西番莲果皮不溶性膳食纤维对金属离子的吸附特性

周崇银1,李晗1,范方宇1,2*,马歆芳1,陈小涛1

1(西南林业大学 生命科学学院,云南 昆明,650224)2(西南林业大学, 云南省森林灾害预警与控制重点实验室,云南 昆明,650224)

摘 要 以西番莲果皮为原料,制备西番莲不溶性膳食纤维(passion peel insoluble dietary fiber,PIDF),研究PIDF对金属离子的吸附特性。模拟肠胃环境,以PIDF为吸附剂,以Cu2+、Pb2+和Cd2+为吸附质,研究PIDF量、反应时间和金属离子浓度对吸附过程的影响,并分析吸附等温线和动力学特征。结果表明,模拟肠胃环境中,PIDF对Cu2+、Pb2+和Cd2+的吸附均在30 min后达到平衡。肠环境的平衡吸附量分别为8.751、9.106、10.778 mg/g,平衡吸附率分别为40.822%、44.845%、55.814%;胃环境的平衡吸附量分别为4.852、5.014、1.846 mg/g,平衡吸附率分别为24.201%、24.807%、9.273%。随着金属离子浓度增加,PIDF对金属离子的吸附量增大,吸附率减小;随着PIDF含量增大,吸附量减小,吸附率增大。吸附等温线和动力学分析表明,PIDF对金属离子的吸附是多分子层吸附;吸附行为符合准二级动力学模型(R2>0.99),吸附速率受液膜扩散和内扩散控制,且后者是主要控速步骤。

关键词 西番莲果皮;不溶性膳食纤维;金属离子;吸附动力学;等温吸附模型

随着社会工业化进步、世界经济快速发展,大量金属元素通过工业三废排入自然环境,对水源、土壤、大气等生态环境以及生物体造成严重危害[1]。排放的金属元素因生物富集作用,通过食物链汇集至人体,危害身体健康。其中的Cu2+、Pb2+和Cd2+已被列为污染水源、土壤的主要风险金属离子[2-3]。Cu2+是生物体所必需的微量元素,有促进生长的作用,但摄入过量Cu2+会导致细胞凋亡,造成生物体生理受阻、发育停滞[4];Pb2+和Cd2+均属于高毒性金属离子,一定剂量的Pb2+会损害人体的神经系统、生殖系统及消化系统,Cd2+会引起人体肝肾功能衰弱、炎症和组织水肿等[5]

膳食纤维被誉为“人类第七大营养素”,分为不溶性膳食纤维(insoluble dietary fiber,IDF)和可溶性膳食纤维(soluble dietary fiber,SDF)。IDF是指不能被人体消化分解且难溶于水的纤维素,具有吸附外源性成分、置换金属离子[6]的理化性质。目前已有部分报道利用果皮[7]、果壳[8]作为吸附剂去除环境中的金属离子。西番莲是一种具有重要经济价值的农作物,2019年种植面积达30 000 hm2[9],其加工后的果皮一般作为饲料或直接丢弃,既浪费资源又污染环境。YAPO等[10]研究发现西番莲果皮中IDF组分高达60%,是一种良好的生物吸附剂。

基于此,本文以西番莲果皮为原料制备IDF,研究西番莲不溶性膳食纤维(passion peel insoluble dietary fiber,PIDF)在模拟肠胃环境中对Cu2+、Pb2+和Cd2+的吸附特性,探究反应时间、金属离子初始浓度和PIDF量对金属离子的吸附性能的影响,并建立吸附动力学和等温吸附方程,为西番莲果皮不溶性膳食纤维的利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

西番莲,云南昆明西南林业大学水果市场;α-淀粉酶(10 000 U/g),邢台万达生物工程有限公司;木瓜蛋白酶(100 000 U/g),南宁庞博生物工程有限公司;胰蛋白酶(牛胰)(2 500 U/mg)、胃蛋白酶(猪胃黏膜)(3 000 U/mg),南京都莱生物技术有限公司;柠檬酸、硝酸铜、硝酸铅、硝酸镉均为分析纯。

1.2 仪器与设备

DHG-9240A电热恒温鼓风干燥箱,上海齐欣科学仪器有限公司;CRT-400高速多功能粉碎机,永康市超然电器有限公司;SB25-12DTDS超声波清洗器,宁波新艺超声设备有限公司;DZKW-4电热恒温水浴锅,北京中兴伟业仪器有限公司;5804R台式冷冻离心机,德国艾本德股份公司;AA100型火焰原子吸收分光光度计,美国PerkinElmer公司;SHZ-82恒温振荡器,常州智博瑞仪器制造有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 西番莲IDF的提取

