壳聚糖对大豆分离蛋白中残留砷的去除研究

张东杰，王 颖，，王欣卉，张桂芳，张丽华，汤华成，钱丽丽

（1.黑龙江八一农垦大学食品学院，黑龙江大庆 163319；2.黑龙江八一农垦大学国家杂粮工程研究中心，黑龙江大庆 163319；3.百胜中国控股有限公司，上海 200030）

壳聚糖对大豆分离蛋白中残留砷的去除研究

张东杰1，王 颖1，2，王欣卉1，张桂芳2，张丽华3，汤华成1，钱丽丽1

（1.黑龙江八一农垦大学食品学院，黑龙江大庆 163319；2.黑龙江八一农垦大学国家杂粮工程研究中心，黑龙江大庆 163319；3.百胜中国控股有限公司，上海 200030）

研究了壳聚糖的加入对大豆分离蛋白中砷残留量的作用效果。试验选取壳聚糖加入量、吸附时间及吸附温度3个因素，探究了3个因素对大豆分离蛋白中砷残留量的作用效果。通过单因素试验及因素方差分析可知，壳聚糖对大豆分离蛋白中残留砷的去除过程中，3个因素作用效果显著，作用效果依次为壳聚糖加入量＞吸附温度＞吸附时间。

壳聚糖；大豆分离蛋白；残留；砷

壳聚糖是一种天然螯合剂，甲壳素脱乙酰化的产物，不溶于水，易溶于稀酸，具有复杂的双螺旋结构[1]，其分子中拥有极性基团羟基（-OH） 和胺基（-NH2），会形成各种分子内和分子间氢键，从而形成了具有类似网状结构的壳聚糖大分子的二级结构，应用在食品絮凝剂、蛋白质回收、中药药液提纯精制、食品保鲜剂等方面[2-4]。试验应用壳聚糖去除大豆分离蛋白的残留重金属，为后续大豆分离蛋白工业化去除残留重金属提供理论依据和数据支持。

1 试验材料与仪器

1.1 试验试剂

粉末壳聚糖（脱乙酰度95%），Saland公司提供；EDTA，NaOH，HCl和冰乙酸，天津红岩化学试剂厂提供。

1.2 试验仪器

PHS-3C型酸度计，上海虹益仪器厂产品；原子荧光吸收光谱，北京金索坤技术开发有限公司产品；DLH-05型台式离心机，湖南长沙仪器有限公司产品；喷雾干燥，瑞士布奇仪器有限公司产品。

2 试验方法

2.1 大豆蛋白液的制取

低温脱脂豆粕与蒸馏水1∶10（W/V） 比例混合，通过添加20%NaOH，调整pH值至7.0，在50℃恒温水浴中浸提30 min，以低速60 r/min搅拌，以转速3 500 r/min离心15 min，分离出浸提液；在豆渣添加1∶5（W/V） 的蒸馏水，在50℃恒温水浴中浸提10 min，以低速60 r/min搅拌，以转速3 500 r/min离心15 min，分离去除豆渣，合并浸提液。通过添加0.1 mol/mL的HCl，调整pH值至4.5，静置5 min，以转速3 500 r/min离心20 min，分离出沉淀蛋白，添加蒸馏水、20%NaOH，组织捣碎、均质，配制成pH值6.5的12%蛋白液。

2.2 壳聚糖加入量对残留砷含量的影响

锥形瓶中加入不同量的1%（W/V） 壳聚糖0.01，0.10，0.50，1.00，2.00，5.00，10.00，15.00 mL，再加入2.1中所制得的大豆分离蛋白液补充至100 mL，调节pH值至5（1 moL/L氢氧化钠和盐酸调节），于20℃下恒温振荡20 min，以转速3 500 r/min离心20 min，将上述蛋白液喷粉，按照国标方法（GB/T 5009.11—2003）[5]测定其中残留砷的含量。

2.3 壳聚糖吸附时间对残留砷含量的影响

在锥形瓶中加入1%壳聚糖5 mL，再加入2.1中所制得的大豆分离蛋白液补充至100 mL，调节pH值至5（1 moL/L氢氧化钠和盐酸调节），于20℃下恒温振荡 5，10，20，30，60，180 min，以转速 3 500 r/min离心20 min，将上清蛋白液喷粉，测定其中残留砷含量[5]。

