徐 兢 博， 朱 作 林， 金 鳳 燮， 魚 紅 閃

( 大連工業(yè)大學 生物工程學院, 遼寧 大連 116034 )

收稿日期： 2009-11-13.

基金項目： 國家自然科學基金資助項目(30371744)；遼寧省高等學校優(yōu)秀人才支持計劃項目(RC204205)；遼寧省科學技術基金項目(20042132).

作者簡介： 徐兢博(1984-)，女，碩士研究生；通信作者：魚紅閃(1968-)，男，教授.

0 引 言

麥冬含有皂苷、高異黃酮、多糖和氨基酸等成分[1]。現(xiàn)代藥理研究表明，作為麥冬主要活性成分之一的麥冬多糖具有降糖[2]、抗過敏、調節(jié)機體的體液免疫功能等[3]多種功效。

近年來，張婭芳等[4]通過季銨鹽沉淀法分析麥冬多糖的主要組分，但未對浙江慈溪麥冬多糖的純化及酶解產物做深入研究。麥冬多糖純化的常規(guī)方法有分級沉淀法、季銨鹽沉淀法、離子交換層析法、凝膠柱層析、鹽析法等。

本實驗采用葡聚糖凝膠Sephadex G-100對浙江慈溪產麥冬中的粗多糖進行分離純化。通過DNS法檢測還原糖含量，收集洗脫液并繪制洗脫曲線。利用HPLC和TLC對麥冬多糖全水解后的產物進行定性定量分析。

1 材料與方法

1.1 儀器與材料

麥冬，市售，浙江慈溪產；葡萄糖、果糖、甘露糖、阿拉伯糖、木糖、半乳糖標準品均為Sigma公司產品；乙腈，大連科密歐試劑公司；722型紫外可見分光光度計，上海精密科學儀器有限公司；薄層層析版，德國Merck公司產品；高效液相色譜，Jasco 2080；ELSD檢測器，Alltech 2000。

1.2 實驗方法

1.2.1 制 備

50 g麥冬粉末加去離子水500 mL，煎煮3次，每次煎煮30 min。紗布過濾，合并濾液減壓濃縮至1 mg/mL,乙醇沉淀至醇體積分數為80%，靜置過夜。濾去上清液，沉淀蒸干即得到麥冬粗多糖。

1.2.2 純 化

取1.5 g麥冬粗多糖溶于少量去離子水中，離心去沉淀。上Sephadex G-100進行凝膠柱層析(16 mm×800 mm)，用去離子水洗脫。體積流量0.5 mL/min，按10 min每管分部收集。吸取少量收集液，酸解后DNS法測定還原糖含量。合并部分峰位洗脫液，蒸干稱重。

1.2.3 純度鑒定

采用TLC對純化后多糖進行鑒定。取10 μL樣品，展開劑為V(正丁醇)∶V(乙醇)∶V(水)=4∶1∶1，苯酚硫酸顯色。

1.2.4 酸水解

精確稱取純化后麥冬多糖粉末20 mg，加入1 mL的2 mol/L H2SO4溶液在100 ℃密封水解反應12 h。反應結束后用BaCO3中和，離心去沉淀。上清液用純凈水定容至5 mL作為樣品進行HPLC色譜分析。

1.2.5 水解后組分的定性分析

將麥冬多糖水解后的樣品做HPLC分析。通過樣品HPLC圖譜與標準單糖HPLC圖譜的出峰時間比對來確定麥冬多糖的單糖組分。

色譜條件如下：HPLC色譜柱，氨基柱Kromasil NH2(4.6 mm×250 mm，5 μm)；流動相，V(乙腈)∶V(水)=80∶20；柱溫，35 ℃；體積流量，1 mL/min；進樣量，20 μL；ELSD的漂移管溫度90 ℃；氮氣作載氣，體積流量1.5 mL/min；載氣壓力，0.1 MPa。

1.2.6 水解后組分的定量分析

準確稱取0.2 g(精確至0.1 mg)經過干燥恒重的果糖、葡萄糖，分別用純凈水定容于10 mL容量瓶中，配制成質量濃度為20 mg/mL的儲備液。用微量移液器精確吸取0.4、0.6、0.8、1.2 mL上述儲備液(20 mg/mL)，用純凈水定容至10 mL容量瓶中(質量濃度分別為0.8、1.2、1.6、2.0 mg/mL)，配制成標準果糖、葡萄糖溶液。

以果糖HPLC的峰面積為縱坐標，以果糖質量濃度為橫坐標繪制標準曲線方程。樣品液的HPLC峰面積帶入到相應出峰時間的果糖、葡萄糖標準曲線方程中，由此計算出麥冬多糖中單糖組分比例。

