甜菜干粕果胶提取及其Hg(Ⅱ)吸附性质研究

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以甜菜干粕为原料,硫酸为提取液,用传统水浴法和微波辅助法分别对果胶进行提取。在传统水浴法提取中,考察了变量(硫酸浓度、提取时间、提取温度以及料液比)对果胶产率的影响,并利用响应面法进行工艺优化;在微波辅助法提取果胶过程中,考察提取条件(硫酸浓度、微波提取时间和功率以及料液比)对果胶产率的影响,并利用响应面法进行工艺优化,同时测定微波辅助法提取产物的分子量和酯化度,并利用响应面法研究两者与提取条件之间的关系。最后,对甜菜干粕果胶对Hg(II)的吸附性能进行研究,同时考察了吸附时间、温度、体系初始pH值以及Hg(II)的初始浓度对吸附量的影响,并拟合Langmiur和Freundlich等温吸附模型。  (1)传统水浴提取实验表明:果胶产率随着硫酸浓度和料液比的增大呈先增大后减小趋势,随温度的升高和提取时间的延长而逐渐增大,提取时间、提取温度、硫酸浓度以及料液比的最佳提取条件分别为120min、100℃、0.0246(wt%)以及1:15。经响应面分析以及实验结果的方差分析得出,提取温度、硫酸浓度以及料液比对果胶产率影响显著。经响应面优化得果胶提取的最优条件是:提取时间为112.14min,硫酸浓度为0.0168(wt%),料液比为15.42,提取温度是87.11oC。在硫酸浓度为0.0168(wt%),提取时间为112min,提取温度是87oC,料液比为1:15条件下,进行三组平行试验,平均产率达到30.2%。  (2)微波辅助法提取果胶实验表明,果胶产率随着微波功率的增大以及提取时间的延长而逐渐的增大。当微波功率为250W,提取时间为4min时,果胶产率分别趋于平衡。由响应面和实验结果方差分析得到,四个单因素对果胶产率影响均显著。经响应面优化,得到微波辅助法提取果胶的最佳工艺条件如下:pH值1.00,微波功率244.26W,微波时间2.74min,料液比1:19.98。与传统酸水解法相比,微波辅助提取法的产率虽然没有明显的提高,但是时间明显缩短,提取能耗也相应降低。  (3)利用粘度法和红外法分别测定果胶的分子量和酯化度,经响应面分析得:果胶分子量随着提取时间的延长以及提取功率的增大先增大后减小,随着硫酸pH值的增大而减小,只有酸浓度对果胶分子量影响显著;果胶酯化度随着提取时间的延长、微波功率的增大、酸pH值的减小而逐渐增大。  (4)果胶对Hg(II)的吸附属于快速吸附,在10min时即趋于平衡,40min时达到平衡。果胶对Hg(II)的吸附量随着pH值的升高先升高后达到平衡,体系的温度对吸附量的影响较小;果胶对Hg(II)的吸附量随着初始Hg(II)的浓度升高而逐渐变大,吸收率逐渐降低;果胶对Hg(II)的吸附更符合Langmiur等温吸附模型,相关系数达0.9865。
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