2.4 壳聚糖吸附温度对残留砷含量的影响

在100 mL的锥形瓶中加入1%壳聚糖0.01 mL，再加入2.1中所制得的大豆分离蛋白液补充至100 mL，调节pH值（1 moL/L氢氧化钠和盐酸调节）6.5，于不同温度20，30，40，50℃下恒温振荡20 min，以转速3 500 r/min离心20 min，将上清蛋白液喷粉，测定其中残留砷的含量[5]。

2.5 统计学分析

3 结果与讨论

3.1 壳聚糖加入量对大豆分离蛋白残留砷含量的影响

壳聚糖加入量对大豆分离蛋白残留砷含量的影响见图1。

图1 壳聚糖加入量对大豆分离蛋白残留砷含量的影响

由图1可知，壳聚糖加入量为0.01 mL时壳聚糖吸附量可达14 mg/kg；壳聚糖加入量增加至0.10 mL，大豆分离蛋白残留砷为0.2 mg/kg；加入量为0.50 mL，残留砷可降至0.1 mg/kg以下；随着加入量的增加，吸附量趋于饱和。从经济因素考虑，选用壳聚糖螯合砷的加入0.50 mL为宜。

3.2 吸附时间对大豆分离蛋白残留砷含量的影响

吸附时间对大豆分离蛋白残留砷含量的影响见图2。

图2 吸附时间对大豆分离蛋白残留砷含量的影响

由图2可知，吸附时间5 min时，砷残留量为2.09 mg/kg；10 min时砷残留量为0.18 mg/kg；随着吸附时间的增加，壳聚糖对砷的吸附残留砷速率降低，60 min时吸附量达到饱和值。砷负离子与壳聚糖表面达到吸附平衡的时间也较短，此过程较迅速，结合工艺特点，减少生产周期，选择最佳吸附时间为10 min。

3.3 吸附温度对大豆分离蛋白残留砷含量的影响

吸附温度对大豆分离蛋白残留砷含量的影响见图3。

图3 吸附温度对大豆分离蛋白残留砷含量的影响

由图3可知，吸附温度以20，30，40，50℃逐渐递增，砷、铅、铜的残留量随着吸附温度升高，残留量也随之增加，表明壳聚糖吸附砷、铅、铜吸附量随着吸附温度的升高而降低；吸附量的下降，表明此吸附过程是一个放热过程，与一般的吸附过程类似。因此，低温有利于吸附过程，确定适宜的吸附温度20℃。

3.4 单因素方差分析

利用SAS 8.0软件ANOVA程序对砷残留量进行壳聚糖加入量、吸附时间和吸附温度进行单因素方差分析。

残留砷含量的单因素方差分析见表1。

表1 残留砷含量的单因素方差分析

由表1可知的因素是壳聚糖加入量、吸附时间、吸附温度3个因素对大豆分离蛋白砷残留量作用效果显著，对吸附过程的影响作用大小依次为壳聚糖加入量＞吸附温度＞吸附时间。

4 结论

试验研究了壳聚糖加入对大豆分离蛋白中残留砷含量的作用，结果显示壳聚糖加入量作用极为显著，影响着壳聚糖游离氨基的释放与吸附；壳聚糖加入量是决定游离氨基的数目；吸附温度决定砷进入壳聚糖网状分子的难易程度，在一定范围内与加入量呈协同作用；吸附时间则是一定时间内决定游离氨基结合砷的数目多少。

[1]陈诗琪，张贤明.天然高分子壳聚糖的特性及其应用 [J].应用化工，2016，45（1）：152-155.

[2]薛俊礼，曹雪玲.壳聚糖对食品中亚硝酸盐的消除 [J].黑龙江科学，2015（18）：16-17.

[3]黄国宏.壳聚糖及其衍生物在食品工业中的应用 [J].食品研究与开发，2015（8）：131-134.

[4]龙尾，汤卫华，吕春晖，等.壳聚糖及其衍生物在食品工业中的应用 [J].食品安全导刊，2016（15）：122-123.

[5]张彩霞，高雪梅，王伟，等.原子荧光法检测牛乳中有机砷方法的研究 [J].中国乳品工业，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

黑龙江省高校科技成果产业化前期研发培育项目（1254CGZH28）。

张东杰（1966— ），男，博士，教授，研究方向为农产品加工与安全。