近日，大连工业大学食品学院、海洋食品加工与安全控制全国重点实验室、国家海洋食品工程技术研究中心2022级硕士研究生王恩泽同学在TOP期刊Chemical Engineering Journal (Q1, IF: 13.3)发表题为“Engineered ε-Polylysine hydrochloride aerogel with tailored hierarchical structure and affinity sites for efficient iodide removal from concentrated algae juice”的研究性论文，启航教授为通讯作者，2022级硕士研究生王恩泽为第一作者。该研究得到了“十四五”国家重点研发计划项目(2023YFD2100601)、辽宁省“兴辽英才计划”领军人才项目(XLYC2202029)、辽宁省应用基础研究计划(2022JH2/101300138)、辽宁省教育厅基本科研项目重点攻关项目(LJKZZ20220065)的资助。
全文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.156818
背景简介
随着海洋技术的不断发展，人们对水产品的关注度也在不断提高，海藻已经成为人们感兴趣的原材料之一。海藻是维生素、多糖、膳食纤维、多不饱和脂肪酸、生物活性代谢物、蛋白质、必需微量元素的丰富来源，对人体健康有很大的益处。碘作为海藻中的一种基本元素，是产生甲状腺素和三碘甲状腺原氨酸所必需的，对于人体的正常生长、发育以及代谢调节起着至关重要的作用。然而，碘过量摄入可能导致人体产生甲状腺功能障碍，以及甲状腺功能减退等一系列病症。因此，针对目前海藻中碘大量富集的问题，寻求一种有效的手段对碘进行脱除从而有效降低海藻中的碘含量，是如今亟待解决的问题。
成果简介
碘在海藻中的大量富集使得人们在食用海藻的过程中碘摄入量远远超过人体碘的耐受上限摄入量，从而对人体健康造成危害。在海藻组织中，碘离子（I⁻）是碘的主要存在形式。本研究通过匀浆等操作制备了脱胶与未脱胶的海藻浓缩汁，通过ε-聚赖氨酸盐酸盐富含的氨基与戊二醛具备的醛基交联形成稳定的席夫碱结构制备了一种新型的ε-聚赖氨酸盐酸盐气凝胶，在KI溶液中初步评估了吸附碘的可行性，进而对海藻浓缩汁中的碘进行脱除。在KI溶液中，当吸附剂用量为1.0 g L-1，pH为3-9时，吸附剂对于I⁻的吸附率基本超过90 %。吸附剂对I⁻表现出了优异的吸附能力，达到1.5684 ± 0.0559 mmol/g。通过XRD、FT-IR、TGA、SEM、EDS、BET等对吸附剂进行了表征，并测定了不同的吸附剂用量、pH、竞争性阴离子、循环次数对于吸附剂实际吸附I⁻的能力。动力学模型以及热力学模型被用来评估实际的吸附过程，实验结果表明吸附剂吸附I⁻的过程符合Pseudo-second-order以及Langmuir模型。通过热力学参数可知，吸附过程以物理吸附为主。XPS与分子对接进一步表明了吸附剂吸附I⁻的机制，吸附剂中大量的-NH₃⁺能够通过静电相互作用与I⁻结合。因此，吸附剂对I⁻的有效吸附与物理吸附和化学吸附的协同作用有关。此外，吸附材料首次通过吸附法去除脱胶与未脱胶海藻浓缩汁中的I⁻，吸附率分别为36.27 ± 0.01 %以及16.27 ± 0.01 %。该研究介绍了一种新型的ε-聚赖氨酸盐酸盐气凝胶，对于碘能够进行有效脱除，为开发低碘海藻产品提供理论依据。
图1 (a) PL、PL-GA、I-PL-GA的XRD图谱；(b) PL、PL-GA、I-PL-GA的FT-IR图谱；(c) PL、PL-GA的TGA图谱。
图2 (a) PL-GA和(b) I-PL-GA的SEM图谱；(c)、(e) PL-GA和(d)、(f) I-PL-GA的EDS图谱。
图3 (a) 吸附剂用量、(b) pH、(c) 竞争阴离子、(d)循环次数对PL-GA吸附I⁻的影响。
第一作者简介
王恩泽，大连工业大学食品学院、海洋食品加工与安全控制全国重点实验室、国家海洋工程技术研究中心2022级硕士研究生，指导教师启航教授。主要从事研究领域：藻类食品中碘的脱除及加工。
通讯作者简介
启航，博士，大连工业大学食品学院教授、博士生导师，现任大连工业大学食品学院食品科学与工程系主任，兼任第三届辽宁省食品科学技术学会执行秘书长，全国食品工业标准化技术委员会第五届罐头分技术委员会委员，中国食品科学技术学会休闲食品加工技术分会第二届理事会理事。入选教育部“人才奖励计划”青年学者；辽宁省“兴辽英才计划“领军人才；辽宁省“百千万人才工程”百层次，辽宁省“兴辽英才计划”青年拔尖人才，大连市杰出青年科技人才，大连市政府特殊津贴。主要从事水产品加工贮藏技术；藻类资源综合开发利用的教学和科研工作，主持国家自然科学基金项目、国家重点研发计划项目等科研项目10余项。获辽宁省科技进步一等奖2项（第一、第四完成人）；以第一发明人申请国家专利35项，授权18项；以第一或通讯作者发表SCI论文50余篇。
【End】
图文/王恩泽 启航
排版/刘双
责编/赵几融
审核/温成荣
