納米-氧化鎂荷正電無(wú)機(jī)陶瓷膜的制備及對(duì)葡萄汁中赭曲霉毒素A的靜電吸附

南米娜,辛雪燕,薛華麗*

1(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué),實(shí)驗(yàn)室與基地管理中心,甘肅 蘭州,730070) 2(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 理學(xué)院,甘肅 蘭州,730070)

赭曲霉毒素A(ochratoxin A,OTA)是低分子質(zhì)量真菌次級(jí)代謝產(chǎn)物,在谷物、葡萄、可可、咖啡豆及其加工產(chǎn)品中均被檢測(cè)發(fā)現(xiàn)[1]。OTA具有多種毒性作用,包括腎毒性、肝毒性、神經(jīng)毒性和免疫毒性,被國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)劃分為能夠?qū)е氯祟惡蛣?dòng)物患癌的ⅡB類致癌物[2]。作為一種弱有機(jī)酸,OTA結(jié)構(gòu)中的羧基與羥基會(huì)發(fā)生解離,在堿性、中性及弱酸性條件下OTA多帶有負(fù)電(OTA-,OTA2-)[3]。雖然OTA物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,很難通過(guò)高溫加熱等傳統(tǒng)的食品加工與生產(chǎn)途徑將其消除[4]。但是利用OTA的電負(fù)性,采用帶正電吸附劑以靜電相互作用脫除OTA,為解決真菌毒素的消除困難提供了新的思路和方法。

葡萄在采前與采后均易受到青霉屬與曲霉屬真菌侵染,并在生長(zhǎng)過(guò)程中產(chǎn)生并積累OTA毒素。葡萄漿果的污染直接導(dǎo)致葡萄汁中的OTA曝露,但是不同葡萄果汁中OTA的污染存在差異,紅葡萄果汁中較為嚴(yán)重,而白葡萄汁檢出率則相對(duì)較低。德國(guó)分析發(fā)現(xiàn)89%的紅葡萄汁中OTA含量超過(guò)10 ng/L,而白葡萄汁的比例為81%(OTA>10 ng/L)[5]。有研究檢測(cè)發(fā)現(xiàn)中國(guó)葡萄汁陽(yáng)性率高達(dá)100%,伊朗檢測(cè)樣本中OTA污染水平達(dá)到了55.7%[6-7]。此外,評(píng)估計(jì)算發(fā)現(xiàn)全球葡萄汁中OTA流行率為36%,因此葡萄汁中OTA的消除成為了該產(chǎn)業(yè)亟待解決的問(wèn)題[8]。

無(wú)機(jī)陶瓷基膜具有價(jià)格低廉、耐高溫、耐酸堿、機(jī)械強(qiáng)度高、易再生、安全等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于飲用水凈化、醫(yī)藥、牛奶除菌等領(lǐng)域[8]。當(dāng)荷電材料覆蓋在無(wú)機(jī)陶瓷膜的表面與孔徑內(nèi)時(shí),可獲得與基膜帶有不同荷電性質(zhì)的無(wú)機(jī)陶瓷膜[9]。荷電無(wú)機(jī)陶瓷膜因帶有電荷,除了能夠以物理截留的方式分離組分外,還可以利用靜電吸附作用來(lái)分離細(xì)菌、病毒、小分子染料等粒徑較小且?guī)в邢喾措姾傻奈⒘?如四環(huán)素、有機(jī)染料等[10]。截至目前,荷電無(wú)機(jī)陶瓷膜在污水處理領(lǐng)域被廣泛研究,而利用該材料消除食品中真菌毒素尚未見(jiàn)報(bào)道。傳統(tǒng)的真菌毒素物理脫除材料單一,主要包括活性炭、膨潤(rùn)土和殼聚糖等,這些材料一般通過(guò)較大的比表面積和較小的孔徑來(lái)物理截留真菌毒素[1]。而真菌毒素大多為小分子化合物,很難利用物理篩分進(jìn)行去除。此外,物理吸附劑的截留作用在去除毒素的同時(shí),會(huì)對(duì)食品中大分子營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)造成損失。相較傳統(tǒng)的物理吸附材料,荷電無(wú)機(jī)陶瓷膜可利用靜電作用選擇性吸附食品中真菌毒素,且陶瓷膜較大的孔徑能有效避免吸附劑對(duì)食品營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)及風(fēng)味的影響,可作為新型、高效的真菌毒素的脫除劑來(lái)使用。

