效果.结果显示,与CPB和Gel-CPB相比,CMC改性的CPB(CMC-CPB)热稳定性高、表面粗糙多孔、比表面积大(20.28±1.35 m2/g)及Zeta电位低,对金属离子吸附能力强,且解析再生利用率高.FTIR图谱分析显示改性前后CPB官能团结构未发生明显变化,其主要结构官能团为羧基、羟基和氨基.TG分析表明改性前后的CMC-CPB的热稳定性显著高于CPB和Gel-CPB(P<0.05).XPS光谱分析表明三种吸附剂成功吸附了Pb(Ⅱ),其中CMC-CPB对Pb(Ⅱ)的吸收峰最强.三种吸附剂(CPB、Gel-CPB和CMC-CPB)去除Pb(Ⅱ)的最佳 pH和温度分别为 6.0和 60℃,对 Pb(Ⅱ)的吸附过程均符合 Langmuir吸附等温模型(R2=0.9543~0.9811)和准二级动力学模型(R2=0.9963~0.9991),该吸附属于单分子层化学吸附,即-COO、-OH、-CO-NH与Pb(Ⅱ)之间的络合作用.根据Langmuir模型曲线评估,CMC-CPB对Pb(Ⅱ)的最大吸附容量qmax为69.37 mg/g,显著高于Gel-CPB和CPB(P<0.05).综合在藻蓝蛋白中的应用效果,CMC-CPB低成本高效安全地去除藻类和藻蓝蛋白食品中Pb(Ⅱ)具有更广阔的前景.

关键词： 壳聚糖-果胶凝胶珠 改性 吸附 藻蓝蛋白 Pb(Ⅱ)