活体四角蛤蜊(壳长3~4 cm,锦州市市售),清水中放置隔夜以除去泥沙,去除死亡个体,去壳取其全脏器作为实验材料,洗净,匀浆,0~2℃保存备用。
柠檬酸(分析纯,天津市虔诚伟业科技发展有限公司);PASP (石家庄德赛化工有限公司);硝酸(分析纯,锦州古城化学试剂厂);高氯酸(分析纯,沈阳化学试剂厂)。
WYS2200火焰-石墨炉一体机原子吸收分光光度计(安徽皖仪),ZD-85A型气浴恒温振荡器(金坛市科析仪器有限公司),雷磁PHSJ-3F实验室pH计,DB-1A型智能控温电热板(天津市静海县工兴电器厂),JJ-2高速组织捣碎机(金坛市华城润华实验仪器厂),MS105DU型电子天平(瑞士梅特勒-托利多)。
准确称取匀浆液3.00g,加入30mL pH=3的PASP溶液,PASP浓度分别为0.01、0.03、0.05、0.07、0.10 mol/L,置于振荡器恒温振荡3h,4000r/min离心10min,残渣用超纯水清洗后再离心,反复3次。按照GB 5009.15-2014测定未提取出的镉[13]。
准确称取匀浆液3.00g,加入30mL 0.05mol/L pH分别为1.0、2.0、3.0、4.0、5.0的PASP溶液,置于振荡器恒温振荡3h,4000r/min离心10min,残渣用超纯水清洗后再离心,反复3次。测定未提取出的镉[13]。
准确称取匀浆液3.00g,加入30mL pH=3浓度为0.05mol/L的PASP溶液,置于振荡器中分别震荡0.5、1.0、2.0、3.0、4.0 h后4000r/min离心10min,残渣用超纯水清洗后再离心,反复3次。测定未提取出的镉。
准确称取匀浆液3.00g,分别加入15、30、45、60 mL pH=3浓度为0.05mol/L的PASP溶液,置于振荡器恒温振荡3h,4000r/min离心10min,残渣用超纯水清洗后再离心,反复3次。测定未提取出的镉。
为了确定PASP提取四角蛤蜊匀浆液中镉的最佳条件,寻找各因素之间的主次关系,根据单因素试验结果,设计三因素三水平正交试验,以镉的脱除率为考察指标,确定PASP提取四角蛤蜊匀浆液中镉的优化条件,因素水平见表 1。
镉的脱除率按公式(1)进行计算。
其中,Y为四角蛤蜊匀浆液中镉的脱除率(%);c为残渣中剩余的镉含量(μg/g);c0为原样品中的镉含量(μg/g)。
图 1为PASP浓度对镉脱除率的影响。随着PASP浓度的增加,脱除率呈现递增趋势,当PASP浓度达到0.05mol/L时,贝肉匀浆液中镉的脱除率达到极值(90.28%),PASP浓度再继续增大,脱除率增加不大明显。这可能是因为PASP分子结构中的所有羧基已经参与了镉的配位作用,继续增大PASP浓度对镉的提取能力影响不再明显[7]。因此,0.05mol/L可选为PASP脱除镉的优化浓度。
图 2为pH对镉脱除率的影响。
当pH从1.0升高到3.0时,镉的脱除率呈现增加趋势;当pH为3.0时,脱除率达到最高;pH进一步增加时,脱除率呈下降趋势。因此3.0是PASP脱除镉的最佳pH,与吴晓萍等[7]的研究结果相一致。Liu等对PASP与镉的结合能力研究表明,PASP与镉结合能力最强的pH区间是4~10,而不是pH=3[11]。PASP脱除镉的优选pH之所以为3,主要是因为在偏离蛋白质等电点的极端酸性条件下(pH<3),蛋白质的溶解度增大[14],利于PASP与蛋白质中的镉结合。但当pH过低的时候,虽然蛋白质的溶解度可进一步增大,但PASP由于质子化而导致其与镉的结合能力下降[15],致使镉的脱除率也在下降。
图 3为脱除时间对镉脱除率的影响。随着脱除时间的延长,镉的脱除率逐渐增加,当脱除时间超过2h后,脱除率增加不再明显,2h可选作PASP脱除镉的优选时间,远小于使用柠檬酸提取贝肉匀浆液中重金属镉所需要的最佳提取时间(8h)[7],表明PASP对镉的脱除能力远高于柠檬酸。
图 4为料液比对镉脱除率的影响。随着料液比的降低,镉的脱除率有所增加,当料液比介于1:10~1:15时,达到最大值,当料液比进一步降低时,镉的脱除率又有所下降。
根据表 1的正交试验方案,进行PASP提取四角蛤蜊贝肉匀浆液中镉的试验,正交试验结果见表 2。
根据正交试验结果,比较各列的极差R值,可以看出,各因素对镉提取率的影响主次顺序为:pH (B)>料液比(A)>时间(C),比较各列的K值,提取条件的最优组合为A3B1C3,由于料液比(A)并非最主要影响因素,由单因素分析可知料液比为1:10和1:15时相差并不十分明显,为节约成本考虑选取A2为条件,则优化组合为A2B1C3。
按照上述优选条件进行试验重复3次,结果分别为:89.76%、90.52%、89.04%,平均值为89.77%,与正交试验结果相吻合,证明此条件稳定可行。
PASP与镉具有较强的结合能力,适用于对四角蛤蜊贝肉匀浆液中镉的脱除。优化脱除条件为:PASP浓度为0.05mol/L,pH=3,反应时间3h,料液比为1:10。在此脱除条件下,四角蛤蜊贝肉匀浆液中镉的脱除可达89.77%。