本文首次提出了一種利用納米-氧化鎂(nano-MgO)荷正電無(wú)機(jī)陶瓷膜與帶負(fù)電OTA間的靜電吸附作用來(lái)去除葡萄汁中OTA的新方法。采用荷正電納米材料對(duì)無(wú)機(jī)陶瓷膜進(jìn)行改性,利用聚乙二醇作為分散劑來(lái)提高無(wú)機(jī)陶瓷膜表面納米材料的覆蓋度。以荷正電無(wú)機(jī)陶瓷膜作為OTA脫除部件,通過(guò)改變?nèi)鋭?dòng)泵的流速、溶液的pH、溶液的溫度等來(lái)確定MgO荷正電膜脫除OTA的最佳條件,應(yīng)用于葡萄汁中OTA的脫除,并對(duì)葡萄汁的品質(zhì)和香氣變化進(jìn)行分析。nano-MgO荷正電無(wú)機(jī)陶瓷膜能夠靜電脫除食品中帶負(fù)電的真菌毒素,提供了一種真菌毒素物理脫除的新材料與新方法。荷電無(wú)機(jī)陶瓷膜價(jià)格低廉、使用簡(jiǎn)單、安全可靠,將無(wú)機(jī)陶瓷膜修飾不同的荷電材料,還可延伸至其他真菌毒素的脫除。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

無(wú)機(jī)陶瓷基膜,廣州凈易高科技股份有限公司;尿素,煙臺(tái)市雙雙化工有限公司;硝酸,天津市標(biāo)準(zhǔn)科技有限公司;MgCl2·6H2O,天津市凱通化學(xué)主要試劑有限公司;聚乙二醇6000(polyethylene glycol,PEG),天津市大茂化學(xué)主要試劑廠;OTA,青島普瑞邦生物工程有限公司;以上試劑均為分析純;甲醇、乙腈,均為色譜純,成都市科隆化學(xué)品有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

TECNAIG2透射電子顯微鏡,FEI公司;KSL-1400X馬弗爐,合肥科晶材料技術(shù)有限公司;ZEN3600納米粒度儀,馬爾文公司;265079氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀,美國(guó)Thermo Fisher Scientific公司;JEOL-5600LV掃描電子顯微鏡,日本電子株式會(huì)社;DS-2510超聲波清洗儀,上海奧譜勒儀器有限公司;LC-20A高效液相色譜儀串聯(lián)RF-20A熒光檢測(cè)器,日本島津;MFC229多功能固相凈化柱,青島普瑞邦生物工程有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 nano-MgO荷正電無(wú)機(jī)陶瓷的制備

無(wú)機(jī)陶瓷打磨加工為直徑2 cm、厚3 mm、2.0 g的基膜,然后在2 mol/L HNO3溶液中浸泡8 h,去離子水超聲清洗30 min后,100 ℃下烘干處理,重復(fù)上述步驟3次[11]。

MgCl2·6H2O和尿素(摩爾質(zhì)量之比為4∶1)分別溶于100 mL去離子水。將質(zhì)量為MgCl2·6H2O 1.5%的PEG倒入圓底燒瓶,加入尿素溶液,并逐滴滴加MgCl2·6H2O溶液,于90 ℃反應(yīng)5 h后獲得涂膜液。涂膜液加去離子水超聲清洗,靜置8 h后保留下層白色乳濁液備用。涂膜時(shí)先用去離子水超聲清洗涂膜液1 h,放入潔凈的無(wú)機(jī)陶瓷基膜超聲涂膜30 min,之后置于80 ℃的烘箱烘干,重復(fù)超聲涂膜3次后將修飾后的無(wú)機(jī)陶瓷基膜置于馬弗爐中,程序升溫?zé)芠11]。

1.3.2 形貌及結(jié)構(gòu)表征

納米荷電無(wú)機(jī)膜表面微觀形貌及形態(tài)結(jié)構(gòu)利用JEOL-5600LV型掃描電子顯微鏡進(jìn)行觀察分析。nano-MgO的晶體形態(tài)采用透射電子顯微鏡進(jìn)行測(cè)定觀察。

1.3.3 OTA脫除實(shí)驗(yàn)裝置

OTA吸附裝置如圖1所示,核心組件為nano-MgO荷正電無(wú)機(jī)陶瓷膜,此外還設(shè)置有恒溫裝置,蠕動(dòng)進(jìn)樣裝置和溶液收集裝置,裝置接口均保持密封以防止溶液揮發(fā)。

