樊 琳, 婁永江, 陳小芳, 孫佩璇
(寧波大學(xué) 海洋學(xué)院,浙江 寧波 315211)
響應(yīng)面法優(yōu)化海帶中重金屬的脫除工藝
樊 琳, 婁永江*, 陳小芳, 孫佩璇
(寧波大學(xué) 海洋學(xué)院,浙江 寧波 315211)
應(yīng)用響應(yīng)面法優(yōu)化檸檬酸脫除海帶中重金屬的條件,使海帶中重金屬含量達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),為海帶的安全食用提供基礎(chǔ)。建立海帶中重金屬脫除的二次多項(xiàng)式模型,對(duì)模型分析確定海帶重金屬脫除的最佳條件為:脫除液pH=2,脫除時(shí)間4 h,液料體積質(zhì)量比125 mL/g。在此條件下海帶中Cd、Cr、Pb、As(總砷)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.75、0.63、0.81、14.95 mg/kg,脫除率分別為61.14%、58.28%、70.97%、40.70%。
海帶;重金屬;檸檬酸;響應(yīng)面
海帶作為一種高膳食纖維低熱量的食物,早已成為人們?nèi)粘2妥郎系牟穗?。然而近年來由于水體污染以及藻類自身特殊結(jié)構(gòu),重金屬超標(biāo)已經(jīng)成為一個(gè)亟待解決的問題。張乾通[1]等對(duì)舟山漁場(chǎng)多種水產(chǎn)品的檢測(cè)表明:海藻類最嚴(yán)重,海藻類中鉛、鎘的超標(biāo)率非常高,鉛單項(xiàng)污染指數(shù)值為0.53,鎘單項(xiàng)污染指數(shù)值為1.22,且舟山漁場(chǎng)海產(chǎn)品中鉛污染有加重趨勢(shì)。
目前國(guó)內(nèi)外對(duì)海帶中重金屬脫除的相關(guān)研究較少。姜橋等[2]采用一定濃度的鹽酸、醋酸、堿、水和沸水等對(duì)海藻中無機(jī)砷的脫除進(jìn)行研究,能脫除海帶中大部分無機(jī)砷,但是鹽酸和堿液這兩種脫除劑對(duì)海帶食用安全帶來一定影響。舒本勝[3]等采用檸檬酸利用正交試驗(yàn)優(yōu)化海帶中砷的脫除方法,能達(dá)到一定脫除效果且對(duì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值沒有太大影響。
1.1 材料與儀器
海帶:市售;MARS微波消解儀:美國(guó)培安公司產(chǎn)品;2100DV電感耦合等離子發(fā)射光譜儀 (ICPAES):Perkin Elmer公司產(chǎn)品。
1.2 實(shí)驗(yàn)方法
1.2.1 海帶預(yù)處理方法取一定量的海帶漲發(fā)洗凈,去除表面泥砂、污垢,烘干至水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)8% 10%,封口包裝備用。
1.2.2 海帶中重金屬含量的測(cè)定方法無機(jī)砷:參照GB/T 5009.11-2003進(jìn)行測(cè)定;鉛、鉻、鎘、總砷:參照GB/T 18932.11-2002進(jìn)行測(cè)定。
1.2.3 單因子實(shí)驗(yàn)
1)脫除液pH對(duì)海帶重金屬脫除效果的影響取一定量的海帶置于燒杯中,料液比按質(zhì)量體積比1 g∶100 mL分別加入pH值為2、3、4、5、6的檸檬酸溶液,放置2 h取樣,進(jìn)行消解測(cè)定。
2)脫除時(shí)間對(duì)海帶重金屬脫除效果的影響取一定量的海帶置于燒杯中,料液比按質(zhì)量體積比1 g∶100 mL加入pH=2的檸檬酸溶液,分別放置1、2、3、4、5 h取樣,進(jìn)行消解測(cè)定。
3)料液質(zhì)量體積比對(duì)海帶重金屬脫除效果的影響 取一定量的海帶置于200 mL燒杯中,料液比按海帶質(zhì)量和浸泡液體積比1 g∶50 mL~1 g∶150 mL加入pH=2的檸檬酸溶液,放置3 h取樣,進(jìn)行消解測(cè)定。
1.2.4 響應(yīng)面法對(duì)海帶重金屬脫除條件進(jìn)行優(yōu)化綜合單因子實(shí)驗(yàn)結(jié)果,根據(jù)Box-Behnken的中心組合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理[4-8]采用響應(yīng)面法[9]3因子3水平上對(duì)海帶中重金屬的脫除條件進(jìn)行優(yōu)化。
