陳 博， 婁永江， 樊 琳， 陳小芳

（寧波大學(xué) 海洋學(xué)院，浙江 寧波315211）

海地瓜中重金屬快速脫除方法的研究

陳 博， 婁永江*， 樊 琳， 陳小芳

（寧波大學(xué) 海洋學(xué)院，浙江 寧波315211）

為縮短檸檬酸法脫除海地瓜體壁重金屬的處理時間，采用檸檬酸浸泡結(jié)合穿刺，真空和分段處理的方法來脫除海地瓜中的有害重金屬。實驗結(jié)果表明，穿刺結(jié)合分段浸泡處理可以快速脫除海地瓜體壁中的重金屬，當浸泡時間到達12 h時，Pb脫除率達88.71%，As脫除率達90.69%，重金屬Pb，As，Cr，Cd含量均達GB 2762食品安全國家標準中對食品污染物的限量要求；真空結(jié)合分段浸泡處理也可以快速脫除重金屬，當浸泡時間到達12 h時，Pb脫除率達86.93%，As脫除率達86.13%，各重金屬含量也達到相關(guān)標準要求。

海地瓜；重金屬；檸檬酸

海地瓜（Acaudina molpadioides），俗稱香參，主要生長在中國東海海域從潮間帶到水深80 m的海底軟泥中，其資源儲量豐富，營養(yǎng)價值可與遼參媲美［1］。但長期在海底污泥中生存及以受污染嚴重的藻類為食，其體表重金屬嚴重超標，故在民間僅視為低值海參，其資源尚未得到充分開發(fā)。目前海地瓜重金屬的脫除方法有磨皮法［2］、EDTA吸附法［3］、木瓜蛋白酶水解法［2］等，但不是脫除效率低就是生產(chǎn)成本高。單恩莉等［3］將酶法與檸檬酸法結(jié)合，重金屬脫除效果較好，但是此法處理周期長，加工條件難以控制。所以，尋找一種高效，低廉，快速的重金屬脫除方法，同時保障海地瓜食用安全，對海地瓜產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展具有巨大意義。

檸檬酸具有很強的金屬螯合能力［4］，單恩莉等［3］報告采用質(zhì)量分數(shù)1%檸檬酸可有效脫除海地瓜體壁中的重金屬，且生產(chǎn)條件易于控制，成本低，但處理時間需48 h以上。作者對檸檬酸法進行了優(yōu)化研究，為海地瓜產(chǎn)業(yè)化打下基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 主要材料

東海海地瓜：鮮活海地瓜（條長20～25 cm，條重1 000～1 500 g），剖開腹部，取出內(nèi)臟，清洗干凈，瀝水5 min，在-28℃下速凍至中心溫度-15℃，鍍冰衣后于-18℃冰箱中保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 主要儀器

電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀：2100DV，Perkin Elmer公司產(chǎn)品；微波消解儀：GEM-MARS，GEM corporation公司產(chǎn)品；超聲波清洗儀：KQ-100DB型，昆山市超聲儀器有限公司產(chǎn)品。

1.3 試驗方法

1.3.1 pH的配制 將25 g的無水檸檬酸加入到1 L蒸餾水中，充分攪勻后，其pH值接近2。用pH計測量后，根據(jù)測量結(jié)果，加水或檸檬酸進行微調(diào)，直至配制成pH=2的檸檬酸溶液。再取若干pH=2的檸檬酸溶液，加水調(diào)pH至3，4，5，6。

1.3.2 海地瓜重金屬脫除 流動水解凍預(yù)處理后的海地瓜，分別用pH 2，3，4，5，6，7的檸檬酸溶液在液料質(zhì)量體積比1 g∶1 mL條件下處理海地瓜6 h及將海地瓜浸沒于pH=2的檸檬酸，液料質(zhì)量體積比1 g∶1 mL條件下處理1～48 h，取出，瀝干，測定其重金屬含量。

1.3.3 海地瓜穿刺處理 流動水解凍預(yù)處理后的海地瓜，用直徑0.5 mm的鋼針穿刺海地瓜體壁，其穿剌密度為150 000～250 000針/m2，接著按質(zhì)量體積比1 g∶1 mL浸泡在pH=2.0的食品級檸檬酸溶液中10 h。

1.3.4 海地瓜真空處理 將海地瓜按料液質(zhì)量體積比1 g∶1 mL浸泡在pH=2.0的食品級檸檬酸溶液中，置于真空干燥箱中，設(shè)定真空度為0.05 MPa，浸泡10 h，測定1～10 h內(nèi)其重金屬含量。

1.3.5 海地瓜分段浸泡處理 將海地瓜按料液質(zhì)量體積比1 g∶1 mL浸泡在pH=2.0的食品級檸檬酸溶液中，每隔6 h更換檸檬酸溶液，前后更換3次。將海地瓜用針頭穿刺處理，再按料液質(zhì)量體積比1 g∶1 mL浸泡在pH=2.0的食品級檸檬酸溶液中，每隔3 h更換檸檬酸溶液，前后更換3次。將海地瓜按料液質(zhì)量體積比1 g∶1 mL浸泡在pH=2.0的食品級檸檬酸溶液中，置于真空干燥箱中，設(shè)定真空度為0.05 MP，每隔4 h更換檸檬酸溶液，前后更換2次。