圖1 OTA脫除裝置示意圖Fig.1 Schematic of OTA removing device

1.3.4 OTA吸附條件篩選

分別改變?cè)囼?yàn)中nano-MgO荷正電無(wú)機(jī)陶瓷膜質(zhì)量,溶液pH值,溫度,蠕動(dòng)泵流速中的一個(gè)因素,固定其他因素。將25 mL 20 μg/L的OTA溶液通過(guò)脫除裝置處理,收集濾液并測(cè)定其中OTA的含量。

nano-MgO荷正電無(wú)機(jī)陶瓷膜對(duì)OTA吸附率的計(jì)算如公式(1)所示[12]:

(1)

式中:R為吸附率;C0為OTA初始質(zhì)量濃度,ng/mL;Ce為荷電膜處理后OTA溶液的質(zhì)量濃度,ng/mL。

1.3.5 OTA的分離與測(cè)定

處理后的葡萄汁于40 ℃蒸發(fā)濃縮至2 mL左右,采用MFC229多功能固相凈化柱對(duì)其中的OTA進(jìn)行提取與分離,洗脫液濃縮吹干后用V(乙腈)∶V(水)=51∶49復(fù)溶并過(guò)濾,采用高效液相色譜-熒光進(jìn)行分析。流動(dòng)相同樣采用V(乙腈)∶V(水)=51∶49;每次進(jìn)樣50 μL;流速設(shè)定為1 mL/min;柱溫為35 ℃;熒光檢測(cè)的激發(fā)與發(fā)射波長(zhǎng)分別設(shè)定為333 nm與460 nm。

1.3.6 葡萄酒中OTA的脫除

空白基質(zhì)(紅葡萄汁、紫葡萄汁)中加入OTA標(biāo)準(zhǔn)溶液,配制最終質(zhì)量濃度分別為10、15、20 μg/L的OTA混合樣品,樣品于最佳條件通過(guò)nano-MgO荷正電無(wú)機(jī)陶瓷膜,收集OTA吸附處理后的樣品并測(cè)定OTA含量與品質(zhì)變化。

1.3.7 葡萄酒的品質(zhì)測(cè)定

還原糖采用3, 5-二硝基水楊酸法以蒸餾水為空白測(cè)定520 nm下的吸光度,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算含量[13]?？偡硬捎肍olin-Ciocalteu比色法測(cè)定波長(zhǎng)760 nm下的吸光度[14]。采用旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)測(cè)定黏度[15]。采用手持阿貝折光儀法測(cè)定可溶性固形物含量。透光率以蒸餾水作為對(duì)照,測(cè)定波長(zhǎng)為625 nm[16]。色值以蒸餾水為對(duì)照測(cè)定420 nm波長(zhǎng)處的吸光度[17]。

品質(zhì)變化率的計(jì)算如公式(2)所示[18]:

(2)

式中:QR為品質(zhì)變化率;A0為OTA脫除前葡萄汁的品質(zhì)結(jié)果;A1為OTA脫除后葡萄汁的品質(zhì)結(jié)果。

1.3.8 葡萄汁的香氣成分測(cè)定

移取8.00 mL葡萄汁于20.00 mL的頂空瓶中,加入2.56 g NaCl和內(nèi)標(biāo)物(20 μL 40 mg/L的2-辛醇)。葡萄汁在45 ℃下水浴平衡15 min,然后再用固相微萃取(solid-phase micro-extraction,SPME)頭萃取40 min,采用氣相色譜-質(zhì)譜儀測(cè)定香氣成分[19]。采用峰面積歸一化法計(jì)算葡萄汁中不同種類香氣成分的相對(duì)百分含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 分散劑對(duì)nano-MgO荷正電無(wú)機(jī)陶瓷膜制備的影響

納米材料表面的覆蓋度直接受到涂膜液制備的影響,為了增加無(wú)機(jī)陶瓷膜表面的覆蓋度,保證nano-MgO更好的修飾到陶瓷膜內(nèi)部,可通過(guò)加入分散劑來(lái)提高涂膜液的穩(wěn)定懸浮性和分散性[20]。圖2對(duì)比了加入分散劑PEG前后制備的荷正電無(wú)機(jī)陶瓷表面nano-MgO的形態(tài)。未加入PEG時(shí)無(wú)機(jī)陶瓷膜表面nano-MgO的覆蓋度低,無(wú)機(jī)陶瓷基膜大多裸露在外,易于涂膜液沉積的凹陷部位上納米材料的修飾密度高,而其他部位修飾度則大大減少。PEG的加入顯著提高了陶瓷膜表面納米材料的覆蓋度,可以明顯觀察到nano-MgO均勻分布在膜的表面與孔徑內(nèi)。由于無(wú)機(jī)陶瓷膜的荷電性能與nano-MgO的修飾量呈正相關(guān),因此膜表面nano-MgO的修飾度越高,膜的荷電性能越佳;此外,nano-MgO作為OTA的主要結(jié)合位點(diǎn),其固載量越大,吸附OTA的效果越好。由此可見(jiàn),PEG的使用可有效提高無(wú)機(jī)陶瓷膜的修飾度,有助于提升荷電膜對(duì)OTA的吸附性能。

