一种吸附土霉异味的吸附剂制备及其在吸附和降低淡水鱼体内土霉异味的应用

摘要

本发明提供一种吸附土霉异味的吸附剂及在吸附和降低淡水鱼体内土霉异味的应用，具体包括陶粒固定化环糊精或其衍生物、陶粒固定改性石墨烯、膨润土固定化环糊精或其衍生物、沸石固定淀粉或其衍生物、聚氨酯复合填料的制备。含土霉异味的淡水鱼捕获后，将陶粒固定化环糊精及其衍生物，陶粒固定改性石墨烯，膨润土固定化环糊精，沸石固定淀粉及其衍生物中的一种或多种混合后用塑料网固定在养殖池或者运输车的底部；养殖池或者水箱的水体中加入环糊精或其衍生物、多孔淀粉或其衍生物或者壳聚糖；在上述步骤中用潜水泵喷水可以加速清除淡水鱼体内土霉异味。

说明书

技术领域

本发明涉及养殖和环境领域，具体为湖泊、水库或者精养池中淡水鱼体内土霉异味吸附和降低的方法，土霉异味主要由浮游植物或者/和放线菌产生。

背景技术

我国淡水鱼产量居世界首位。2015年我国淡水捕捞鱼类占168.30万吨，比上年增长0.57%；淡水养殖鱼类占2715.01万吨，比上年增长4.30%（中国渔业统计年鉴, 2016）。随着物质生活水平的不断提高，人民对包括水产品在内的众多食品的风味也提出了更高的要求。味道是水产品的一个重要感官评定要素，它从某些方面反映了水产品的品质。构成水产品腥味的物质种类多样，且往往是多种挥发性物质共同作用的结果，主要有醛类、醇类、酮类、萜烯衍生物以及少量的呋喃、硫醚、胺类等，如：反，顺-2,6-壬二烯醛、3,6-壬二烯醇、丁醛、己醛、反-4-庚醛、1-戊烯-3-酮、顺-3-己醇、六羟基吡啶、三甲胺等。研究表明，一般情况下，高脂肪含量鱼类比低脂肪鱼类含有更多的腥味物质，鱼皮和内脏比鱼肉中含有的腥味物质多。

土霉味不同于鱼腥味，主要由浮游植物或者/和放线菌产生，包括二甲基萘烷醇、2-甲基异莰醇、2-异丙基-3-甲氧基吡嗪、2-异丁基-3-甲氧基吡嗪等物质，其中二甲基萘烷醇和2-甲基异莰醇最为常见。据报道，二甲基萘烷醇和2-甲基异莰醇主要通过鳃或者皮肤进入鱼体内（Thaysen and Pentelow, 1936; Howgate, 2004），易在脂质丰富的鱼组织中累积，人的嗅觉对这两种物质极为敏感，水产品带有土霉异味降低其品质影响销售。在中国水产经济动物中，在鳗鱼、鲈鱼、对虾、鲤鱼、鲢鱼、罗非鱼等养殖过程中都存在土霉异味（殷守仁, 2003）。

目前关于淡水鱼感染土霉异味后的吸附和清除文献报道不多，付湘晋等（2010）比较了水洗法、红茶末浸泡法、酸碱法和酵母发酵法脱除鲢鱼肉糜中土霉味物质的效果，碱法效果最好，大部分土霉味物质被脱除，但是此方法是将鱼杀死后解剖，不能在活体中吸附和清除。其次，徐立蒲等（2010）提出通过物理方法、化学方法和生物方法等控制水中土霉异味来减少鱼肉中土霉异味，内容广而泛。

