一种多糖‑聚氨酯共固定化生物吸附剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种多糖‑聚氨酯共固定化生物吸附剂及其制备方法，该吸附剂是利用多糖将微生物包埋固定于聚氨酯上，其制备方法包括首先将微生物扩大培养并制备多糖溶液，再将培养液与多糖溶液的充分混匀成微生物混合液，然后浸入聚氨酯并使其与混合液充分接触吸收，最后再将聚氨酯浸入固定液中凝胶固定，既得。本发明专利技术利用微生物结合固定化技术制备的固定化生物吸附剂，在更好发挥微生物的重金属吸附性能的同时，可有效避免单独利用微生物进行脱除时存在的难于与脱除对象分离的缺陷，同时可提高微生物的稳定性、机械强度；即制得的重金属生物吸附剂具有较好的重金属脱除效果，可用于液态食品物料中重金属的脱除。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种多糖-聚氨酯共固定化生物吸附剂及其制备方法，属于食品生物

技术介绍
重金属污染是当今社会普遍关注的问题。由于重金属污染物不可降解、生物富集的特性，使其成为对人类及其他生物的生存健康危害最大的污染物之一。尤其是贝类、藻类等水产品，由于其对重金属的富集能力较强，易于导致水产品重金属超标；此外，也常见从粮食、蔬菜、水果、牲畜肉中检出重金属的报道，甚至个别样品超标现象严重。重金属对人体有毒害作用，例如重金属镉，其毒性强，在人体内的半衰期10到35年，对人的危害是蓄积性的，长期暴露会造成免疫系统缺陷，并对肾、肝、肺、胰脏、睾丸、胎盘以及骨骼均会产生严重毒害。镉不可降解，污染的水、土壤和空气经食物链进入生物体，成为食品安全的一大隐患。目前重金属吸附研究所用的材料多样化，其中微生物和小型藻类不容小觑。多种微生物和藻类，例如细菌、霉菌、酵母菌、微藻等对重金属都有较好的吸附性能。利用微生物对于金属离子的吸附性能进行重金属的脱除，被称为生物吸附法。生物吸附法作为一种新兴的重金属处理技术，在处理食品物料时，相对于传统的物理化学方法，具有来源丰富、成本低；安全无毒，适应复杂有机环境；低浓度条件下，处理效率高；选择性好、可再生等优点。但是单独利用微生物进行重金属的吸附、脱除，在食品原料的实际应用中存在着微生物难以与脱除料液进行有效分离的问题，限制其工业化应用。通过结合固定化技术，可一定程度上对现存的问题加以改善。多糖具有良好的凝胶性能及生物相容性，使其成为理想的微生物固定化包埋剂。常规的海藻酸钠包埋法，是通过将海藻酸钠液滴滴入到还有Ca2+、Mg2+等阳离子溶液中，形成海藻酸钙凝胶小球来实现微生物的固定化。然而此方法所得到的凝胶小球，仍存在着不稳定、易破碎和溶解，尺寸较小难于分离，不利于回收利用等缺陷，限制其工业化应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种多糖-聚氨酯共固定化重金属生物吸附剂及其制备方法，以弥补现有技术的不足。为达到上述目的，本专利技术的具体技术方案是：一种多糖-聚氨酯共固定化重金属生物吸附剂是利用多糖将微生物包埋固定于聚氨酯上。进一步的，所述的微生物为细菌,以及真菌中的酵母菌和霉菌。进一步的，所述细菌包括乳酸菌、枯草芽孢杆菌；所述的酵母菌包括库德毕赤酵母、鲁氏酵母、酿酒酵母；所述霉菌包括曲霉、根霉。进一步，所述的酵母菌优选为库德毕赤酵母。