2 結果與討論

2.1 麥冬多糖的純化洗脫

50 g麥冬粉末由方法“1.2.1”提取出麥冬粗多糖，得率約為32%。收集、DNS比色法跟蹤鑒定。

2 制革清潔循環(huán)利用技術

基于制革污水給環(huán)境帶來的巨大壓力，從經濟和環(huán)保的角度出發(fā)，廢液的循環(huán)利用成本最低且成品的質量優(yōu)良。制革污水循環(huán)利用存在以下優(yōu)點：制革廢液的分級循環(huán)利用可以達到不排或少排污染物的目的；水和原材料的循環(huán)利用可以節(jié)約水資源和降低化工原材料的消耗；廢液循環(huán)利用技術的實施簡單且成本較低；可降低綜合廢水的治理投資，節(jié)省治理污染成本。

2.1 浸水和水洗工序循環(huán)利用技術

浸水和水洗工序占總用水量的70%左右[1]，浸水工序可以加入蛋白酶或者脂肪酶來減少水的用量，也可以適當提高水溫來降低水的用量，還可以利用第2次或第3次的浸水液循環(huán)利用來降低水的用量。水洗工序采用逆流動態(tài)進水的方式來降低水的用量。

2.2 脫毛浸灰工序循環(huán)利用技術

2.2.1 直接循環(huán)利用

脫毛浸灰廢液的污染負荷大，其中含有大量未被利用的脫毛浸灰液，廢液經過循環(huán)利用可以降低污染，再進行沉淀，分析其中硫化物和石灰的含量，補加適量的硫化物和石灰后，可以重新進行浸灰[10]。Money and Adminis[11]認為，脫毛浸灰廢液可以循環(huán)利用20次以上，用水量相應減少20倍。在第一次世界大戰(zhàn)的時候，Wilson[12]發(fā)明了快速脫毛工藝，將2個劃槽串用，其中一個加入硫化鈉，另一個加氯化鈣，皮在硫化鈉溶液中浸泡6 h，拖入氯化鈣溶液中再浸泡1 h，過夜。2種溶液均可循環(huán)利用10次。若用轉鼓脫毛，廢液可循環(huán)利用20次以上，補加適量的硫化物、石灰和水，并除去沉淀物。

2.2.2 過濾、分離循環(huán)利用

廢液經回收過濾，分離出較大的固體物，再測定脫毛浸灰液的含量，加適量的硫化物和石灰，進行下一次浸灰脫毛。李毓智等[13]將脫毛浸灰液簡單處理后直接循環(huán)再利用，在貯液池內過濾分離除去皮、毛渣、石灰泥等雜物，再循環(huán)利用于浸灰脫毛工序，回用率80%～90%，從而可節(jié)約40%的硫化物和50%的石灰，并能降低總污水中30%～40%的COD及35%的氮。另外一種對廢液處理的方式是把脫毛浸灰廢液靜置在封閉容器中，利用酸堿原理處理脫毛浸灰廢液，可繼續(xù)用于浸灰[14]。

2.2.3 間接循環(huán)利用

將脫毛浸灰廢液回收，用物理、化學及生物等方法處理后，再進行循環(huán)利用。大衛(wèi)·溫斯特[15]收集80%廢灰液經過濾后循環(huán)利用，這樣只需對未循環(huán)利用的廢灰液進行處理。在國內，河南省豫港先鋒制革有限公司的屈惠東把制革脫毛浸灰廢液回收過濾、沉降調整后循環(huán)利用[16]。東陽公司研制出了一種新型的浸灰廢液處理劑——治污寶。此處理劑的優(yōu)點在于，節(jié)省石灰2.3%、水85%左右，同時還有效解決了廢灰液再利用時抑制灰皮膨脹問題。廢灰液使用治污寶處理后用于浸灰與廢灰液直接浸灰相比，藍皮得革率增加2.0%～2.4%；灰皮增厚3.4%～3.8%；收縮溫度提高1.8～2.0 ℃[17]。采用加酶脫毛浸堿后，收集的浸堿廢液加2709蛋白酶沉淀后，取清液過濾(清液約占原廢液的60%)，然后補足水、Na2S，加脂肪酶、蛋白酶后循環(huán)利用[3]。