综上所述，目前在鱼为活体过程中淡水鱼体内的土霉异味的吸附和降低方法报道较少，因此探索有效的淡水鱼体内土霉异味降低和掩盖方法非常必要，而且有一定的应用前景。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种土霉异味吸附剂制备及其在淡水鱼体内土霉味吸附和降低的应用方法。当湖泊、水库或者精养池中由于藻类水华爆发，或者放线菌产生的土霉味物质，这些物质进入鱼体内使鱼肉感染土霉味。把这些鱼捕获后集中在养殖池（水箱、槽罐车）养殖6-48小时（污染物浓度与养殖时间成正比），加入陶粒固定化环糊精或其衍生物、陶粒固定改性石墨烯、膨润土固定化环糊精或其衍生物、沸石固定淀粉或其衍生物，聚氨酯填料固定化环糊精或其衍生物、淀粉或其衍生物、碳纳米管以及在水体中添加一些吸附剂。使用时，陶粒固定化环糊精或其衍生物、陶粒固定改性石墨烯、膨润土固定化环糊精或其衍生物、沸石固定淀粉或其衍生物等在水箱（养殖池、槽罐车）底部，聚氨酯填料固定化淀粉或其衍生物、环糊精或其衍生物或者碳纳米管固定在水面。加入少量环糊精或其衍生物、多孔淀粉或其衍生物和壳聚糖。换水后加入相同量的少量环糊精或其衍生物、多孔淀粉或其衍生物和壳聚糖。潜水泵喷头朝上，让水流往上翻滚，水量0.1-0.6 t/min。

所述的土霉异味由浮游植物或/和放线菌产生的包括二甲基萘烷醇、2-甲基异莰醇、2-异丙基-3-甲氧基吡嗪、2-异丁基-3-甲氧基吡嗪等其中一种或者几种混合物质。

所述的淡水鱼包括湖泊、水库或者精养池中养殖或者天然生长的草鱼、青鱼、鲢、鳙、鲤鱼、鲫、鳊、鲌、罗非鱼、鲶、黄颡鱼、鲈鱼、鮰鱼和鳜鱼等。

所述的环糊精及其衍生物，包括α-环糊精、β-环糊精、γ-环糊精、羟丙基-β-环糊精，二甲基--β-环糊精，三甲基-β-环糊精等。所述的淀粉及其衍生物，包括多孔淀粉、阳离子淀粉、辛烯基琥珀酸淀粉等。

本发明所述的土霉异味的吸附剂，包括陶粒固定化环糊精或其衍生物、陶粒固定改性石墨烯、膨润土固定化环糊精或其衍生物、沸石固定淀粉或其衍生物中的一种或多种。

该土霉异味的吸附剂还包括环糊精或者碳纳米管、聚氨酯复合填料。

所述的陶粒固定化环糊精或其衍生物是将环糊精或其衍生物经糊化后加入乳化剂、陶粒后搅拌水洗烘干所得；

所述的乳化剂包括二聚甘油、脂肪酸酯、双甘油聚丙二醇醚、硬脂酸聚氧乙烯酯、丙二醇脂肪酸酯中的任意一种；所述的陶粒固定化环糊精或其衍生物中，环糊精衍生物包括α-环糊精、β-环糊精、γ-环糊精、羟丙基-β-环糊精，二甲基-β-环糊精或三甲基-β-环糊精，以上化合物均为食品级；环糊精或其衍生物、乳化剂、陶粒的反应质量比为 25-250 ：12-90 ：400-2000，环糊精或其衍生物在陶粒上的负载量为24-64 g/kg。

所述的陶粒固定改性石墨烯包括氧化石墨烯及活化后的陶粒，搅拌水洗烘干，其中石墨烯或者氧化石墨烯与活化后的陶粒质量比为4-30 ：500-1000，石墨烯或者氧化石墨烯在陶粒中负载量为1.8-10.5 g/kg。

所述的膨润土固定化环糊精或其衍生物是将环糊精或其衍生物经糊化后加入乳化剂、膨润土后搅拌水洗烘干所得，所述的乳化剂包括二聚甘油、脂肪酸酯、双甘油聚丙二醇醚、硬脂酸聚氧乙烯酯、丙二醇脂肪酸酯中的任意一种；环糊精或其衍生物、乳化剂、膨润土的质量比为20-200 ：10-100 ：500-1000，环糊精或其衍生物在膨润土中负载量为10-50g/kg。