2.1 海帶中重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定
海藻細(xì)胞壁的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),海藻細(xì)胞膜具有高度選擇性,這些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了藻類可富集金屬離子。細(xì)胞壁組成及金屬種類的不同,決定了富集的效率與選擇性,藻類的細(xì)胞壁主要是由多糖、蛋白質(zhì)和脂肪組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),帶一定的負(fù)電荷,且有較大的表面積與粘性,它們可提供氨基、酰胺基、羰基、醛基、羥基、硫醇、硫醚等官能團(tuán)與金屬離子結(jié)合[10]業(yè)廢水中的重金屬離子進(jìn)入近海域與海帶中的多糖發(fā)生離子交換作用、配位作用、螯合作用、氫鍵作用等。巖藻聚糖硫酸酯是海帶細(xì)胞間組織的水溶性硫酸多糖,當(dāng)中的糖醛酸和硫酸基團(tuán)具有一定的聚陰離子體系的特征,因此對(duì)有毒污染物和重金屬離子(As、Pb等)具有一定的吸附和結(jié)合能力[9]。在褐藻酸鹽中,有毒金屬離子與其中羧酸基團(tuán)主要發(fā)生離子交換作用和表面絡(luò)合作用。水溶液中離子交換涉及到束縛在各種官能團(tuán)上(羧基和羥基)的金屬離子和其他陽(yáng)離子之間,而吸附作用涉及到自由表面的物理化學(xué)束縛[11-14]。
測(cè)定結(jié)果可見,海帶中Pb質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.79 mg/ kg超標(biāo)嚴(yán)重,超出國(guó)標(biāo)規(guī)定2倍左右。海帶中無機(jī)砷在正常范圍內(nèi),但總砷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25.21 mg/kg高,藻類中的有機(jī)砷主要以砷糖形式存在。砷糖含有五價(jià)砷,在砷的轉(zhuǎn)換化和反應(yīng)中起重要作用,這種五價(jià)砷與兩個(gè)甲基團(tuán)、一個(gè)氧原子和一個(gè)核糖碳原子鍵合,共4種形式,都含有β-呋喃核苷,區(qū)別只是核糖的1-碳位上連接的支鏈不同。一般認(rèn)為砷糖屬于無毒物質(zhì)但也有相關(guān)報(bào)道指出砷糖被攝入到人體后會(huì)轉(zhuǎn)化成大量的二甲基砷酸(DMA),表明砷糖對(duì)人體存在潛在的健康風(fēng)險(xiǎn)[15]。國(guó)標(biāo)中海藻的Cr和Cd的含量沒有明確規(guī)定,但是參考蔬菜的規(guī)定,Cd的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超標(biāo),為1.51 mg/kg,Cr含量在正常范圍內(nèi)。所以海帶中的Pb、Cd和總砷應(yīng)作為研究的重點(diǎn)。
2.2 各因素對(duì)重金屬脫除效果的影響
2.2.1 脫除液pH對(duì)海帶中重金屬脫除效果的影響pH值會(huì)影響生物體表面重金屬離子吸附位點(diǎn)的數(shù)量,影響海帶表面活性基團(tuán)的性質(zhì),同時(shí)決定了重金屬離子的化學(xué)狀態(tài)。如Pb(II),當(dāng)pH<6時(shí)是以Pb2+和PbOH+的形式存在,當(dāng)pH>6時(shí),則主要以Pb(OH)2形式存在。從表1可以看出隨著脫除液pH的升高,海帶中Cd、Cr、Pb、As的脫除率逐漸降低,pH接近中性,脫除效果不明顯。
當(dāng)pH值較低時(shí),脫除液中H+達(dá)到一定程度,可能是海帶中的氨基、酰胺基與金屬離子的結(jié)合狀態(tài)發(fā)生改變,不僅能使金屬離子解析下來,同時(shí)金屬離子與H+發(fā)生離子交換實(shí)現(xiàn)重金屬的脫除;測(cè)量脫除液浸泡前后的pH值,pH值有所升高,這種現(xiàn)象可以表明有離子交換作用的發(fā)生。
表1 脫除液pH對(duì)海帶重金屬脫除效果的影響Table 1 Effect of removal liquid pH on the removal of heavy metals in seaweed 質(zhì)量分?jǐn)?shù)/(mg/kg)