参照文献[11]方法,略有改动。挑选新鲜、完整的西番莲果皮,经清洗、70 ℃烘干至恒重,粉碎并过60目筛,取筛下样品,密封保存。取适量果皮粉,以料液比为1∶26 (g∶mL)加入0.2%(质量分数)柠檬酸溶液,玻璃棒搅拌2 min,40 ℃、250 W超声30 min后,按粉末质量的0.6%加入1∶1的α-淀粉酶和木瓜蛋白酶,70 ℃水浴酶解1 h,灭酶10 min,5 500 r/min离心10 min,去上清液,沉淀用50 ℃水冲洗并离心,滤渣于70 ℃干燥,粉碎、过60目筛,得PIDF。

1.3.2 溶液配制

模拟肠液[12]:称6.8 g磷酸二氢钾溶于500 mL水中,以0.1 mol/L NaOH调pH至6.8后为A液;称10 g胰蛋白酶于100 mL水中,溶解后为B液。将A、B两液完全混合并加水定容至1 L,混合液为模拟肠液。模拟胃液[12]:称10 g胃蛋白酶溶于800 mL蒸馏水中,并与16.4 mL、0.1 mol/L的HCl混合,加蒸馏水定容至1 L,混合液为模拟胃液。

金属离子溶液:称定量的Cu(NO3)2、Pb(NO3)2和Cd(NO3)2分别溶于肠液和胃液,制成含1 000 mg/L的Cu2+、Pb2+和Cd2+肠、胃溶液。

1.3.3 金属离子浓度测定

利用火焰原子吸收分光光度仪测定吸附液(过0.45 μm微孔滤膜的滤液)的Cu2+、Pb2+和Cd2+浓度。根据式(1)、(2)分别计算吸附量和吸附率:

(1)

(2)

式中:q为吸附量,mg/g;Q为吸附率,%;C0为吸附前金属离子溶液质量浓度,mg/L;C为吸附后溶液中金属离子平衡质量浓度,mg/L;V为吸附前金属离子溶液体积,L;m为吸附剂PIDF干基质量,g。

1.3.4 金属离子吸附实验

1.3.4.1 PIDF量对吸附过程的影响

取0.10、0.15、0.20、0.25、0.30 g的PIDF,分别加入20 mL、100 mg/L的模拟肠胃环境的金属离子(Cu2+、Pb2+和Cd2+)溶液中,37 ℃、120 r/min的摇床中,振荡吸附120 min。吸附结束后,采用1.3.3方法测不同金属离子浓度,研究PIDF量对金属离子吸附性能的影响。

1.3.4.2 反应时间对吸附过程的影响

取3份0.1 g PIDF,分别放入20 mL、100 mg/L的模拟肠胃环境的金属离子溶液(Cu2+、Pb2+和Cd2+)中,37 ℃、120 r/min的摇床振荡吸附120 min。吸附过程中,采用1.3.3中方法分别测定反应时间为5、10、20、30、60、90、120 min的金属离子浓度。

1.3.4.3 金属离子浓度对吸附过程的影响

取0.1 g PIDF,分别加入20 mL、质量浓度梯度为25、50、75、100、125 mg/L的模拟肠胃环境的金属离子溶液(Cu2+、Pb2+和Cd2+)中,37 ℃、120 r/min的摇床振荡吸附120 min。吸附结束后,采用1.3.3中方法测各浓度梯度的金属离子浓度。

1.5 数据分析

1.5.1 吸附动力学

离子吸附过程通常由3个步骤控制,依次为液膜扩散、内扩散和吸附反应阶段。为研究吸附剂PIDF对吸附质Cu2+、Pb2+和Cd2+的吸附过程及其控速步骤。本文采用准一级动力学模型[13]、准二级动力学模型[14]和颗粒内扩散模型Weber-Morris[15]进行数据拟合,模型方程分别用公式(3)、公式(4)和公式(5)表示:

ln(qe-qt)=lnqe-k1t

(3)

(4)

qt=kpt0.5+I

(5)

式中:qt为固定时间t时刻的吸附量,mg/g;qe为平衡吸附量,mg/g;t为反应时间,min;kp为颗粒内扩散速率常数,mg/(g·min0.5);k1为准一级动力学反应速率常数,min-1k2为准二级动力学反应速率常数,g/(mg·min);kpI通过t0.5qt所作的直线斜率和截距计算。