1.3.6 重金屬檢測 將處理后的海地瓜切碎，于101～105℃烘箱內(nèi)烘至恒重，取0.2 g放入微波消解管中，加入6 mL濃硝酸，用微波消解儀消解45 min，微波消解程序見表1。消解過后，冷卻并定容至25 mL，放置過夜，過濾得濾液。濾液通過電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-AES）檢測其中的重金屬含量。

表1 微波消解程序Table1 Procedure of microwave digestion

2 結(jié)果與討論

2.1 檸檬酸脫除海地瓜中重金屬的效果

由表2可知，海地瓜體壁中Pb和As含量嚴重超標，Cr含量在正常范圍內(nèi)但也仍偏高。海地瓜常年生長在海底淤泥中，其體表會分泌一種富含氨基酸和膠原蛋白的粘液，這種粘液與海底淤泥中泥沙牢固的結(jié)合，形成了一層含有有害重金屬的硬質(zhì)污垢層，導(dǎo)致其重金屬含量嚴重超標［2］。

比較可見，檸檬酸對海地瓜重金屬的有良好的脫除效果。Cr、As、Pb、Cd的脫除率分別為52.76%、63.27%，、64.33%、95%以上。其中，Cr，Cd，Pb已達我國食品中主要的重金屬限量標準，而As含量仍嚴重超標?？梢?，檸檬酸具有較好的螯合重金屬的作用，是一種優(yōu)良的重金屬脫除劑。但經(jīng)簡單處理后的海地瓜Cr、As、Pb仍超標。檸檬酸法脫除海地瓜中重金屬的效果有待進一步研究。

2.2 不同pH和處理時間下檸檬酸對重金屬脫除的影響

在處理時間6 h時，比較不同pH對海地瓜重金屬的脫除效果，結(jié)果見圖1，在pH＞4時，海地瓜中Pb，As，Cr含量變化不大，當pH＜4時，重金屬含量逐漸減少，可見，pH越低越利于重金屬的脫除。因為，當pH=2時，檸檬酸對Pb，As，Cr的螯合值K相對較高，此時檸檬酸可以螯合更多的重金屬離子，為此選擇pH=2的檸檬酸作為脫除劑。

表2 檸檬酸脫除海地瓜中重金屬效果比較（n=5，x±s）Table2 Effects of citric acid methods on the removal of heavy metals from Acaudina molpadioides（n=5，x±s） mg/kg

圖1 不同pH對海地瓜重金屬脫除效果比較（時間6 h）Fig.1 Effects of pH values on the removal of heavy metals（6 h）

在pH=2時，比較不同處理時間對海地瓜重金屬的脫除效果，結(jié)果見圖2，在1～6 h，3種重金屬含量相對快速地下降，6 h之后，下降趨勢趨于平緩，但仍有脫除效果?？梢姡幚頃r間越長，海地瓜體壁重金屬脫除效果越好。單恩莉等［3］研究發(fā)現(xiàn)，重金屬不僅存在于海地瓜表皮，在體壁內(nèi)部還有大量Pb，As存在。并且海地瓜題體壁結(jié)構(gòu)十分致密，處理6 h后，檸檬酸便難以滲透進海地瓜體壁內(nèi)，在體壁內(nèi)部只有少量檸檬酸與重金屬螯合，所以重金屬含量的下降趨勢趨于平緩。當檸檬酸浸泡時間多于48 h時，海地瓜體壁中Pb，As輕微超標，而Cr可以達中國食品中主要重金屬的限量標準，故僅就Pb，As做進一步研究。

2.3 穿刺，真空及重復(fù)浸泡方法比較

由上圖3，4可見，海地瓜中重金屬As，Pb在穿刺處理3 h內(nèi)含量下降最快，3 h后下降幅度趨緩；在真空處理下，3 h內(nèi)，海地瓜重金屬As，Pb含量下降慢于穿刺處理，4 h后下降幅度趨緩；在普通處理下，3 h內(nèi)，海地瓜重金屬As，Pb含量下降最慢，于6 h后下降幅度才趨緩。在處理6 h后，3種處理方法的重金屬脫除率大致相同?？梢姶┐烫幚碓? h內(nèi)優(yōu)于其他兩種方法，可能是由于穿刺處理增大了檸檬酸與海地瓜的接觸面積，加速檸檬酸的滲透，但是海地瓜肌肉具有很強的彈性，在處理一段時間后檸檬酸的滲透又趨于緩慢，僅和酸液接觸的部分與檸檬酸螯合。在長時間處理下，3種方法的效果差別不大，它們都無法快速有效的脫除海地瓜體壁內(nèi)的重金屬。

圖2 不同處理時間對海地瓜重金屬脫除效果比較（pH=2）Fig.2 Effect of processing time on the removal of heavy metals（pH=2）