考慮到pH值是影響重金屬吸附的重要因素,采用pH=2的鹽酸、醋酸,在同樣的條件下做預(yù)實(shí)驗(yàn),得到的重金屬的脫除率均較檸檬酸低,且鹽酸處理的海帶形態(tài)被破壞嚴(yán)重,酸味重,醋酸處理的海帶形態(tài)結(jié)構(gòu)較好,但醋酸味太重,難以接受。說明僅僅靠提高脫除液酸度是不能達(dá)到去除海帶中重金屬的目的。同時(shí)也表明,檸檬酸的絡(luò)合作用在重金屬的脫除中發(fā)揮了一定作用。在3 h pH=2處理下,Cd、Cr、Pb、As的脫除率分別可達(dá) 59.58%、64.23%、64.52%、33.08%。
2.2.2 脫除時(shí)間對(duì)海帶重金屬脫除效果的影響從表2可知,隨著浸泡時(shí)間的增加,海帶Cd、Cr、Pb、As含量明顯降低,當(dāng)時(shí)間達(dá)到3~4 h時(shí)重金屬離子的含量最低,隨著時(shí)間的增加由顯著性差異分析可知,重金屬含量并沒有顯著下降,且Cr有略微的上升。檸檬酸脫除重金屬主要依靠pH和檸檬酸的絡(luò)合作用,檸檬酸的滲透需要一定時(shí)間,所以在較短的時(shí)間內(nèi)脫除效果并不明顯,隨著時(shí)間延長(zhǎng)海帶中重金屬的解析、吸附和離子交換達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡,所以時(shí)間延長(zhǎng)對(duì)于脫除效果的增強(qiáng)是沒有明顯作用。海帶中Cr略微上升,可能是因?yàn)榧?xì)胞壁上解析吸附平衡,被解析下來的Cr進(jìn)入到細(xì)胞內(nèi)部。因此,脫除時(shí)間選擇3 h比較合適。
表2 脫除時(shí)間對(duì)海帶重金屬脫除效果的影響Table 2 Effect of removal time on the removal of heavy metals in seaweed 質(zhì)量分?jǐn)?shù)/(mg/kg)
相對(duì)于其他重金屬,總砷含量脫除率較低,除了藻類中的有機(jī)砷的存在形式外,還有可能砷已經(jīng)部分到達(dá)海帶細(xì)胞內(nèi)部,必需金屬元素競(jìng)爭(zhēng)膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白,以金屬螯合物形態(tài)進(jìn)入植物細(xì)胞,使脫除作用難以進(jìn)行。而其他幾種金屬大部分被絡(luò)合在海帶細(xì)胞壁的表面。這也符合在3 h左右,脫除作用基本達(dá)到平衡。
2.2.3 料液比對(duì)海帶重金屬脫除效果的影響由表3中可以看出隨著體積質(zhì)量比的增大,海帶中Cd、Cr、Pb、As含量明顯降低,當(dāng)料液質(zhì)量體積比達(dá)到1 g∶100 mL時(shí)金屬的含量最低,再增加料液質(zhì)量體積比海帶中金屬的含量有所升高,但基本影響不大。為維持金屬離子在液相和固相之間的平衡重金屬,從海帶表面解吸,由不溶態(tài)轉(zhuǎn)化為可溶態(tài),從而可降低海帶中重金屬的濃度??赡苁且?yàn)檫m當(dāng)增大料液質(zhì)量體積比有利于平衡向金屬離子脫離的方向移動(dòng),但是當(dāng)溶液劑量達(dá)到一定程度時(shí),對(duì)于這種平衡的影響作用很小。因此,料液比選擇質(zhì)量體積比1 g∶100 mL比較合適。
2.3 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)結(jié)果
2.3.1 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案及結(jié)果在單因子實(shí)驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上,以X1=(Z1-3)/1,X2=(Z2-3)/1,X3=(Z3-100)/25為自變量,以海帶中重金屬Cd(Y1)、Cr(Y2)、Pb(Y3)、As(Y4)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為響應(yīng)值,進(jìn)行響應(yīng) 面分析實(shí)驗(yàn),結(jié)果見表4。
表3 脫除液料液質(zhì)量體積比對(duì)海帶重金屬脫除效果的影響Table 3 Effect of ratio of liquid to solid on the removal of heavy metals in seaweed 質(zhì)量分?jǐn)?shù)/(mg/kg)