A-不使用PEG;B-使用PEG圖2 PEG使用前后nano-MgO荷正電無(wú)機(jī)陶瓷膜的表面形態(tài)Fig.2 Surface morphology of nano-MgO positively charged inorganic ceramic membranes with or without PEG

2.2 nano-MgO荷正電無(wú)機(jī)陶瓷膜的性能表征

nano-MgO在無(wú)機(jī)陶瓷膜表面的負(fù)載量及分布情況直接影響膜的性能,采用掃描電子顯微鏡觀察無(wú)機(jī)陶瓷膜修飾納米材料前后的表面形態(tài)(圖3),結(jié)果發(fā)現(xiàn)無(wú)機(jī)陶瓷膜的表面平滑且具有孔洞結(jié)構(gòu),表面與孔徑內(nèi)觀察不到顆粒狀的納米nano-MgO附著物(圖3-A)。而nano-MgO荷電膜可以觀察到大量均勻分布的立方體顆粒(圖3-B),意味著nano-MgO荷電涂層修飾在了基膜表面和微孔上。由于nano-MgO具有納米結(jié)構(gòu)使得膜的比表面積顯著增加,膜的吸附能力也因此大大提升。采用透射電子顯微鏡觀察表征nano-MgO的晶體形狀和大小(圖3-C),發(fā)現(xiàn)nano-MgO為大小較為均勻的立方體,平均粒徑約100 nm。nano-MgO無(wú)機(jī)陶瓷膜的荷電性能通過(guò)Zeta電位進(jìn)行表征(圖4)。結(jié)果表明無(wú)機(jī)陶瓷基膜的Zeta電位值為負(fù)值,是電負(fù)性無(wú)機(jī)膜。而涂覆nano-MgO顆粒后,當(dāng)pH<12.8時(shí),荷電膜的Zeta電位均為正值,說(shuō)

A-nano-MgO修飾前表面形態(tài);B-nano-MgO修飾后表面形態(tài); C-nano-MgO晶體形態(tài)圖3 nano-MgO修飾前后無(wú)機(jī)陶瓷膜的表面及晶體形態(tài)Fig.3 Surface morphology and crystal morphology of inorganic ceramic membranes before and after nano-MgO modification

明pH<12.8的范圍內(nèi)nano-MgO表面具有正電荷結(jié)合位點(diǎn),與溶液中的氫離子結(jié)合后帶有正電,改變了無(wú)機(jī)陶瓷基膜的電負(fù)性,可通過(guò)靜電作用吸附帶負(fù)電的物質(zhì)。

圖4 nano-MgO修飾前后無(wú)機(jī)陶瓷膜的Zeta電位Fig.4 Zeta potential of inorganic ceramic membranes before and after nano-MgO modification

2.3 OTA脫除條件的篩選

流速會(huì)改變OTA分子與荷正電膜的相互作用時(shí)間,從而對(duì)膜表面的吸附量產(chǎn)生了影響。圖5-A為蠕動(dòng)泵脫除OTA時(shí)不同流速對(duì)于吸附率影響。當(dāng)OTA溶液流速為47～470 μL/min時(shí),吸附率隨流速的增大而顯著降低。流速為47 μL/min和141 μL/min時(shí),OTA吸附率分別達(dá)到80%與79%,均能達(dá)到良好的脫除效果。但是,流速為47 μL/min時(shí)所需的脫除時(shí)間(12 h)為141 μL/min(3.5 h)的3.4倍。基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果,選擇蠕動(dòng)泵141 μL/min為最佳流速進(jìn)行試驗(yàn)。

pH不僅直接決定了OTA在溶液中的存在狀態(tài),而且影響了nano-MgO無(wú)機(jī)陶瓷膜表面的荷正電能力。針對(duì)不同pH條件的OTA溶液進(jìn)行脫除試驗(yàn),結(jié)果如圖5-B所示。當(dāng)溶液pH值由2增加至5時(shí),吸附率隨pH的增加而增大;pH值為5和9時(shí),吸附率分別為75.4%和76.5%,沒(méi)有顯著性差異;之后吸附率顯著增加至84.3%(pH=11)。雖然當(dāng)pH=11時(shí)脫除效果最佳,但考慮到葡萄汁與葡萄酒多呈弱酸性,因此按照實(shí)際樣品需求,本實(shí)驗(yàn)酸度條件選擇為pH=5。