1.5.2 吸附等温线

吸附等温模型表示在一定温度下,吸附平衡时吸附量与吸附质浓度的关系,可描述吸附剂对吸附质的作用效果[16]。本研究分析吸附量和吸附率随金属离子初始浓度的变化规律,采用Langmuir(L)和Freundlich(F)模型拟合,线性方程分别用公式(6)、公式(7)表示:

(6)

(7)

式中:qe为平衡吸附量,mg/g;qm为PIDF最大吸附量,mg/g;ce为吸附平衡时的金属离子质量浓度,mg/L;kL为Langmuir模型的吸附常数;kf为Freundlich模型的吸附常数;n为吸附强度指数(表示吸附剂的吸附特点和吸附能力);kfn通过lnce对lnqe所作直线的截距和斜率计算。

2 结果与分析

2.1 PIDF量对吸附量和吸附率的影响

模拟肠胃环境中,不同PIDF量对金属离子吸附量和吸附率的影响如图1所示。随着PIDF量增大,PIDF对Cu2+、Pb2+和Cd2+的吸附率呈上升趋势,而吸附量呈下降趋势。PIDF量为0.1~0.25 g时,吸附率随PIDF量的增大而急剧增大,而PIDF量大于0.25 g后,增大趋势逐渐缓慢。此外,PIDF量为0.1~0.25 g时,金属离子的吸附量随PIDF量增大而急剧减小,PIDF量大于0.25 g后,减小趋势逐渐缓慢。这是因为溶液中Cu2+、Pb2+和Cd2+的浓度一定,随着PIDF量逐渐增大,金属离子与吸附剂的接触面积增大,离子易与吸附剂的吸附位点结合。但PIDF量增大至一定时,吸附质不能满足所有吸附位点的吸附,PIDF量的增大只提供空白的吸附位点[17]。另外,溶液中的PIDF增大至较高浓度时,PIDF表面的活性基团将与自身的吸附位点结合,产生团聚效应,降低了吸附剂的吸附能力和利用效率[18]

a-模拟肠环境;b-模拟胃环境
图1 PIDF量对金属离子吸附性能的影响
Fig.1 Effect of PIDF dosage on adsorption amount of
metal ions

2.2 反应时间对吸附量和吸附率的影响

模拟肠胃环境中,反应时间对金属离子吸附量和吸附率的影响如图2所示。随反应时间延长,PIDF对Cu2+、Pb2+和Cd2+的吸附曲线呈相同的变化趋势,且与芹菜渣[19]吸附曲线类似。0~30 min内,吸附剂对金属离子的吸附率和吸附量随时间急剧增大,30 min后基本保持不变。反应时间为30 min的肠环境中,PIDF对Cu2+、Pb2+和Cd2+的吸附量与平衡吸附量分别相差0、0.318、0.408 mg/g,吸附率分别相差0、1.607%、2.067%;反应时间为30 min的胃环境中,吸附量与平衡吸附量分别相差0.035、0.384、0.048 mg/g,吸附率分别相差0.108%、1.876%、0.251%。表明在模拟肠胃环境中,前30 min的吸附过程是PIDF吸附Cu2+、Pb2+和Cd2+的主吸附阶段,具有明显的吸附效果。吸附剂与吸附质接触时,吸附剂表面存在大量结合位点,Cu2+、Pb2+和Cd2+与位点迅速结合,吸附作用明显;随时间延长结合位点逐渐减少,吸附效果减弱,直至吸附效果达到饱和,吸附率和吸附量趋于稳定[20]。模拟肠环境中,PIDF对Cu2+、Pb2+和Cd2+的平衡吸附量分别为8.751、9.106、10.778 mg/g,平衡吸附率分别为40.822%、44.845%、55.814%;模拟胃环境的平衡吸附量分别为4.852、5.014、1.846 mg/g,平衡吸附率分别为24.201%、24.807%、9.273%。表明在模拟肠环境中,PIDF对Cu2+、Pb2+和Cd2+的吸附量和吸附率均大于胃环境。

a-模拟肠环境;b-模拟胃环境
图2 不同反应时间对金属离子吸附性能的影响
Fig.2 Effect of different adsorption time on adsorption
amount of metal ions