所述的沸石固定淀粉或其衍生物是将淀粉及其衍生物经表面活化后加入乳化剂、沸石搅拌水洗烘干所得，所述的乳化剂包括二聚甘油、脂肪酸酯、双甘油聚丙二醇醚、硬脂酸聚氧乙烯酯、丙二醇脂肪酸酯中的任意一种；所述的表面活性包括琥珀酸酯磺酸钠、葡萄糖苷等，淀粉或其衍生物、乳化剂、沸石的质量比为20-250 ：5-80 ：500-1000；淀粉或其衍生物负载量为40-130 g/kg。

聚氨酯复合填料的原料包括淀粉或其衍生物、环糊精或其衍生物或碳纳米管或者壳聚糖的一种或者几种，壳聚糖及聚氨酯填料，其中淀粉或其衍生物、环糊精或其衍生物或碳纳米管和壳聚糖的一种或者几种与聚氨酯填料的质量比为40-250：500-1000；淀粉或其衍生物、环糊精或其衍生物或碳纳米管或壳聚糖负载量为45-275 g/kg。

所述的陶粒固定化环糊精或其衍生物、陶粒固定改性石墨烯、膨润土固定化环糊精或其衍生物、沸石固定淀粉或其衍生物、聚氨酯复合填料等材料制备，包括以下内容：

陶粒固定化环糊精或其衍生物的制备，将25-250 g环糊精或其衍生物溶解在质量浓度为250-1000 mL 1-3 %氢氧化钠溶液中，水浴60℃，加入12-90 g乳化剂，搅拌10 min，再超声10-30min，加入已经洗净干燥好的400-2000g陶粒，超声10-30min，取出洗涤至中性干燥，即得到陶粒固定化环糊精及其衍生物。

陶粒固定改性石墨烯的制备，质量浓度为5-10%硫酸溶液浸泡陶粒1-2h，取出后漂洗至中性；将4-30 g石墨烯逐滴加入200-1000 mL 98%的浓硫酸，搅拌10 min，在冰浴下加入0.4-3.0 g高锰酸钾固体，制得氧化石墨烯；将氧化石墨烯加入活化后的500-1000g陶粒超声60-180 min，取出洗涤至中性，常温干燥，即制得陶粒固定改性石墨烯。

膨润土固定化环糊精或其衍生物的制备，质量浓度为5-10%硫酸溶液浸泡膨润土1-2h，取出后漂洗使pH值为7，将20-200 g环糊精或其衍生物溶解在200-500 mL 1-3 %氢氧化钠溶液中，水浴60℃，加入10-100 g乳化剂，搅拌10 min，再超声10-30min，加入已经洗净干燥好的500-1000g膨润土，超声10-30min，取出洗涤至中性，干燥即制得膨润土固定化环糊精或其衍生物，使用前用无纺布袋装好。

沸石固定淀粉或其衍生物的制备，沸石使用质量浓度为5-10%硫酸溶液浸泡，取出后漂洗使pH值为7，将20-250 g淀粉及其衍生物溶解在200-1000 mL 1-5 %琥珀酸酯磺酸钠或者葡萄糖苷溶液中，水浴40℃，加入5-80 g乳化剂，搅拌30 min，加入已经洗净干燥好的500-1000g沸石，超声30-60 min，取出洗涤至中性，干燥即制得沸石固定淀粉或其衍生物。

聚氨酯复合填料的制备，将80-500 g淀粉或其衍生物、环糊精或其衍生物、碳纳米管的一种或者几种分散在500-2000 mL 5-10%壳聚糖溶液中，再放入块状或者片状100-250g聚氨酯填料（厚度为1-5cm均可，最佳厚度为2-3 cm），使其完全浸没在上述溶液中，超声20-60min，取出洗涤，常温干燥，即制得聚氨酯复合填料。

