海洋贝类生物基料中危害物质及其脱除与控制技术研究

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我国海岸线漫长,生物物种多样,贝类资源十分丰富。然而随着近年来人类活动影响的加剧,工业废水、城市污水的排放使养殖环境遭到严重破坏,贝类由于其滤食性特点而易受到重金属、农药、生物毒素、细菌、病毒等的污染。其中重金属污染更是贝类污染中危害最严重的一类,威胁国民食品安全,因此如何有效控制海洋贝类中重金属等污染已成为一个亟待解决的问题。通过蛋白酶解工艺,可以使污染物由固态释放到液体环境中也使危害物质的脱除成为了可能。  本文结合贝类资源高值利用的发展趋势,以牡蛎为研究对象,对酶解液的制备、营养成分分析,危害物质控制与脱除进行了研究。制备Cd2+印迹壳聚糖作为脱除材料,并利用络合-超滤脱除模式对酶解液中重金属取得理想的去除效果。研究结果如下:  1.对广东代表性海区常见经济贝类样品中重金属、贝毒、多氯联苯进行检测,样品受贝毒和多氯联苯污染的情况较少;重金属Cd、As、Pb、Hg含量分别为1.03mg/kg,0.43mg/kg,0.49mg/kg和0.02mg/kg,少量样品的Cd、Pb、As含量超标,其中Cd含量相对较高,需要特别关注和控制。不同贝类物种中重金属含量差别明显,牡蛎对重金属富集能力高于其他经济贝类。此外对牡蛎重金属季节性变化进行研究,其夏季含量高于其他季节,不同季节对于养殖水体水质的影响和对贝类自身的新陈代谢速度的影响是造成季节性差异的原因。  2.以牡蛎为原料制备蛋白酶解液,对其营养成分检测发现其营养成分均衡,氨基酸组成丰富,在医药、保健品等产业上有良好的利用价值;对酶解液中重金属检测结果表明其Cd、As、Cr、Pb含量分别达到0.28mg/L、0.08mg/L、1.23mg/kg、0.26mg/kg,若以牡蛎酶解液为原料制备生物制品会对重金属进一步浓缩有可能造成重金属超标,存在一定的安全隐患。  3.以游离态重金属含量为参考指标,利用超声辅助法对制备酶解液条件进行了优化,获得的最佳条件(超声处理时间为20min、超声功率为300W、温度20℃),超声处理后可有效提高酶解液中游离态重金属含量,Cd、Cr、Pb的游离态重金属含量分别增加16.9%、9.8%和17.4%,从而有效提高后续重金属脱除效率和可能性。  4.使用戊二醛为交联剂制备Cd2+印迹壳聚糖,根据单因素实验,确定最佳脱除条件(pH=7,脱除剂加入量为250mg,接触时间2h)。在此条件下Cd2+印迹壳聚糖的对重金属Cd、Cr、Pb脱除效果分别达到了98.2%、85.9%和90.7%,均高于未改性壳聚糖。Cd2+印迹壳聚糖在脱除重金属的同时也可以对营养物质做到很好的保留,脱除过程营养物质损失率为8.2%,优于未改性壳聚糖的13.7%。  5.以Cd2+印迹壳聚糖为络合剂,研究络合-超滤去除酶解液中重金属Cd、Cr、Pb的脱除工艺。考察了pH值对重金属截留率的影响,在pH=8时,络合-超滤过程对酶解液中Cd、Cr、Pb脱除率分别达到97.8%、78.2%和81.7%。同时研究了超滤富集倍数对重金属脱除率及膜透过率的影响,结果表明超滤膜在富集倍数1~5内重金属截留率都保持很高的水平。  6.利用HACCP体系质量控制理论与方法,对牡蛎贝肉生产系列呈味基料工艺的质量控制体系进行了研究。通过对牡蛎贝肉原料采购、呈味基料的加工过程、包装、运输、储存等一系列工艺步骤的系统分析,找出了生物、化学和物理危害来源,并初步确定出关键控制点和关键值;建立起一套适用于呈味基料生产的质量控制体系。
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