涂膜液對(duì)膜內(nèi)部的涂覆效果與無(wú)機(jī)陶瓷基膜的質(zhì)量密切相關(guān),且直接影響膜的荷電性能。采用相同直徑、不同質(zhì)量的基膜制備nano-MgO荷正電無(wú)機(jī)陶瓷膜,并測(cè)試其吸附性能(圖5-C)。當(dāng)基膜質(zhì)量為0.5～2.0 g時(shí),吸附率隨膜質(zhì)量的增加而顯著增大。質(zhì)量較大的基膜其表面積也較大,可以提供的nano-MgO修飾位點(diǎn)相應(yīng)也較多,荷正電吸附位點(diǎn)的增加導(dǎo)致OTA的吸附率隨之增大。因此,制備荷電膜時(shí)確定無(wú)機(jī)陶瓷基膜的質(zhì)量為2 g。

無(wú)論物理吸附還是化學(xué)吸附都會(huì)涉及吸熱與放熱過(guò)程,因此溫度是研究吸附效果必須考慮的影響因素之一。鑒于此,在25～45 ℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行OTA的脫除,以此篩選最佳吸附溫度。如圖5-D所示,OTA的吸附率隨溫度的升高而降低,且溫度從35 ℃升高到45 ℃時(shí),吸附率下降尤其顯著。說(shuō)明nano-MgO

A-溶液流速;B-初始pH值;C-基膜質(zhì)量;D-吸附溫度圖5 溶液流速、初始pH值、基膜質(zhì)量和吸附溫度對(duì)OTA吸附率的影響Fig.5 Effects of flow rates, initial pH, dosage of nano-MgO positively charged inorganic ceramic membranes, and adsorption temperature on the adsorption rate of OTA注:不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)(下同)。

無(wú)機(jī)陶瓷膜對(duì)OTA的吸附適宜在低溫進(jìn)行,OTA與荷電膜的相互作用符合放熱過(guò)程。由于高溫不利于OTA吸附,故后續(xù)實(shí)驗(yàn)選擇在25 ℃,即室溫條件下進(jìn)行。

2.4 nano-MgO荷正電無(wú)機(jī)陶瓷膜對(duì)葡萄汁中OTA的脫除

表1 nano-MgO荷正電無(wú)機(jī)陶瓷膜對(duì)葡萄汁中OTA的吸附Table 1 Adsorption of OTA in grape juice by nano-MgO positively charged inorganic ceramic membranes

2.5 nano-MgO荷正電無(wú)機(jī)陶瓷膜對(duì)葡萄汁品質(zhì)的影響

通過(guò)物理截留來(lái)消除真菌毒素往往伴隨著食品的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的損失。為了評(píng)價(jià)nano-MgO荷正電無(wú)機(jī)陶瓷吸附OTA前后葡萄汁品質(zhì)的變化,系統(tǒng)測(cè)定了樣品中還原糖、總酚、可溶性固形物和色值等品質(zhì)指標(biāo)。OTA脫除前后葡萄汁品質(zhì)見(jiàn)表2。紅葡萄汁中的還原糖在荷電膜處理后略有降低,而紫葡萄汁還原糖含量幾乎未受影響。2種葡萄汁中總酚含量處理后均有一定程度的增加,這或許與膜處理時(shí)水分的損失有關(guān)。雖然紅葡萄果汁中的可溶性固形物的含量處理前后無(wú)顯著性變化,但是紫葡萄果汁降低了14.6%?？扇苄怨绦挝锱c黏度的變化趨勢(shì)一致,如可溶性固形物含量降低,黏度值同樣降低。另一方面,黏度多與糖類物質(zhì)的含量相關(guān),糖的增多不利于保持果膠分子間結(jié)構(gòu),果汁黏度也會(huì)隨之增加[23]。因此,隨著可溶性固形物與還原糖變化,葡萄汁的黏度也隨之改變。處理后紫葡萄汁的透光率增加了35.18%,而紅葡萄汁的變化小于紫葡萄汁。紫葡萄汁顏色較深,處理前后色值雖然無(wú)顯著性差異,但其數(shù)值增加了16.24%,變化相對(duì)紅葡萄汁(4.84%)也較大,變的更加澄清,這可能與膜本身對(duì)大分子化合物(如多糖等)的物理截留有關(guān)。

