生物吸附富集法利用某些细菌、真菌、藻类和生物质等生物吸附剂对水溶液中重金属离子、染料或酚类物质等进行吸附和富集，以达到某些目的。它作为一种高效、绿色、经济的新兴方法，具有很大的研究价值。废啤酒酵母生物吸附剂是啤酒生产过程中的副产物，因其具有成本低廉和吸附特异性强等优点而在生物吸附领域具有广阔的应用前景。因此，来自南京农业大学农业部农畜产品加工与质量控制重点开放实验室的王建栋、吴越、陶阳和韩永斌*等人选择啤酒厂的废啤酒酵母作为吸附剂，首先对静置、水浴振荡与超声波辅助废啤酒酵母吸附蓝莓渣中花色苷的效果进行了比较，然后考察了吸附时间、超声强度、吸附温度和蓝莓渣提取液中花色苷初始质量浓度对废啤酒酵母吸附蓝莓渣中花色苷的影响，在此基础上对吸附前后单体花色苷组分变化、吸附动力学、等温吸附模型和吸附机制进行了初步分析，旨在为超声波辅助废啤酒酵母吸附分离蓝莓渣中花色苷的工艺提供理论依据。
1. 静置、水浴振荡与超声波辅助废啤酒酵母对蓝莓渣中花色苷吸附量的影响
静置、水浴振荡与超声波辅助废啤酒酵母吸附花色苷量均随吸附时间的延长呈现上升趋势，并且在前20 min内吸附速率较快，分别完成了吸附总量的60.64%、62.89%和70.11%。此后，吸附速率逐渐降低，直至120 min达到吸附平衡，随后花色苷吸附量增幅较为平缓。
在20 min时，超声强度394 W/L下花色苷吸附效率达到70.11%，显着高于静置（60.64%）和水浴振荡条件下的吸附效率（62.89%）（P＜0.05）。此后，超声条件下花色苷吸附效率和吸附量始终最高。在120 min达到吸附平衡时，超声条件下花色苷吸附量为9.69 mg/g，显着高于静置吸附的2.26 mg/g和振荡辅助吸附的7.03 mg/g（P＜0.05）。因此，超声波辅助废啤酒酵母吸附花色苷的效果明显优于静置和振荡条件下的吸附效果。
2. 超声强度对废啤酒酵母吸附蓝莓渣花色苷的影响
在不同超声强度下，随着吸附时间的延长，废啤酒酵母对花色苷的吸附量均呈现上升的趋势，并且在前20 min内吸附速率较快，之后吸附变得缓慢，吸附速率显着降低（P＜0.05），120 min时基本达到吸附平衡。吸附时间相同时，超声强度越强，吸附速率越大，吸附量越高，总体表现为不同超声强度对于花色苷吸附有显着性影响（P＜0.05），199、279 W/L和394 W/L条件下的花色苷平衡吸附量分别为7.42、8.91、9.69 mg/g。
3. 超声处理温度对废啤酒酵母吸附蓝莓渣花色苷的影响
不同温度条件下，随着吸附时间的延长，废啤酒酵母对花色苷的吸附量均呈现上升趋势，且在前20 min内吸附速率较快，之后吸附速率逐渐降低，在120 min基本达到吸附平衡。在相同的时间间隔内，随着温度的升高，废啤酒酵母菌对花色苷的吸附量增加，但是变化并不显着（P＞0.05），20、30 ℃和40 ℃条件下的花色苷平衡吸附量分别为9.15、9.37 mg/g和9.69 mg/g。
4. 蓝莓渣提取液中花色苷初始质量浓度对超声辅助废啤酒酵母吸附花色苷的影响
废啤酒酵母菌对花色苷的平衡吸附量随着花色苷初始质量浓度的增大而增加。当花色苷初始质量浓度大于180 mg/L时，废啤酒酵母对花色苷的平衡吸附量增加缓慢，其吸附容量接近饱和，即废啤酒酵母对花色苷的最大吸附量达到9.69 mg/g左右。