进一步，所述的多糖优选海藻酸钠、壳聚糖、果胶中一种或两种混合。进一步的，所述的多糖优选为海藻酸钠。上述的多糖-聚氨酯共固定化生物吸附剂的制备方法，包括以下步骤：首先将微生物扩大培养获得足量的微生物细胞并制备多糖溶液，再将培养液与多糖溶液进行充分混匀获得微生物混合液，然后浸入聚氨酯并使其与混合液充分接触吸收，最后再将聚氨酯浸入固定液中凝胶固定，过滤除去多余液体既得。进一步的，上述制备方法的具体步骤包括：1）微生物的扩大培养与培养液浓缩斜面活化：将低温保藏的菌株接种到固体斜面培养基，恒温培养箱中培养6~48h；液体培养基活化：接种环刮取斜面活化后的菌体少量接种到液体培养基中，恒温振荡培养箱中培养6~48h，为种子液；液体扩大培养：取活化后的种子液，接种到液体培养基中，震荡培养6~48h；菌泥浓缩：首先对微生物扩大培养液进行定量分析，按计数结果，取一定体积的微生物培养液，离心用超纯水冲洗，反复两次后，离心取沉淀加无菌超纯水复悬，即得浓缩菌泥；2）制备多糖溶液量取多糖溶解于水配制成浓度为1%~4%的多糖溶液；3）聚氨酯泡沫的准备取聚氨酯泡沫，在超纯水中反复挤压冲洗后，浸没于超纯水中超声处理10~20min，再用超纯水挤压冲洗，排出多余水分，干燥备用；4）多糖-聚氨酯微生物固定化将浓度为1%~4%的多糖溶液与菌泥浓缩液以体积比1：1混合，震荡混匀；将干燥好的聚氨酯泡沫浸入到混合液中，充分挤压聚氨酯泡沫，使其完全浸入溶液中，使吸附混合液与聚氨酯泡沫充分接触；将吸附有混合液的聚氨酯泡沫取出，充分挤压，排出内部多余混合液，只留下表面附着的部分；再将其投入到1%~6%的氯化钙溶液中，震荡后静置，使其充分固定化；将固定化好的吸附剂取出，用超纯水冲洗，晾干表面多余水分，即得多糖-聚氨酯共固定化生物吸附剂。上述多糖-聚氨酯共固定化重金属生物吸附剂在食品料液、中药提取液及其相关领域的应用。本专利技术的有益效果：本专利技术利用具有吸附重金属能力的微生物结合固定化技术制备的固定化微生物吸附剂，在液态物料中呈悬浮状态，在更好发挥微生物的重金属吸附性能的同时，可有效避免单独利用微生物进行脱除时存在的难于与脱除对象分离的缺陷，同时可提高微生物的稳定性、机械强度；本专利技术制得的重金属生物吸附剂具有较好的重金属脱除效果，可用于液态食品物料、中草药提取液中重金属的脱除。本专利技术利用固定化方法有助于更好地发挥微生物的脱除效果，又对常规包埋固定化方法加以改进，引入聚氨酯材料，所制得的固定化吸附剂，在保证对重金属高脱除率的同时，提高了机械强度、增大了表面积与体积并且易于分离，便于产业化应用，脱除效果可达54.35%，比一般脱除效果提升10%~20%。本专利技术具有操作简单、成本低、安全性好并且有利于工业化应用的优良特性。附图说明图1为本专利技术对比例2海藻酸钠-聚氨酯空白吸附剂的扫描电镜图；图2为本专利技术实施例1海藻酸钠-聚氨酯共固定化库德毕赤酵母吸附剂的扫描电镜图；图3为CaCl2浓度对实施例1吸附剂在10ppmCd2+溶液的脱除率及酵母菌蛋白质核酸流失的影响结果图；图4为海藻酸钠浓度对实施例1吸附剂在固定化后10ppmCd2+溶液的脱除率及酵母菌蛋白质核酸流失的影响结果图。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术做进一步详细描述。