所述的环糊精或其衍生物，包括α-环糊精、β-环糊精、γ-环糊精、羟丙基-β-环糊精，二甲基--β-环糊精或三甲基-β-环糊精，以上化合物均为食品级。

所述的淀粉或其衍生物，包括多孔淀粉、琥珀酸多孔淀粉酯、聚乙烯醇多孔变性淀粉、羧甲基多孔复合变性淀粉、十二烷基硬脂酸多孔淀粉酯、交联多孔淀粉等，以上化合物均为食品级。

所述的乳化剂包括二聚甘油和脂肪酸酯、双甘油聚丙二醇醚、硬脂酸聚氧乙烯酯和丙二醇脂肪酸酯等。

本发明所述的土霉异味的吸附剂在吸附淡水鱼体内土霉异味味的应用，具体步骤如下：

将上述材料在养殖池（水箱、槽罐车）中分为上下层分别固定。

下层为陶粒固定化环糊精或其衍生物（投加量0-4500 g/m³）、陶粒固定改性石墨烯（投加量0-3600 g/m³）、膨润土固定化环糊精或其衍生物（投加量0-1000 g/m³，使用前用无纺布装好）、沸石固定淀粉或其衍生物（投加量0-4500 g /m³）中一种或者几种，以上吸附剂总量为2000-6000>

上层为聚氨酯填料固定化淀粉及其衍生物、环糊精、碳纳米管、壳聚糖等材料中一种或者几种（投加量250-1570 g/m³），养殖池顶部所添加的吸附剂聚氨酯复合填料（厚2-3cm），其中聚氨酯复合填料中的环糊精（0-80>2（即每平方米水平铺设聚氨酯复合填料40-500g）。

体内含土霉异味的淡水鱼捕获集中在养殖池养殖6-48小时，加入30-150 g/m³的陶粒固定化环糊精或其衍生物、陶粒固定改性石墨烯、膨润土固定化环糊精或其衍生物、沸石固定淀粉或其衍生物中一种或者几种用塑料网固定在养殖池底部；聚氨酯复合填料、环糊精、碳纳米管以及壳聚糖一种或者几种，在养殖水体中添加含环糊精或其衍生物、多孔淀粉或其衍生物的壳聚糖溶液，换水的同时补充相同质量的含环糊精或其衍生物、多孔淀粉或其衍生物的壳聚糖溶液；养殖池底部放置有潜水泵补充空气，在活鱼长途运输途中，在水箱里加入上述物质和量来吸附和清除活鱼中土霉异味。

根据水池面积大小，放置1-2个潜水泵，喷头朝上，让水流往上翻滚，水量0.1-0.6t/min。

所述的淡水鱼包括湖泊、水库或者精养池中养殖或者天然生长的草鱼、青鱼、鲢、鳙、鲤鱼、鲫、鳊、鲌、罗非鱼、鲶、黄颡鱼、鲈鱼、鮰鱼和鳜鱼。

采用本发明的技术方案，可以使淡水鱼体内土霉味去除或者减轻，具有以下优点：

1.本发明原理是土霉味物质是脂溶性物质，可以利用石墨烯、环糊精和沸石等吸附剂将这些脂溶性物质吸附和降低，吸附分别为在水面和水体的下半部同时进行；同时，通过换水加快土霉味物质在鱼体内代谢。

2. 固体吸附剂均可以重复利用，价格便宜。固体吸附剂用塑料网固定，不使用时候风干，吸附剂可以重复利用。

3. 提高淡水鱼经济价值。在安全食用的前提下，可以使淡水鱼体内的一定浓度的土霉味物质降低至不被人感知，增加渔民的收入。

具体实施方式

实施例1

陶粒固定化环糊精或其衍生物的制备：将40 gβ-环糊精溶解在250 mL质量浓度为1 %氢氧化钠溶液中，水浴60℃，加入15 g丙二醇脂肪酸酯，搅拌10 min，再超声30min，加入已经洗净干燥好的500g陶粒，超声10-30min，取出洗涤至中性干燥，即得到陶粒固定化β-环糊精。