表4 響應(yīng)面分析方案及實(shí)驗(yàn)結(jié)果
Table 4 Experiment design and results of response surface methodology 質(zhì)量分?jǐn)?shù)/(mg/kg)
實(shí)驗(yàn)號(hào)X1Y2X2Y3Y42 100 Y11 0.952 X30.6215.35 30.80 21250.5931000.97 2 3 0.653 1.023 3 1.0610040.641.0415.19 0.9715.865 1251.0320.6315.96433 756 1.070.821.3116.21331000.990.631.0215.89 3 8270.85751.040.6415.4493 31000.990.671.0315.82104100 21.220.841.3816.3611100 4 40.751.18 1.0116.16 127540.96 30.691.0215.7513341250.640.96 0.8715.59 14100 240.820.580.8715.11 2751.100.78 3 151.191.09 16.01174 31251.030.741.2416.20316 0.87 31000.950.651.06 15.8315.85
2.3.2 模型方程的建立及顯著性分析利用Design-Expert8.0.5軟件對(duì)表4試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸擬合,得到的數(shù)學(xué)模型為
Y1=0.97+0.11X1-0.11X2-0.080X3-0.020X1X2+ 2.500E-003X1X3-5.000E-003X2X3-0.013X12+ 0.039X22-0.023X32
Y2=+0.64+0.090X1-0.026X2-0.041X3-0.013X1X2-7.500E-003X1X3+0.025X2X3+0.031X12+0.018X22+ 0.19X32
Y3=+1.03+0.16X1-0.086X2-0.050X3-2.500E-003X1X2+0.025X1X3+1.000E-002X2X3+0.069X12+ 0.019X22+0.012X32
Y3=+15.85+0.48X1-0.83X2-0.059X3+1.000E-002X1X2+0.060X1X3-0.027X2X3-0.086X12-0.019X22-3.750E-003X32
根據(jù)分析,作者所選模型不同處理間差異極顯著(模型的P<0.000 1),見表5。說明回歸方程描述各因子與響應(yīng)值之間的關(guān)系時(shí),其應(yīng)變量與全體自變量之間的線性關(guān)系是顯著的,即這種實(shí)驗(yàn)方法是可靠的;失擬項(xiàng)不顯著(P>0.05),說明本試驗(yàn)所得二次回歸方程能很好地對(duì)響應(yīng)值進(jìn)行預(yù)測(cè)。對(duì)于Y1、Y2、Y3、Y4模型的R2分別為98.89%、98.32%、99.05%、99.15%說明這種實(shí)驗(yàn)方法可靠,使用該方程模擬真實(shí)的3因子3水平的分析可行。變異系數(shù)分別為1.17%、2.27%、1.90%、0.32%較低,說明實(shí)驗(yàn)具有良好的穩(wěn)定性。
2.3.3 海帶脫除重金屬的響應(yīng)面分析及優(yōu)化由于海帶脫除重金屬響應(yīng)值對(duì)應(yīng)的不同因素的等高線圖和響應(yīng)面過多,所以選取交互作用顯著的幾種情況進(jìn)行分析。
表5 回歸方程系數(shù)顯著性檢驗(yàn)Table 5 Test of significance for regression coefficient
在固定料液質(zhì)量體積比為1 g∶100 mL條件下(X3=0),pH和時(shí)間及兩者的交互作用對(duì)海帶中Cd的脫除影響的響應(yīng)面及對(duì)應(yīng)等高線見圖1。當(dāng)pH保持不變時(shí),脫除初期,Cd的去除效果與時(shí)間成正比,當(dāng)脫除一段時(shí)間后,時(shí)間對(duì)降低海帶中Cd含量作用不明顯,當(dāng)時(shí)間達(dá)到3.5 h以后,海帶中Cd的脫除已趨于平緩,從脫除效果和實(shí)驗(yàn)效率考慮,時(shí)間應(yīng)選取3.5~4.0 h;當(dāng)時(shí)間保持不變時(shí),隨著pH的增加,海帶中Cd的含量逐漸增加,隨后基本保持不變。從脫除效果和海帶營(yíng)養(yǎng)價(jià)值考慮,脫除液的pH選取2~2.5。