2.3 脫脂循環(huán)利用技術

脫脂的目的既要除去皮板中的油脂，還要起到清洗裸皮的作用。常用的化工原料有純堿、滲透劑、洗滌劑、脫脂劑、脂肪酶等。脫脂廢液中含有表面活性劑和油脂組成的乳化液等，油脂、COD和BOD等污染指標很高，耗氧負荷占總負荷的30%～40%。對脫脂廢水處理并回收油脂，可降低環(huán)境污染，并產生一定的經濟效益。脫脂廢液的處理方法主要有酸提取法、離心分離法和浮選法[18]。常用的是酸提取法，加H2SO4進行破乳后通入蒸汽加熱至40～60 ℃攪拌，靜置2～3 h，油脂上浮形成油脂層。油脂回收率可達95%，去除90%的COD。離心分離法是在分離器中將廢液加熱到70～80 ℃，液面上的油脂經小孔流出。此法油脂回收率達95%，浮選法是攪拌或振蕩廢液，使泡沫全部轉移至另外的儲存器中。將泡沫加熱到70～80 ℃，加硫酸分解泡沫。雖然該法酸用量較少，但油脂提取不完全。回收的油脂可用于制皂，分離油脂后的廢水可直接用于脫脂，也可起到清洗原皮的作用[19]。

2.4 浸酸鉻鞣循環(huán)利用技術

采用浸酸鉻鞣廢液的循環(huán)利用方法有2種：一種是將廢鉻鞣液用于浸酸，即分析濾液中的鉻含量、鹽含量、pH，按實際生產要求補充鹽、酸若干，直接用于浸酸鞣制工段，該方法叫做浸酸鞣制循環(huán)利用法；另一種方式是將廢鉻液用于鞣革，即向浸酸以后的鉻鞣廢液中補充鉻鞣劑，調整配方，用于鞣制，該方法叫做直接循環(huán)利用法。

2.4.1 循環(huán)利用的原理[20]

對廢鉻液與浸酸液進行比較，通過向廢鉻液中加入若干量的酸來調節(jié)pH適用于浸酸，利用物理沉淀法和化學法可以除掉廢鉻液中的不溶物與有機物，所以廢鉻液經過處理可以循環(huán)利用于裸皮的浸酸鉻鞣廢液與浸酸廢液水質，如表3所示。

表3 鉻鞣廢液與浸酸廢液水質表Tab.3 The water table of chrome tanning wastewater and pickling liquid

2.4.2 直接循環(huán)利用法

在鉻鞣廢液循環(huán)利用過程中，鉻鞣廢液積累的可溶性油脂、蛋白質和其他雜質會逐漸增多，這些成分影響了鉻鞣劑的吸收和結合。王軍等[21]用聚酯PS去除可溶性油脂后，廢鉻液再循環(huán)利用，解決了豬皮鉻鞣廢水中油脂積累的問題。

2.4.3 浸酸鞣制循環(huán)利用法

浸酸鞣制循環(huán)利用法的最大影響因素為鉻鞣廢液中的鹽分的含量。如果對廢液處理不當，易使裸皮發(fā)生“酸腫”。張銘讓等[3]開發(fā)了鉻鞣廢液的新型循環(huán)技術，在原生產工藝不變的前提下，其操作簡便，且成革質量穩(wěn)定，可節(jié)約30%的用水，30%的鉻鞣劑和60%的工業(yè)鹽。Boast D. A.、Manzo的研究指出，經過適當的酸化處理，廢液中的鉻鞣劑可以很容易地滲透到皮內[22]。J.Raghava Rao等[6]提出的封閉循環(huán)系統(tǒng)，鉻鞣廢液至少可循環(huán)利用10次，經制革廠證明，采用封閉循環(huán)系統(tǒng)生產對成革質量影響不大。

2.5 關于鞣制之前其他工序操作液的循環(huán)使用

除了上述的主要工序操作液循環(huán)使用以外，也有人進行了其他工序如制革軟化液循環(huán)的研究并取得了初步效果，但是還需要進一步進行中試和生產性驗證。例如，商丘東陽皮革化工有限公司根據制革加工過程中的特點，采用適時的單獨處理，并添加該公司的特殊助劑，獨辟蹊徑，攻克了相應的技術難關，中試進行了從原皮到藍濕革各工序的廢水充分的循環(huán)利用。2010年我國科技新成果中報道了關于牛皮制革廢液循環(huán)利用具有以下特點[23]：從牛皮制革的浸水到鉻鞣，全部廢液充分循環(huán)利用，目前循環(huán)次數已達60多次；藍濕革的得革率提高1%～3.5%以上，收縮溫度提高3～12 ℃；節(jié)約用水80%以上，節(jié)約能源25%以上；所得藍皮質量提高，革身豐滿、柔軟、緊實、色澤均勻淺淡，無松面現(xiàn)象。

