壳聚糖及羧甲基壳聚糖对螺蛳体内铅镉的脱除

王贤波，余霞奎，刘军波，李锋

(杭州市农业科学研究院 实验中心，浙江 杭州 310024)

螺蛳是江南水乡广泛分布的水生生物，由于其味道鲜美、营养丰富而深受江浙一带消费者的喜爱。但是螺蛳是底栖的软体动物，从河流、池塘等岸边的底泥、沉积物和水生植物中摄入食物，易被生长环境污染。重金属由于其高毒性、持久性及生物富集性而备受关注[1]，其污染已成为我国最重要的环境问题之一[2]。随着我国经济的快速发展，工农业带来大量的污染物流入江河、湖泊，污染物中的有毒有害重金属如铅、镉等就会在生物体内富集。袁维佳等[3]研究了螺蛳对重金属元素的富集作用，发现螺蛳对锌和铜的富集可达到数十万倍，对铬的富集达数万倍，对镉和铅的富集达到近万倍。食用重金属污染的螺蛳会对人类健康形成潜在威胁。

孙继鹏等[4]研究了壳寡糖钙、壳寡糖镁对栉孔扇贝体内镉的脱除，发现壳寡糖钙、壳寡糖镁对栉孔扇贝体内镉均有一定脱除作用。目前，如何脱除鲜活螺蛳体内重金属的研究尚无报道。本研究在建立螺蛳铅、镉污染模型基础上，进行壳聚糖及羧甲基壳聚糖对鲜活螺蛳体内铅、镉的脱除影响研究，旨在寻找一种有效脱除螺蛳体内铅、镉的方法。

1 材料与方法

1.1 材料

选择个体大小相当的螺蛳样本，采自杭州市袁浦镇。硝酸(微电子化学级，赛默飞世尔科技公司)；超纯水；铅标准溶液(1 000 μg·mL-1，国家标准物质中心)；镉标准溶液(1 000 μg·mL-1，国家标准物质中心)；壳聚糖、羧甲基壳聚糖(中黏度，200～400 mPa·s,美国麦克林公司)。

电感耦合等离子体质谱仪，美国热电公司；微波消解仪，美国CEM公司；恒温加热赶酸仪，上海博通化学科技有限公司。养殖箱配备充氧设备，所有玻璃仪器均用20%硝酸溶液浸泡24 h以上，用超纯水冲洗干净，烘干备用。

1.2 方法

1.2.1 螺蛳对铅、镉的富集作用

购买鲜活螺蛳，试验前用清水洗净。试验在养殖箱中进行，铅、镉暴露试验各分为4个处理组，即对照组和低(0.1 mg·L-1)、中(0.2 mg·L-1)、高(0.5 mg·L-1)浓度暴露组。每个水箱中加入20 L含有不同重金属浓度的水，放入3 kg螺蛳，在自然光照和室温下进行重金属的富集试验。试验采用半静态的方法，即每天更换1次相同浓度的水，以保持水中重金属浓度恒定，同时用增氧机连续充氧，以保持试验期间水中溶解氧充足。为避免残饵和粪便对重金属吸附的影响，试验期间不喂食。试验期间，各处理每2 d取螺蛳若干，清水冲净，剥壳取肉，匀浆后备用。

1.2.2 壳聚糖及羧甲基壳聚糖对螺蛳体内铅、镉的脱除

选取污染8 d的螺蛳作为供试样品。随机分组，每组1 kg螺蛳，每养殖箱添加20 L清水，除清水对照组外，每养殖箱中分别加入2 g壳聚糖、2 g羧甲基壳聚糖。试验期自然光照，室温下进行充氧不投饵养殖，每天换1次同种浓度的试验水，以保持水体浓度恒定。从脱除试验的第0天开始取样，每2 d采样1次，每组各取螺蛳若干，取肉待测。

1.3 样品检测

取0.5 g匀浆试样于消解罐中，加入5 mL硝酸和1 mL过氧化氢，盖好安全阀后将消解罐放入微波消解仪中消解。将消解完全的消化液120 ℃赶酸至氮氧化物散尽，冷却并转移到25 mL容量瓶中，用超纯水少量、多次洗涤罐身和罐盖，合并洗液于容量瓶中，定容，混匀备用。处理后样品通过电感耦合等离子体质谱仪测定其中铅、镉含量。

1.4 数据处理

数据结果用SPSS 17.0处理。

2 结果与分析

2.1 螺蛳对铅、镉的富集作用

铅在螺蛳体内蓄积量随暴露时间延长而逐渐增加，之后略有下降(图1)。螺丝体内铅含量随着暴露浓度的增大而增加，中、低浓度暴露组增加相对较慢。在试验第8天，高浓度暴露组螺蛳体内铅的浓度达最大值1.30 mg·kg-1；在试验第10天，中、低浓度暴露组螺蛳体内铅的浓度达最大值0.38、0.42 mg·kg-1。

镉在螺蛳体内富集作用与铅类似，不仅随暴露时间延长蓄积量逐渐增加，而且随暴露浓度的增加蓄积量明显增加(图2)。在3个暴露浓度梯度下，试验期螺蛳体内镉的最大浓度分别为0.62、0.76、1.58 mg·kg-1。

图1 螺蛳体内铅的富集效应

图2 螺蛳体内镉的富集效应

2.2 壳聚糖及羧甲基壳聚糖对螺蛳体内铅、镉的脱除效果

如图3所示，各试验组螺蛳体内铅、镉含量均呈现逐渐下降态势。壳聚糖处理组螺蛳体内铅、镉含量在第8天、第10天分别降为0.38、0.44 mg·kg-1，浓度均降低75.0%，已满足食品中污染物限量标准(铅、镉限量为0.5 mg·kg-1)。羧甲基壳聚糖处理组螺蛳体内铅、镉含量在第6天分别为0.27、0.32 mg·kg-1，浓度分别降低82.2%、81.8%，已满足食品中污染物限量标准。羧甲基壳聚糖对螺蛳体内铅、镉的消除效果比壳聚糖好。

图3 壳聚糖及羧甲基壳聚糖对螺蛳体内铅、镉的脱除效果

3 讨论

铅、镉在螺蛳体内的富集具有时间效应和剂量效应，壳聚糖及羧甲基壳聚糖对螺蛳体内的铅、镉具有一定的消除作用。壳聚糖是甲壳素脱乙酰基的产物，其分子中存在—NH2和—OH等2种活性基团，可与金属离子发生络合，降低重金属离子的浓度，进而减少重金属离子对水生生物的危害。羧甲基壳聚糖是壳聚糖羧甲基改性的产物，其分子中除了—NH2和—OH的存在，还引入了—COOH功能团，更增强了对金属离子的络合能力。在实际生产中，可利用壳聚糖及羧甲基壳聚糖对重金属离子的吸附作用，减少螺蛳体内的重金属含量。