圖1 pH和時(shí)間對(duì)海帶中Cd脫除的等高線圖和響應(yīng)面圖(X3=100)Fig.1 Contour plot and response surface plot of the effect of pH and time on Cd of seaweed
在固定pH=2條件下(X1=-1),料液質(zhì)量體積比和時(shí)間及兩者的交互作用對(duì)海帶中Cr的脫除影響的響應(yīng)面及對(duì)應(yīng)等高線見圖2。在低時(shí)間區(qū),隨著料液質(zhì)量體積比的增加,海帶中Cr的含量呈降低趨勢(shì);在高時(shí)間區(qū)隨著料液質(zhì)量體積比的增加,海帶中Cr含量先降低后上升。所以對(duì)于海帶中Cr的脫除,脫除液的料液比質(zhì)量體積應(yīng)選在1 g∶120 mL。可能是因?yàn)檎麄€(gè)脫除體系不穩(wěn)定,在長(zhǎng)時(shí)間和高料液質(zhì)量體積比的條件下,脫除作用的不確定因素使固-液界面發(fā)生了吸附反應(yīng)。在低料液比區(qū),隨著時(shí)間的延長(zhǎng),海帶中Cr的含量逐漸降低,隨后變化平緩;在高料液比區(qū),隨著時(shí)間的延長(zhǎng),海帶中Cr的含量先緩慢降低后有所增加,所以對(duì)于海帶中Cr的脫除,脫除時(shí)間應(yīng)選擇在2.5~3.0 h。
在固定時(shí)間為3 h條件下(X2=0),料液質(zhì)量體積比和pH及兩者的交互作用對(duì)海帶中Pb的脫除影響的響應(yīng)面及對(duì)應(yīng)等高線見圖3。當(dāng)料液質(zhì)量體積比保持不變時(shí),隨著pH的增加,海帶中Pb的質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸升高,隨后變化平緩,同樣選取脫除液的pH為2.0~2.5。當(dāng)pH保持不變時(shí),隨著料液質(zhì)量體積比的增加,海帶中Pb的質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸降低,隨后基本保持不變??紤]脫除效果和節(jié)約資源,料液質(zhì)量體積比應(yīng)選擇在120~125。
圖2 時(shí)間和料液質(zhì)量體積比對(duì)海帶中Cr脫除的等高線圖和響應(yīng)面圖(X1=2)Fig.2 Contour plot and response surface plot of the effect of time and ratio of liquid to solid on Cr of seaweed
圖3 pH和料液質(zhì)量體積比對(duì)海帶中Pb脫除的等高線圖和響應(yīng)面圖(X2=3 h)Fig.3 Contour plot and response surface plot of the effect of pH and ratio of liquid to solid on Pb of seaweed
在固定時(shí)間為3 h條件下(X2=+1),料液質(zhì)量體積比和pH及兩者的交互作用對(duì)海帶中As的脫除影響的響應(yīng)面及對(duì)應(yīng)等高線見圖4。pH保持不變時(shí),隨著料液質(zhì)量體積比的增加,海帶中As的質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸降低所以選取料液質(zhì)量體積比范圍是1 g∶125 mL附近。當(dāng)料液質(zhì)量體積比保持不變時(shí),隨著pH的增加,海帶中As的質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸升高,隨后變化平緩,同樣選取pH為2.0~2.5。