实施例1一种多糖-聚氨酯共固定化重金属生物吸附剂的制备方法，具体步骤如下：1）库德毕赤酵母的培养斜面活化：将4℃保藏的菌株接种到YPD斜面培养基，28℃恒温培养箱中培养24h；液体培养基活化：接种环刮取斜面活化后的菌体少量接种到YPD液体培养基中，恒温振荡培养箱中28℃、180r/min培养24h，为种子液；液体扩大培养：取活化好的酵母菌种子液1ml，接种到YPD液体培养基中28℃、180r/min培养24h；菌泥浓缩：对扩大培养好的酵母，进行血球计数法定量，按计数结果，取一定体积的酵母培养液，离心，使得到的酵母菌定量到5×109个，离心弃去培养基。加无菌超纯水，冲洗一遍，离心取沉淀加5ml无菌超纯水复悬。2）多糖溶液制备：配置2%的海藻酸钠溶液；3）聚氨酯泡沫的准备取聚氨酯泡沫，在超纯水中反复挤压冲洗后，浸没于超纯水中超声处理20min，再用超纯水挤压冲洗3次，排出多余水分，于烘箱中烘干备用。4）海藻酸钠-聚氨酯微生物共固定化将海藻酸钠溶液与浓缩菌液1:1混合，震荡均匀；将干燥好的聚氨酯泡沫加入到混合液中，充分挤压聚氨酯泡沫，使其完全浸入溶液中，使吸附混合液与聚氨酯泡沫充分接触；将吸附有混合液的聚氨酯泡沫取出，充分挤压，排出内部多余混合液，只留下表面附着的部分，将处理好的聚氨酯泡沫，浸入到2%的氯化钙溶液中，震荡30min后于4℃静置4h，充分固定化，即得多糖-聚氨酯共固定化重金属生物吸附剂；利用上述制得的多糖-聚氨酯共固定化重金属生物吸附剂对牡蛎匀浆液中重金属镉进行脱除实验：牡蛎本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多糖‑聚氨酯共固定化重金属生物吸附剂，其特征在于，该吸附剂是利用多糖将微生物包埋固定于聚氨酯上。

【技术特征摘要】
1.一种多糖-聚氨酯共固定化重金属生物吸附剂，其特征在于，该吸附剂是利用多糖将微生物包埋固定于聚氨酯上。2.如权利要求1所述的多糖-聚氨酯共固定化重金属生物吸附剂，其特征在于，所述的微生物为细菌、真菌中的酵母菌和霉菌。3.如权利要求2所述的多糖-聚氨酯共固定化重金属生物吸附剂，其特征在于，所述细菌包括乳酸菌、枯草芽孢杆菌；所述的酵母菌包括库德毕赤酵母、鲁氏酵母、酿酒酵母；所述霉菌包括曲霉、根霉。4.如权利要求3所述的多糖-聚氨酯共固定化重金属生物吸附剂，其特征在于，所述的酵母菌为库德毕赤酵母。5.如权利要求1所述的多糖-聚氨酯共固定化重金属生物吸附剂，其特征在于，所述的多糖海藻酸钠、壳聚糖、果胶中一种或两种混合。6.如权利要求1所述的多糖-聚氨酯共固定化重金属生物吸附剂，其特征在于，所述的多糖为海藻酸钠。7.权利要求1-6所述的多糖-聚氨酯共固定化生物吸附剂的制备方法，其特征在于，该方法包括首先将微生物扩大培养并制备多糖溶液，再将培养液与多糖溶液的充分混匀成微生物混合液，然后浸入聚氨酯并使其与混合液充分接触吸收，最后再将聚氨酯浸入固定液中凝胶固定，既得。8.如权利要求7所述的多糖-聚氨酯共固定化生物吸附剂的制备方法，其特征在于，上述制备方法的具体步骤包括：1）微生物的扩大培养与培养液浓缩斜面活化：将低温保...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐莹，周婷，曹立民，汪东风，林洪，张丹丹，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：山东;37