2.6 nano-MgO荷正電無(wú)機(jī)陶瓷膜對(duì)葡萄汁香氣的影響

葡萄汁具有不同于其他果汁的特殊的香氣,對(duì)nano-MgO荷正電無(wú)機(jī)陶瓷膜處理前后葡萄汁的香氣變化進(jìn)行評(píng)價(jià),可以進(jìn)一步評(píng)價(jià)荷電膜的實(shí)用性。如表3所示,nano-MgO荷正電無(wú)機(jī)陶瓷膜處理對(duì)紅葡萄汁和紫葡萄汁中香氣化合物的種類沒(méi)有產(chǎn)生影響,香氣物質(zhì)種類分別為36和39種,其中醇類、醛類和酯類化合物所占比例比較高。雖然處理前后香氣物質(zhì)的種類數(shù)量沒(méi)有發(fā)生變化,然而香氣物質(zhì)的相對(duì)含量發(fā)生了變化(圖6)。紫葡萄汁中除酸類外其他化合物相對(duì)含量均發(fā)生了降低,酯類與醇類分別降低了2.2%與1.3%,其他化合物相對(duì)含量的變化更小。紫葡萄汁風(fēng)味化合物的整體水平僅有小幅降低,整體風(fēng)味得以保持,說(shuō)明荷電膜對(duì)紫葡萄汁香氣成分的影響較小。而紅葡萄汁中酯類相對(duì)含量明顯下降(58.6%),醇類則增加了近一倍,其他化合物相對(duì)含量的改變相比酯類與醇類較小。葡萄汁的果香味主要來(lái)源之一為酯類物質(zhì),但是酯類化合物長(zhǎng)時(shí)間接觸氧氣會(huì)加速其水解,使得酯類物質(zhì)含量降低[24]。雖然酯類香氣成分有一定的損失,但是其他成分相對(duì)含量的增加有助于彌補(bǔ)整體風(fēng)味。

表2 nano-MgO荷正電無(wú)機(jī)陶瓷膜吸附處理前后葡萄汁的品質(zhì)變化Table 2 Nutrient changes of grape juice before and after adsorption treatment with nano-MgO positively charged inorganic ceramic membranes

表3 nano-MgO荷正電無(wú)機(jī)陶瓷膜吸附處理前后 葡萄汁的香氣物質(zhì)數(shù)量的變化 單位:種

A-紅葡萄汁;B-紫葡萄汁圖6 nano-MgO荷正電無(wú)機(jī)陶瓷膜對(duì)紅葡萄汁和紫葡萄汁 香氣成分相對(duì)含量的影響Fig.6 Effect of nano-MgO positively charged inorganic diatomite ceramic membranes on relative contents of aroma substances of red grape juice and purple grape juice

3 結(jié)論

本文采用浸漬-熱分解法制備了nano-MgO荷正電無(wú)機(jī)陶瓷膜,并對(duì)材料的表面荷電與晶體形態(tài)等進(jìn)行表征,考察了該材料對(duì)葡萄汁中OTA的吸附能力及對(duì)其品質(zhì)的影響。結(jié)果表明nano-MgO呈立方體結(jié)構(gòu)并較好的附著在陶瓷膜的表面與孔徑內(nèi),分散劑的使用可有效提高荷正電膜表面納米材料的修飾密度與比表面積。當(dāng)蠕動(dòng)泵流速為141 μL/min,無(wú)機(jī)陶瓷基膜質(zhì)量為2.0 g,溶液溫度為25 ℃,溶液pH=5時(shí)OTA的脫除效果最佳。該材料對(duì)葡萄汁中OTA的脫除率高于91.57%,且葡萄汁中總酚、還原糖、色值和風(fēng)味物質(zhì)等整體品質(zhì)得以保留。nano-MgO荷正電無(wú)機(jī)陶瓷膜提供了一種可以靜電吸附葡萄汁中OTA的新方法,通過(guò)改變荷電納米材料的種類與性質(zhì),該材料可推廣至其他真菌毒素與農(nóng)殘的去除。