從表8中可看出,海帶中Cd、Cr、Pb質(zhì)量分?jǐn)?shù)基本可以達(dá)標(biāo),考慮到總砷質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏高,因此選擇時(shí)偏重于總砷質(zhì)量分?jǐn)?shù),為此選擇總砷取得相對(duì)較小響應(yīng)值時(shí),檸檬酸脫除重金屬的條件。此條件為:pH=2,時(shí)間4 h,質(zhì)量體積比1 g∶125 mL,此時(shí)理論Cd、Cr、Pb、As的理論質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.76、0.60、0.82、14.97 mg/kg。為了檢驗(yàn)響應(yīng)面法的可行性,采用得到的最佳條件進(jìn)行海帶重金屬脫除的的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。經(jīng)3次平行實(shí)驗(yàn)得到Cd、Cr、Pb、As實(shí)際重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.75、0.63、0.81、14.95 mg/kg,與理論值相差分別為1.3%、3.3%、1.2%、0.13%。
圖4 pH和料液比對(duì)海帶中As脫除的等高線圖和響應(yīng)面圖(X2=4 h)Fig.4 Contour plot and response surface plot of the effect of pH and ratio of liquid to solid on As of seaweed
表8 不同重金屬離子取得最值時(shí)所對(duì)應(yīng)的脫除條件Table 8 Corresponding removal condition when different heavy metal is the minimum
檸檬酸、鹽酸、醋酸和EDTA對(duì)海帶中重金屬都有脫除的效果,選用這幾種試劑在相同條件下,檸檬酸脫除效果最好,味道小,且對(duì)海帶營(yíng)養(yǎng)和結(jié)構(gòu)破壞程度小,所以作者選用檸檬酸作為海帶重金屬脫除劑來進(jìn)一步研究。
檸檬酸對(duì)于海帶中的Cd、Cr、Pb、As具有良好的脫除效果,經(jīng)響應(yīng)面優(yōu)化得到的最佳工藝參數(shù)為浸泡液pH為2,浸泡時(shí)間為4 h,浸泡液體積和海帶質(zhì)量比125 mL∶1 g,此時(shí)海帶中Cd、Cr、Pb、As的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.75、0.63、0.81、14.95 mg/kg,脫除率分別為61.14%、58.28%、70.97%、40.70%,海帶中的重金屬元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
[1]張乾通.舟山漁場(chǎng)主要海產(chǎn)品重金屬污染現(xiàn)狀分析與評(píng)價(jià)[D].杭州:浙江大學(xué),2011.
[2]姜橋,劉永中,金春文,等.去除海藻中砷的方法研究[J].食品工業(yè)科技,2007,28(8):80-81,85.
JIANG Qiao,LIU Yongzhong,JIN Chunwen,et al.Study on the methods to reduce the arsenic content in seaweed[J].Science and Technology of Food Industry,2007,28(8):80-81,85.(in Chinese)
[3]舒本勝,翟毓秀,劉俊榮,等.正交試驗(yàn)優(yōu)化海帶中砷的脫除方法[J].食品科學(xué),2012,33(24):11-15.
SHU Bensheng,ZHAI Yuxiu,LIU Junrong,et al.Orthogonal array design for the optimization of arsenic removal from kelp[J]. Food Science,2012,33(24):11-15.(in Chinese)
[4]費(fèi)榮昌.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理[M].無錫:江南大學(xué),2001.
[5]Kahraman F.The use of response surface methodology for prediction and analysis of surface roughness of AISI4140 steel[J]. Material and Technology,2009,43(5):267-270.
[6]胡成旭,侯欣彤,馮永寧,等.響應(yīng)面法優(yōu)化云芝多糖提取條件的研究[J].食品工業(yè)科技,2007,28(7):124-126,130.