综合考虑吸附效率和吸附量，选取花色苷初始质量浓度为180 mg/L较为合适。
5. 吸附动力学分析
对温度20、30 ℃和40 ℃和超声强度394 W/L条件下得到的废啤酒酵母菌对花色苷的吸附动力学数据进行拟合。在不同温度下模拟得到的二级动力学方程比一级动力学方程能够更好地拟合实验结果，二级动力学方程的拟合结果的相关系数r均大于0.999，而一级动力学方程的相关系数r仅为0.97左右。另外，根据二级动力学方程计算得到的平衡吸附量qe比一级动力学方程计算出的平衡吸附量更接近实验得到的平衡吸附量，并且随着温度的升高，其吸附速率常数k1和平衡吸附量理论值qe也增大，与之前不同温度梯度下的吸附实验结果相一致。
6. 等温吸附线性相关性分析
采用Temkin等温吸附模型对花色苷吸附实验数据拟合时，线性相关性较好，相关系数r达到0.9953，这表明Temkin等温吸附模型能较好地描述废啤酒酵菌对蓝莓渣花色苷的吸附行为。
7. 吸附前后蓝莓渣单体花色苷分析
蓝莓渣中所含的主要单体花色苷为飞燕草色素-3-葡萄糖苷、矢车菊素-3-葡萄糖苷、芍药色素-3-葡萄糖苷、锦葵色素-3-半乳糖苷、锦葵色素-3-葡萄糖苷和锦葵色素-3-阿拉伯苷。采用HPLC分析吸附前后蓝莓渣中的单体花色苷成分，结果表明，废啤酒酵母对各种单体花色苷进行了不同程度的吸附，其中，对锦葵色素-3-葡萄糖苷的吸附率最高（31.48%），对芍药色素-3-葡萄糖苷的吸附率最低（20.97%）。
8. 吸附前后废啤酒酵母的表征分析
吸附前的废啤酒酵母主要在以下几处有吸收峰：3289.86（—OH或—
NH2）、2925.43（—CH2）、1638.31（酰胺基团Ⅰ带）、1584.22（酰胺基团Ⅱ带）、1453.92（C—OH）、1245.46 cm-1（酰胺基团Ⅲ带）和1042.13 cm-1（C—O—C或C—O）。在废啤酒酵母吸附花色苷后，3289.86 cm-1处吸收峰移动到3287.71 cm-1，可能是基于—OH或—NH2的伸缩振动作用；吸附后1638.31 cm-1和1245.41 cm-1处的吸收峰分别移动到1627.94 cm-1和1234.58 cm-1，1584.22 cm-1处的吸收峰在吸附后消失，表明啤酒酵母表面的酰胺基团参与了花色苷的吸附作用；吸附后1453.92 cm-1和1042.13 cm-1处的吸收峰分别移动到1451.00 cm-1和1044.63 cm-1，表明啤酒酵母多糖所含的某些官能团在吸附过程中起到一定的作用。
结 论
超声条件下花色苷吸附量显着高于静置和振荡辅助条件下的（P＜0.05）；废啤酒酵母对花色苷的吸附量随吸附时间的延长而增加，在120 min时达到平衡；花色苷吸附量随超声强度的增强、吸附温度的升高和花色苷初始质量浓度的增加而增加；废啤酒酵母对花色苷的吸附过程符合二级动力学模型，Temkin等温模型能较好地描述其吸附行为；傅里叶变换红外光谱分析发现废啤酒酵母表面的氨基、羟基和酰胺基团在吸附过程中起着关键作用；高效液相色谱分析表明废啤酒酵母对蓝莓渣中各种单体花色苷进行了不同程度的吸附。因此，超声波辅助废啤酒酵母对蓝莓渣花色苷具有较好的吸附效果。