2.3 离子初始浓度对吸附量和吸附率的影响

模拟肠胃环境中,金属离子初始浓度对吸附量和吸附率的影响如图3所示。随着Cu2+、Pb2+和Cd2+初始浓度增大,在模拟肠胃环境中PIDF对金属离子的吸附量不断增大,而吸附率逐渐减小。初始质量浓度由25 mg/L增大至150 mg/L时,模拟肠环境中,吸附剂对Cu2+、Pb2+和Cd2+的吸附量分别增大9.612、9.406、9.962 mg/g,吸附率分别减小5.559%、11.996%、20.400%;胃环境中,3种离子的吸附量分别增大3.866、4.453、1.228 mg/g,吸附率分别减小13.851%、21.071%、12.189%。一方面因PIDF表面分布着大量的活性吸附位点,当金属离子浓度低时,吸附剂的可吸附位点较多,吸附质与吸附剂的接触机率大,另一方面是吸附质克服固液传质阻力的能力越强,吸附质的单位吸附量越大,故吸附量与离子初始浓度呈正相关;但随着离子浓度增大而吸附剂量一定时,吸附剂表面的空白吸附位点不能吸附所有的离子,吸附率则与离子初始浓度呈负相关[21]

a-模拟肠环境;b-模拟胃环境
图3 初始浓度对金属离子吸附性能的影响
Fig.3 Effect of initial concentration of different ions on
adsorption amount of metal ions

2.4 吸附动力学分析

模拟肠胃环境中,PIDF吸附Cu2+、Pb2+和Cd2+的准一级和准二级动力学模型拟合曲线如图4和图5所示,拟合参数如表1所示。

a-模拟肠环境;b-模拟胃环境
图4 PIDF吸附Cu2+、Pb2+和Cd2+
准一级动力学模型拟合曲线
Fig.4 Fitting curve of pseudo-first-order kinetic model for
Cu2+, Pb2+ and Cd2+ adsorption onto PIDF

a-模拟肠环境;b-模拟胃环境
图5 PIDF吸附Cu2+、Pb2+和Cd2+
准二级动力学模型拟合曲线
Fig.5 Fitting curve of pseudo-second-order kinetic model for
Cu2+, Pb2+ and Cd2+ adsorption onto PIDF

模拟肠胃环境中,Cu2+、Pb2+和Cd2+的准一级动力学方程的决定系数R12为0.252 4~0.811 3,肠环境理论平衡吸附量qe分别为0.755 6、3.120 1、0.744 7 mg/g,胃环境为1.152 2、1.569 9、0.465 9 mg/g,与实际平衡吸附量相差较大;准二级动力学方程的决定系数R22为0.995 9~0.999 8,肠环境理论平衡吸附量qe分别为8.683 6、9.076 9、10.900 4 mg/g,胃环境为4.912 6、4.996 5、1.882 9 mg/g,大小与实际平衡吸附量更接近。此外,在肠环境中,准二级动力学模型的拟合吸附速率常数k2分别为0.229 5、0.069 6、0.088 3,Cu2+k2最大,吸附速度最快;胃环境中,准二级动力学模型的拟合吸附速率常数k2分别为0.156 3、0.132 2、0.225 0,Cd2+k2最大,吸附速度最快。表明肠胃环境对PIDF吸附Pb2+和Cd2+的影响较大,对Cu2+的影响较小。准一级动力学用于描述吸附初始过程,准二级动力学用于描述物理和化学吸附共同存在,且化学吸附为主要的吸附过程[22]。准二级动力学较准一级动力学的R2更大(R22>R12),其模型拟合效果更好。

综上,准二级动力学更适合描述模拟肠胃环境中PIDF对Cu2+、Pb2+和Cd2+的吸附过程,吸附过程受物理和化学吸附控制。

表1 PIDF吸附Cu2+、Pb2+和Cd2+的两种动力学参数
Table 1 Parameters of two kinetics for Cu2+, Pb2+ and Cd2+ adsorption onto PIDF

金属离子实际吸附量qe/(mg·g-1)准一级动力学模型准二级动力学模型k1/min-1qe/(mg·g-1)R12k2/[g·(mg·min)-1]qe/(mg·g-1)R22Cu2+4.851 70.047 21.152 20.809 80.156 34.912 60.999 6模拟胃环境Pb2+5.014 00.035 91.569 90.811 30.132 24.996 50.999 0Cd2+1.886 80.026 00.465 90.437 50.225 01.882 90.995 9Cu2+8.751 50.026 00.755 60.252 40.229 58.683 60.999 7模拟肠环境Pb2+9.106 50.040 23.120 10.763 00.069 69.076 90.999 0Cd2+10.845 80.042 92.496 60.744 70.088 310.900 40.999 8