HU Chengxu,HOU Yintong,F(xiàn)ENG Yongning,et al.Study on the extraction condition of coriolus versciclor polysaccharides by response surface methodology[J].Science and Technology of Food Industry,2007,28(7):124-126,130.(in Chinese)
[7]李流川,婁永江,楊文鴿.魚糜加工廢水中蛋白質(zhì)回收工藝的優(yōu)化[J].食品與生物技術(shù)學(xué)報(bào),2013,32(7):743-748. LI Liuchuang,LOU Yongjiang,YANG Wenge.Study on protein recovery process optimization of surimi processing wastewater[J]. Journal of Food science and Technology,2013,32(7):743-748.(in Chinese)
[8]李蕾,岳喜華,于歡,等.響應(yīng)面法優(yōu)化酸漿果多糖的提取工藝[J].食品與生物技術(shù)學(xué)報(bào),2009,28(1):53-56. LI Lei,YUE Xihua,YU Huan,et al.Optimization of the extraction of polysaccharide(PAP)by response surface analysis[J]. Journal of Food science and Technology,2009,28(1):53-56.(in Chinese)
[9]Bas D,Boyaci I H.Modeling and optimization I usability of response surface methodology[J].Journal of Food Engineering,2007,78(3):836-845.
[10]肖君,宮本周憲,于克鋒,等.海帶對(duì)鎘、鉛的吸附作用及其機(jī)理[J].環(huán)境化學(xué),2010,29(2):226-229. XIAO Jun,MIYAMOTO Chikanori,YU Kefeng,et al.Biosorption of Cd2+,Pb2+onto laminaria japonica[J].Environmental Chemistry,2010,29(2):226-229.(in Chinese)
[11]周奕,吳永沛,于立國(guó).海帶巖藻聚糖硫酸酯純化去除重金屬砷和鉛的研究[J].水產(chǎn)科學(xué),2012,31(2):102-106. ZHOU Yi,WU Yongpei,YU Liguo.The Removal of Arsenic and Lead from purified fucoidan extracted from kelp Laminaria japonica[J].Fisheries Science,2012,31(2):102-106.(in Chinese)
[12]Karagunduz A,Unal D,New method for evaluation of heavy metal binding to alginate beads using pH and conductivity data[J]. Adsorption,2006,12(3):175-184.
[13]高達(dá).淺談生物吸附法去除廢水中重金屬混合離子[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品,2012(19):209-210. GAO Da.Brief talk on the biological assay mix of heavy metal ions removal from wastewater[J].China New Technologies and Products,2012(19):209-210.(in Chinese)
[14]El-Ghaffar MA,Elhalawany N,Ahmed E,et al.Synthesis and characterization of some chelating polymers bearing malefic acid and/or sodium maleate moieties for removal of some toxic heavy metal ions Clean[J].Clean Technologies Environmental Policy,2013,15(6):1013-1021.
[15]Bergés-Tiznado ME,Páez-Osuna F,Notti A,et al.Arsenic and Arsenic species in cultured oyster(Crassostrea gigas and C. corteziensis)from Coastal Lagoons of the SE Gulf of California,Mexico[J].Biological Trace Element Research,2013,151(1):43-49.
Study on Technology of Removing Heavy Metals from Seaweed by Response Surface Method
FAN Lin, LOU Yongjiang*, CHEN Xiaofang, SUN Peixuan
(School of Marine Science,Ningbo University,Ningbo 315211,China)
The Cd,Cr,Pb,As content of seaweed exceed the national standard.To make the heavy metal content in seaweed reduce to the national standard and provide basis for safe eating of seaweed,the response surface method was applied to optimize the conditions of the heavy metals removal from seaweed.The uadratic polynomial model of removal of heavy metals in seaweed was established and analyzed,which showed the best conditions of heavy metal removal from seaweed:the pH of removal liquid 2,time 4 h,the ratio of solvent to material 125 mL/g.Under these conditions,the content of Cd、Cr、Pb、As(total As)in seaweed were 0.75、0.63、0.81、14.95 mg/kg and the rate of removal were 61.14%、58.28%、70.97%、40.70%.
seaweed,heavy metals,citric acid,response surface method
TS 254
A
1673—1689(2015)01—0094—08
2014-05-14
寧波市農(nóng)業(yè)與社會(huì)發(fā)展攻關(guān)項(xiàng)目(2012C10027)。
*通信作者:婁永江(1965—),男,浙江嵊州人,農(nóng)學(xué)碩士,副教授,主要從事水產(chǎn)品加工研究。E-mail:louyongjiangn@nbu.edu.cn