魚糜漂洗水中蛋白的分級等電沉淀和絮凝回收工藝

錢煜文 萬端極

摘要? ? 水產(chǎn)加工業(yè)廢水排放量巨大，魚糜漂洗水廢水中含大量的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)，會對環(huán)境造成破壞。本研究以阿拉斯加鱈魚為原料，采用加壓氣體攜帶揮發(fā)性酸分級等電沉淀回收蛋白質(zhì)的工藝進行試驗。結(jié)果表明，初始魚糜廢水中的蛋白含量為7 mg/mL，脂肪含量為0.4%，pH值為7，金屬元素含量最高的為鈉元素，蛋白質(zhì)的等電點在4.3～5.5范圍內(nèi);當壓力達到5 MPa時，廢水系統(tǒng)的pH值可以降至4.86，濕度降低會伴隨著pH值的降低，因而無法達到預(yù)定pH值為4.3的目標。蛋白質(zhì)濃度的上升會導(dǎo)致pH值調(diào)控的范圍縮小。該項回收工藝為水體循環(huán)利用提供了參考。

關(guān)鍵詞? ? 水溶性蛋白;魚糜漂洗水;分級等電沉淀;蛋白質(zhì)回收;工藝

中圖分類號? ? TS254.4? ? ? ? 文獻標識碼? ? A

魚糜制品是世界上傳統(tǒng)的水產(chǎn)品加工的制品，由于其具有新鮮、有彈性、味道好、價格低廉、風味獨特以及便于廚房烹飪等特點，受到廣大消費者的喜愛[1-2]。魚糜的生產(chǎn)流程主要包括收集原材料的魚類、清洗和冷凍、對原材料進行處理、采集魚類的肉、魚肉的漂洗、精致的過濾、脫水冷凍、包裝和冷藏等部分[3-4]。隨著我國魚糜制品的市場逐漸擴大，魚糜產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展，但魚糜制作的廢水可溶性蛋白高達5%～30%，而我國制作魚糜的廢水大部分直接排放到環(huán)境中，易造成環(huán)境污染[5-6]。此類廢水的直接排放更容易引起大眾的關(guān)注。因此，選擇適當?shù)牡鞍壮恋矸蛛x技術(shù)，將此類廢水進行回收，不僅可以收回廢水中的附加值，還能達到保護環(huán)境的目的。本文在實驗室的條件下，對魚糜的漂洗水進行模擬，并分析和化驗該魚糜的廢水，主要研究加入二氧化碳之后，廢水蛋白濃度對體系壓力pH值的影響。

1? ? 材料與方法

1.1? ? 試驗材料

試驗樣品為阿拉斯加鱈魚，由青島金貝集團提供。試驗試劑有硝酸、高氯酸、石油醚、甲基紅、酚酞、無水硫酸銅、鄰苯二甲酸氫鉀、硼酸、氫氧化鈉，牛血清蛋白由Sigma公司生產(chǎn)，均為市場零售。各種試劑均采用試驗標準操作。聚丙烯胺凝膠電泳試驗所用的相關(guān)用具為市場上零售。

1.2? ? 試驗設(shè)備

電子天平（PL203型）、臺式離心機（DL-7M型）、雷磁pH計（PHS-3C型）、分光光度計（7200型）、耐壓pH計（HA405-DXK）、原子發(fā)射光譜儀（VISTA-MPX）、電泳儀（DYY-10C）和恒溫低溫槽（DC-2006）。

1.3? ? 試驗方法

1.3.1? ? 魚糜漂洗水蛋白的試驗?zāi)M。將阿拉斯加鱈魚放置在-20 ℃儲藏，試驗時先進行解凍，然后去掉內(nèi)臟和魚皮，將魚肉進行分離，將魚肉和水以1∶3的比例均勻地研磨，通過200目的濾布擠壓過濾后，收集濾液，并用離心機離心，收集到的上清液為工業(yè)廢水。短時間不進行操作時，將其用保鮮膜放置于-4 ℃的冰箱保存，避免變質(zhì)。