陶粒固定改性石墨烯的制备：质量浓度为5%硫酸溶液浸泡陶粒1h，取出后漂洗至中性；将5 g石墨烯逐滴加入200 mL 98%的浓硫酸，搅拌10 min，在冰浴下加入0.5g高锰酸钾固体，制得氧化石墨烯；将氧化石墨烯加入活化后的1000g陶粒超声60 min，取出洗涤至中性，常温干燥，即制得陶粒固定氧化石墨烯。

聚氨酯复合填料的制备：将200 gβ-环糊精分散在1000 mL 10%壳聚糖溶液中，再放入块状或者片状200g聚氨酯填料（厚度为2 cm），使其完全浸没在上述溶液中，超声30min，取出洗涤，常温干燥，即制得聚氨酯复合填料。

在某精养池中打捞起来的鲢暂时存放在水池中，检测其中3条鲢鱼（2250±100g）体内2-甲基异莰醇的平均含量为2.57μg /kg，水池中水的体积48 m³。捕获后鲫鱼集中在水池中养殖24小时，在塑料笼中放入上述陶粒固定化β-环糊精（每立方米水质量为3.5>2。加入15g/m^{3>β-环糊精和20g/m3多孔淀粉。潜水泵喷头朝上，让水流往上翻滚，流速200L/min。第12小时换水1次，换水20%，换水后加入一定量的β-环糊精和多孔淀粉，使其浓度保持不变。放置2个潜水泵，喷头朝上，让水流往上翻滚，水量0.5>}

实施例2

陶粒固定化环糊精或其衍生物的制备：将环70 g羟丙基-β-环糊精溶解在质量浓度为150 mL 1%氢氧化钠溶液中，水浴60℃，加入36 g双甘油聚丙二醇醚，搅拌10 min，再超声30min，加入已经洗净干燥好的1200g陶粒，超声30min，取出洗涤至中性干燥，即得到陶粒固定化羟丙基-β-环糊精。

沸石固定淀粉或其衍生物的制备：沸石使用质量浓度为6 %硫酸溶液浸泡，取出后漂洗使pH值为7，将60 g羧甲基多孔复合变性淀粉溶解在500 mL 5 %葡萄糖苷溶液中，水浴40℃，加入20 g丙二醇脂肪酸酯，搅拌30 min，加入已经洗净干燥好的1000 g沸石，超声45min，取出洗涤至中性，干燥即制得沸石固定羧甲基多孔复合变性淀粉。

聚氨酯复合填料的制备：将150g羧甲基多孔复合变性淀粉、20g碳纳米管混合分散在1000 mL 6 %壳聚糖溶液中，再放入片状200 g聚氨酯填料（厚度为2cm），使其完全浸没在上述溶液中，超声60min，取出洗涤，常温干燥，即制得聚氨酯复合填料。

在某养殖场将打捞起来的团头鲂和鲫鱼混合暂时存放在水池中养殖48小时，团头鲂（600±50g）和鲫鱼（500±50g）体内均含有2-甲基异莰醇和二甲基萘烷醇，团头鲂体内其平均含量分别为1.52μg/kg和0.98μg/kg，鲫鱼体内其平均含量分别为1.66μg/kg和1.13μg/kg，水池中水的体积48 m³。在水池底部放入一塑料笼，里面装入上述制备的陶粒固定化羟丙基-β-环糊精（每立方米水质量为3>2。在水池中加入三甲基-β-环糊精和琥珀酸多孔淀粉酯，其浓度分别为20mg>

实施例3

陶粒固定改性石墨烯的制备：质量浓度为5%硫酸溶液浸泡陶粒2h，取出后漂洗至中性；将4 g石墨烯逐滴加入200 mL 98%的浓硫酸，搅拌10 min，在冰浴下加入0.4 g高锰酸钾固体，制得氧化石墨烯；将氧化石墨烯加入活化后的1000g陶粒超声120 min，取出洗涤至中性，常温干燥，即制得陶粒固定氧化石墨烯。