3 小 結

通過對制革的浸水、水洗、脫毛、浸灰、浸酸、鉻鞣等工序的廢水循環(huán)利用的有關研究報道進行綜合分析，認為在目前還沒有實現(xiàn)工業(yè)化推廣的有關清潔制革技術的相當長的一段時期內，制革操作液的循環(huán)利用也是解決制革污染的有效方法之一，同時還可以明顯節(jié)約制革用水，降低化工材料消耗，減少污染治理成本。制革廢液循環(huán)利用技術簡單容易操作且成本較低，但是，也需要進行必要的產學研聯(lián)合攻關，開發(fā)切實可行的循環(huán)使用配套的相關助劑、工藝技術、生產設備等，才可實現(xiàn)真正意義的“制革操作液的有效循環(huán)使用”，為實現(xiàn)皮革行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻。

[1] 琚海燕. 減少廢液—— 一種實用的清潔化制革工藝[J]. 西部皮革, 2005(6):49-53.

[2] 瑾瑜. 2009年中國皮革行業(yè)年度分析報告[EB/OL]. (2009-12-28)[2010-04-27]. http://www. pg369. com /news/ shownews / ?newsid=8819.

[3] 賈隨堂,王軍. 清潔生產技術在制革工業(yè)生產中的應用[J]. 環(huán)境科學與技術, 2001(6):44-46.

[4] 張銘讓,林煒. 綠色化學和技術與皮革工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[J]. 中國皮革, 2001, 30(1):5-7.

[5] RAMASAMI T, RAJAMANI S, RAGHAVA R J. Pollution control in leather industry:Emerging technological options[G]//Proceedings of international symposium on surface and colloid science and its relevance to soil pollution, Madras, 1994.

[6] RAO J R, CHANDRABABU N K, MURALIDHARAN C, et al. Recouping the wastewater:a way forward for cleaner leather processing[J]. Journal of Cleaner Production, 2003, 11(5):591-599.

[7] SWAMINATHAN G, MURALIDHARAN C, RANGASAMY T, et al. Management of total dissolved solids in tanning process through improved techniques[J]. Journal of Cleaner Production, 2005, 13(7):699-703.

[8] SAHASRANAMAN A, BULJAN J. Environmental management in Indian tanneries[G]//34th LERIG CLRI, 2000:34-44.

[9] 石碧,王學川. 皮革清潔生產技術與原理[M]. 北京:化學工業(yè)出版社, 2010:4.

[10] 王學川. 表面活性劑在皮革工業(yè)中的應用原理與技術[M]. 西安:陜西科學技術出版社, 2002:86-87.

[11] MONEY C A, ADMIMIS U. Recycling of lime-sulphide unhairing liquors[J]. Journal of the Society of Leather Technologists and Chemists, 1974,5(8):35-40.

[12] WILSON J A. Modern practice in leather manufacture[M]. New York:Publishing Corporation, 1941.

[13] 李毓智. 治理浸灰脫毛工序污染的技術綜述[J]. 中國皮革, 1996, 21(9):45-48.

[14] 王學川,丁志文. 皮革、毛皮缺陷辨析與清潔化生產[M] . 北京:化學工業(yè)出版社, 2002:232-239.

[15] 蘇曉春,溫特斯. 介紹制革污水處理[J]. 中國皮革, 1985, 14(5):35-37.

[16] 屈惠東. 制革浸灰廢液循環(huán)使用的工藝研究[J]. 中國皮革, 1994, 23(11):40-44.

[17] 張壯斗,于瑞麗,馮成強. 廢灰液再用:一種完美的治污方法[J]. 西部皮革, 2008, 30(8):6-7.

[18] 陳嶺,吳浩汀. 制革廢水的分隔治理技術[J]. 污染防治技術, 1991, 4(1):51-54.

[19] 李聞欣. 制革污染治理及廢棄物資源化利用[M]. 北京:化學工業(yè)出版社, 2005.

[20] 徐泠,王軍,李康魁. 制革廠鉻鞣廢液直接循環(huán)利用技術[J]. 工業(yè)水處理, 1999, 11(6):45-47.

[21] 王軍,鐘崇林. 制革廠鉻鞣廢液直接循環(huán)利用及生產實用技術研究[J]. 中國皮革, 1997, 26(4):20.

[22] 李天鐸,于志軍,王晨,等. 制革廢水的資源化處理技術[J]. 山東化工, 2001, 30(4):16-17.

[23] 王俊永. 科技新成果——制革準備和鞣制工段廢液全封閉循環(huán)系統(tǒng)問世[EB/OL]. (2010-04-16)[2010-04-27]. http://www. china-leather. com/news/show. php?itemid=33688.