1.3.2? ? 加壓對二氧化碳對廢水體系pH值的影響。試驗樣品為模擬的魚糜加工廢水。選用二氧化碳排氣緩沖測量釜和緩沖釜，取50 mL雙蒸餾水進行測量。pH計校準后，接通電源安裝到測量釜上，釋放二氧化碳到緩沖釜中，待測量釜中的壓力穩(wěn)定后，讀取pH值，并做好記錄。當氣壓達到5 MPa時，結(jié)束試驗，緩慢打開放氣閥門，直到測量釜中的壓力變?yōu)檎！Ｐ断聀H計探頭并保管好，打開排液閥門，排出廢水。保存之前，使用蒸餾水徹底清洗管道。

2? ? 結(jié)果與分析

通過對魚糜廢水成分的分析可知，廢水中初始pH值為7.0，最初脂肪含量為0.4%，通過重絡(luò)酸鐘法測得的模擬廢水初始COD值為7 712 mg/L左右。通過相關(guān)技術(shù)的檢測，可以得到模擬的魚糜漂洗廢水的蛋白質(zhì)含量約為4.7 mg/mL，這個值在工業(yè)上加工魚糜制品所排放廢水的允許值范圍內(nèi)，因而所有數(shù)據(jù)在RSD值方面處于可以接受的范圍內(nèi)。

壓力在0～1 MPa的范圍內(nèi)時，pH值變化較快，此時廢水的pH值為5.7;繼續(xù)加大壓力時，樣品的pH值變化較小;當廢水的壓力已經(jīng)到達5 MPa時，廢水體系中的pH值可以達到4.86。

由表1可知，通過對廢水中的金屬元素組成分析和測定，在模擬的魚糜廢水中可知金屬元素和含量狀況。在魚糜的廢水中，金屬含量比較豐富，其中鈉元素含量最高，可達1 626.10 mg/L。此外，金屬元素中鉀含量也較高，達到1 600.10 mg/L。有學者提出，海水魚加工廢水中礦物質(zhì)含量與淡水魚加工廢水中礦物質(zhì)含量差異較大，主要原因可能與魚類的生存的環(huán)境不同有關(guān)。

3? ? 結(jié)論

通過本研究可知，廢水中的初始蛋白為7 mg/mL，pH值約為7，脂肪含量為0.4%，廢水中的礦物質(zhì)主要以鉀和鈉為主，其中鈉含量最高。通過加壓二氧化碳法回收廢水蛋白進行可行性分析，由pH值變化可知，當壓力在0～1 MPa范圍時，pH變化值較快，當壓力為1 MPa時，pH值為5.7;當壓力逐漸加大，pH值變化減緩;當壓力為5 MPa時，測試出廢水pH值降到4.86。

4? ? 參考文獻

[1] 李流川，婁永江，楊文鴿.魚糜加工廢水中蛋白質(zhì)回收工藝的優(yōu)化[J].食品與生物技術(shù)學報，2013（7）：77-82.

[2] 張玉，魏華茂，張倩，等.響應(yīng)面法優(yōu)化海藻酸鈉絮凝回收帶魚魚糜漂洗水可溶蛋白工藝[J].核農(nóng)學報，2015，29（7）：1344-1350.

[3] 嚴希康.生物分析[M].北京：化工業(yè)出版社，2017.

[4] 郝少莉，仇農(nóng)學.沉淀分離技術(shù)在蛋白處理方面的應(yīng)用[J].糧食與食品工業(yè)，2017（1）：24-26.

[5] 王路.魚糜漂洗水中蛋白的分級等電沉淀和絮凝回收工藝研究[D].青島：中國海洋大學，2015.

[6] 逯慎杰，梅術(shù)文，劉秀河，等.魚糜廢水中蛋白質(zhì)等電沉淀的規(guī)律研究[J].食品工業(yè)科技，2012（18）：93-95.