膨润土固定化γ-环糊精的制备：质量浓度为5%硫酸溶液浸泡膨润土1h，取出后漂洗使pH值至中性，将50 gγ-环糊精溶解在500 mL 1 %氢氧化钠溶液中，水浴60℃，加入10g丙二醇脂肪酸酯，搅拌10 min，再超声15 min，加入已经洗净干燥好的1000g膨润土，超声30min，取出洗涤至中性，干燥即制得膨润土固定化γ-环糊精，使用前用无纺布袋装好。

聚氨酯复合填料的制备，将100 g羧甲基多孔复合变性淀粉分散在500 mL 10%壳聚糖溶液中，再放入片状100 g聚氨酯填料（厚度为2-3 cm），使其完全浸没在上述溶液中，超声60min，取出洗涤，常温干燥，即制得聚氨酯复合填料。

在某养殖场将打捞起来的草鱼混合暂时存放在水池中，养殖36 h。随即选取三条草鱼（3500±150g）检测其体内2-异丙基-3-甲氧基吡嗪、2-异丙基-3-甲氧基吡嗪和2-甲基异莰醇的平均含量分别为1.81 μg/kg、1.16μg/kg和1.22 μg/kg，水池中水的体积54 m³。

在水池底部放入一塑料笼，里面装入上述制备的陶粒固定氧化石墨烯（每立方米水质量为2.6 kg）和膨润土固定化γ-环糊精（每立方米水质量为1 kg）。在水池表面放置上述制备的聚氨酯复合填料，量为300 g/m²。加入羟丙基-β-环糊精、羧甲基多孔复合变性淀粉，其浓度分别为15mg>

实施例4

沸石固定羧甲基多孔复合变性淀粉的制备：沸石使用质量浓度为5%硫酸溶液浸泡，取出后漂洗为中性，将60 g聚乙烯醇多孔变性淀粉溶解在500 mL 10 %二聚甘油和脂肪酸酯溶液中，水浴40℃，加入20 g双甘油聚丙二醇醚，搅拌30 min，加入已经洗净干燥好的1000g沸石，超声60 min，取出洗涤，干燥即制得沸石固定羧甲基多孔复合变性淀粉。

陶粒固定化二甲基--β-环糊精的制备：将环165 g二甲基--β-环糊精溶解在1000mL质量浓度为3 %氢氧化钠溶液中，水浴60℃，加入50 g丙二醇脂肪酸酯，搅拌10 min，再超声30min，加入已经洗净干燥好的1000 g陶粒，超声30min，取出洗涤至中性干燥，即得到陶粒固定化二甲基--β-环糊精。

聚氨酯复合填料的制备：将60 g多孔淀粉、100 g β-环糊精、20g碳纳米管的三种物质依次加入到2000 mL 10%壳聚糖溶液中，搅拌，再放入片状250g聚氨酯填料（厚度2-3cm），使其完全浸没在上述溶液中，超声60min，取出洗涤，常温干燥，即制得聚氨酯复合填料。

在某水库中将打捞起来的鳙鱼混合暂时存放在水池36 h，取三条鳙鱼（3500±150g）体内二甲基萘烷醇平均含量为1.19 μg/kg，水池中水的容积54 m³。在水池底部放入一塑料笼，里面装入上述制备的沸石固定羧甲基多孔复合变性淀粉（每立方米水质量为4.2kg）和陶粒固定化二甲基--β-环糊精（每立方米水质量为2.8>2。水中加入β-环糊精和交联多孔淀粉，其浓度分别为16mg>

实施例5

将实施例1中材料取出后摊开，冲洗，阴凉处自然通风30天，待用。

在4m³水箱中充满水，放入一些含土霉味的黄颡鱼，经检测2-甲基异莰醇的平均含量743>2）。加入15g/m^{3>β-环糊精和20g/m3多孔淀粉。一个潜水泵喷头朝上，让水流往上翻滚，流速200L/min。不换水。6小时和12小时检测2-甲基异莰醇含量分别为636ng/kg和507ng/kg>}