圖3 檸檬酸浸泡方法對海地瓜重金屬As的脫除效果Fig.3 Effects of three citric acid soaking methods on the removal of As

圖4 檸檬酸處理方法對海地瓜重金屬Pb的脫除效果Fig.4 Effects of three citric acid soaking methods on the removal of Pb

2.4 分段浸泡處理

分段浸泡處理通過頻繁更換檸檬酸液，一方面加快了海地瓜體壁致密結(jié)構(gòu)在酸性條件下的降解，加速了檸檬酸的滲透，另一方面它也使金屬離子與檸檬酸螯合的電離平衡點向生成物方向移動，從而提高了海地瓜體壁重金屬脫除的效率。

如圖5，海地瓜在每6 h換一次檸檬酸浸泡液條件下，重金屬As，Pb含量迅速下降，在24 h后達到我國主要的食品污染物限量標準，重金屬脫除率分別達88.82%和89.15%，但此法處理時間偏長。

將海地瓜進行穿刺處理，用檸檬酸浸泡，每3 h換一次檸檬酸浸泡液，由圖6可知，海地瓜中重金屬As，Pb在穿刺與分段浸泡結(jié)合處理下，重金屬As，Pb含量迅速下降，海地瓜As，Pb含量在12 h后達到我國主要的食品污染物限量標準，重金屬脫除率分別為90.69%，88.71%。

將海地瓜進行真空處理，用檸檬酸浸泡，每4 h換一次檸檬酸浸泡液，由圖7可知，海地瓜中重金屬As，Pb在真空結(jié)合分段浸泡條件下，重金屬As，Pb含量也迅速下降，海地瓜As，Pb含量在12 h后達到我國主要的食品污染物限量標準，重金屬脫除率分別為86.13%，86.93%。

可見，分段浸泡可以更好的脫除海地瓜中重金屬，可以達到快速脫除海地瓜體壁中重金屬的作用。其中穿刺結(jié)合重復(fù)浸泡效果最好，真空結(jié)合重復(fù)浸泡其次。它們都可以在12 h內(nèi)脫除重金屬至相關(guān)標準，保證海地瓜的食用品質(zhì)和安全。

圖5 海地瓜分段浸泡處理效果比較Fig.5 Effect of sub immersion on the removal of heavy metals

圖6 穿刺浸泡海地瓜分段浸泡處理效果比較Fig.6 Effect of puncture combined with sub immersion on the removal of heavy metals

圖7 真空浸泡海地瓜分段浸泡處理效果比較Fig.7 Effects of vacuum pumping combined with sub immersion on the removal of heavy metals

3 結(jié)語

海地瓜機體中多種重金屬離子超標，且由于其體壁結(jié)構(gòu)致密，普通方法難以脫除海地瓜體壁內(nèi)的重金屬。檸檬酸能螯合多種重金屬離子，可以很好地脫除Pb，As，Cr，Cd等有害重金屬。作者選用檸檬酸作為重金屬脫除劑，在檸檬酸溶液pH為2.0時，分析比較了常規(guī)浸泡處理，穿刺處理，真空處理3種方法，知穿刺處理優(yōu)于真空處理和常規(guī)浸泡處理。穿刺結(jié)合分段浸泡處理可以快速脫除海地瓜體壁中重金屬，當浸泡時間到達12 h時，Pb脫除率達88.71%，As脫除率達90.69%，重金屬Pb，As，Cr，Cd含量均達到我國主要的食品污染物限量標準。真空結(jié)合分段浸泡處理也可以快速脫除海地瓜體壁中重金屬，當浸泡時間到達12 h時，Pb脫除率達86.93%，As脫除率達86.13%，各重金屬含量也可以達到相關(guān)標準要求。采用檸檬酸脫除重金屬的方法，簡便，高效，可以在食品加工工藝研究中進一步推廣。

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Quick Removal of Heavy Metals from Acaudina molpadioides

CHEN Bo， LOU Yongjiang*， FAN Lin， CHEN Xiaofang
（School of Marine Science，Ningbo University，Ningbo 315211，China）

The study aimed to combine the citric acid soaking with puncture，vacuum pumping and sub-immersion to shorten the time for the removing of heavy metals from Acaudina molpadioides. Results showed that the combination of puncture and sub immersion resulted in a quick removal of heavy metals with removal rates of 88.71%and 90.69%for Pb and As and the contents of Pb，As，Cr and Cd meeting the limit requirements in GB 2762 at the immersion up to 12 h.The combination of vacuum and sub immersion could also quickly removed heavy metals and when the immersion time reached 12 h，the removal rates of Pb and As were 86.93%and 86.13%，respectively，and the contents of heavy metals were also within the limits.

Acaudina molpadioides，heavy metals，citric acid

TS 254.1

A

1673—1689（2016）07—0765—05

2014-12-23

國家海洋局海洋公益性行業(yè)科技專項（2013418013）。

婁永江（1965—），男，浙江紹興人，農(nóng)學(xué)碩士，教授，主要從事水產(chǎn)品加工研究。E-mail：louyongjiang@nbu.edu.cn