吸附速率取决于吸附过程中最慢的阶段,吸附反应阶段速度较快,吸附速率一般由液膜扩散、内扩散或者两者共同控制[23]。准二级动力学不能明确反应吸附速率,为近一步探究吸附过程的控速步骤,采用Weber-Morris模型拟合PIDF对Cu2+、Pb2+和Cd2+的吸附过程。由图6可知,模拟肠胃环境中的3种金属离子的线性拟合方程由2条不同斜率的线段组成。第一阶段是金属离子不断向PIDF表面聚集的过程,属于快速吸附阶段,吸附速率由内扩散控制;第二阶段是PIDF表面吸附饱和后,金属离子通过粒子间扩散进入PIDF孔洞与作用位点结合的过程,随内扩散阻力增大,吸附速率由液膜扩散和内扩散共同控制。5~20 min内,模拟肠胃环境中的3种金属离子的线性拟合方程不过原点,表明吸附过程不受单一过程控制,这与笋壳醋酸木质素的吸附特性相似[24]。综上,模拟肠胃环境中,PIDF对3种金属离子的吸附过程同时受液膜扩散和内扩散控制,且后者为主要控速步骤[25]

a-模拟肠环境;b-模拟胃环境
图6 PIDF吸附Cu2+、Pb2+和Cd2+
Weber-Morris模型拟合曲线
Fig.6 Fitting curve of Weber-Morris model for Cu2+,
Pb2+ and Cd2+ adsorption onto PIDF

2.5 等温吸附模型分析

采用吸附等温线方程Langmuir和Freundlich公式(6)和公式(7),分别拟合吸附等温试验数据,结果如图7、图8所示,模型参数列于表2。

在模拟肠胃环境中,Langmuir和Freundlich等温式的相关系数R2均大于0.94,二者拟合度较高,但Freundlich方程的R2平均值为0.990 8,大于Langmuir方程的R2平均值0.975 6。因此,模拟肠胃环境中,PIDF对Cu2+、Pb2+和Cd2+的吸附等温线更符合Freundlich吸附等温模型。Freundlich模型是一个经验公式,假设吸附过程是吸附能和吸附位点不均一的多分子层吸附[26]。模型中的kf是描述吸附容量的常数,kf值越大,吸附量越大。肠环境中的PIDF吸附Cu2+、Pb2+和Cd2+kf值分别为0.238 7、0.382 3和1.016 2,因此PIDF对3种金属离子的吸附容量顺序为Cd2+>Pb2+>Cu2+;胃环境中的PIDF吸附Cu2+、Pb2+和Cd2+kf值分别为0.332 3、0.500 3和0.296 7,PIDF对3种离子的吸附容量顺序为Pb2+>Cu2+>Cd2+。表明肠环境中的PIDF对Cd2+的吸附能力明显强于胃环境,而对Cu2+和Pb2+的吸附能力弱于胃环境,可能是吸附环境的pH值会对离子交换产生不同的影响。n是描述吸附效果优劣的参数,大小一般在2~10范围内。n<1时,吸附作用较差;1<n<2时,吸附作用良好;n>2时,吸附作用优异。结果表明,模拟肠胃环境中的n值均大于1,因此PIDF对Cu2+、Pb2+和Cd2+的吸附作用表现良好。综上可知,PIDF对3种金属离子具有良好的吸附性能,Freundlich吸附等温模型更适合描述PIDF对Cu2+、Pb2+和Cd2+的吸附过程,且吸附过程为多分子层吸附。

a-模拟肠环境;b-模拟胃环境
图7 Langmuir模型对PIDF吸附Cu2+、Pb2+
Cd2+的拟合曲线
Fig.7 Fitting curves of Langmuir model amount of Cu2+
Pb2+and Cd2+ adsorption onto PIDF

a-模拟肠环境;b-模拟胃环境
图8 Freundlich模型对PIDF吸附Cu2+、Pb2+
Cd2+的拟合曲线
Fig.8 Fitting curves of Freundlic model amount of Cu2+
Pb2+ and Cd2+ adsorption onto PIDF

表2 PIDF吸附Cu2+、Pb2+和Cd2+的2种等温吸附模型参数
Table 2 Parameters of two adsorption isotherm models for Cu2+、Pb2+and Cd2+ adsorption onto PIDF

金属离子Langmuir等温式Freundlich等温式qm/(mg·g-1)kLR12nkfR22Cu2+9.673 10.013 30.997 71.625 00.332 30.995 2模拟胃环境Pb2+8.848 00.019 80.982 71.856 90.500 30.989 5Cd2+2.793 70.022 30.968 82.489 80.296 70.990 8Cu2+48.590 90.003 50.947 31.154 30.238 70.999 4模拟肠环境Pb2+24.968 80.009 20.961 41.311 00.38230.980 1Cd2+20.995 20.025 10.995 61.605 71.016 20.989 5

3 结论

探究了模拟肠胃环境中PIDF对Cu2+、Pb2+和Cd2+的吸附过程,分析了吸附量和吸附率随金属离子初始浓度、反应时间及PIDF量的变化规律。结果表明,模拟肠胃环境中,吸附量随着金属离子初始浓度增大呈上升趋势,而吸附率不断下降且趋势逐渐平缓;吸附量随着PIDF量增大呈下降趋势,而吸附率不断上升且趋势逐渐平缓;反应时间为0~30 min时,吸附量和吸附率随时间延长逐渐增大,且30 min后吸附体系达到平衡。此外,比较模拟肠、胃环境的平衡吸附量和平衡吸附率,肠环境中的PIDF对Cu2+、Pb2+和Cd2+具有更强的吸附能力。通过吸附动力学和等温吸附方程拟合数据,准二级动力学模型校准一级可更好地描述吸附过程(R22>R12);Weber-Morris模型表明PIDF对Cu2+、Pb2+和Cd2+的吸附速率受液膜扩散和内扩散控制,后者为主要控速步骤;Freundlich等温式可更好地描述PIDF对Cu2+、Pb2+和Cd2+的吸附,吸附为多分子层吸附。

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Characteristics of metallic ion adsorption on insolubledietary fiber from passion peel

ZHOU Chongyin1,LI Han1,FAN Fangyu1,2*,MA Xinfang1,CHEN Xiaotao1

1(School of Life Sciences, Southwest Forestry University, Kunming 650224, China)2(Key Laboratory of Forest Disaster Warning and Control of Yunnan Province, Southwest Forestry University, Kunming 650224, China)

ABSTRACT In this study,the passion peel insoluble dietary fiber(PIDF) was prepared from passion peels, and its adsorption characteristics for Cu2+, Pb2+ and Cd2+were studiedin the simulated intestines and stomach. The effects of the PIDF content and reaction time, and metal ion concentrationwere studied through adsorptionexperiments. Meanwhile,the adsorption isotherms and kinetics characteristicswere analyzed. The results showed that the adsorption of Cu2+, Pb2+ and Cd2+ by the PIDF reached equilibrium after 30 min in the simulated intestines and stomach.The equilibrium adsorption capacity of Cu2+, Pb2+ and Cd2+ by the PIDF in the simulated intestines were 8.751, 9.106 and 10.778 mg/g, and the absorption rate were 40.822%, 44.845% and 55.814%, respectively.Moreover, the equilibrium adsorption capacity of Cu2+, Pb2+ and Cd2+ by the PIDF in the simulated stomach were 4.852, 5.014 and 1.846 mg/g and the adsorption rate were 1.846 mg/g, and 24.201%, 24.807% and 9.273%, respectively. With the increase of metal ions concentration, the adsorption capacity of the PIDF to the metal ions increased, andthe adsorption rate decreased. The adsorption capacity of the PIDF to the metal ionsdecreased with the increase of PIDF content, and the adsorption rate increased.The adsorption isotherms and kinetics indicated that the adsorption of metal ions bythe PIDF was the multi-molecular layer adsorption. The adsorptionbehavior conformed to the pseudo-second-order kinetic model (R2>0.99).The adsorption rate was controlled by liquid film diffusion and intraparticle diffusion,and the intraparticle diffusion was rate-controlling step.

Key words passion peel; insoluble dietary fiber; metal ion; adsorption kinetic; isothermal adsorption model

第一作者:硕士研究生(范方宇教授为通信作者,E-mail:fanfangyu@swfu.edu.cn)

基金项目:西南林业大学科研启动金;云南省“万人计划”青年拔尖人才专项资助(YNWR-QNBJ-2018-046)

收稿日期:2021-06-05,改回日期:2021-07-30

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.028273

引用格式:周崇银,李晗,范方宇,等.西番莲果皮不溶性膳食纤维对金属离子的吸附特性[J].食品与发酵工业,2022,48(14):160-167.ZHOU Chongyin,LI Han,FAN Fangyu, et al.Characteristics of metallic ion adsorption on insolubledietary fiber from passion peel[J].Food and Fermentation Industries,2022,48(14):160-167.