电场耦合等电点与电泳效应高效回收鱼糜漂洗废水蛋白质新方法

本研究发现低压直流电场(DC)技术能通过电泳迁移、氧化交联、局部pH变化和焦耳热协同作用，在不添加化学试剂的情况下实现鱼糜漂洗废水(SRW)中90.42%的蛋白质回收率和56.36%的COD去除率。该技术能耗仅为107–126 kWh/吨，且形成的β-折叠结构和二硫键交联使蛋白聚集体结构稳定，为高蛋白废水处理提供了绿色经济的新方案。

　　

亮点

• 直流电场(DC)实现90.42%蛋白回收率和56.36%COD去除率

• 电场诱导β-折叠形成和二硫键交联增强蛋白稳定性

• 能耗仅为热处理方法的25–30%

• 为乳制品/屠宰场等高蛋白废水提供技术参考

1. 不同处理方法下SRW和回收蛋白聚集体的外观

图1展示了不同方法处理后的SRW外观(A,B)和回收蛋白的微观结构(C,D)。未经处理的SRW呈现均匀的蛋白质分散体系，可见鱼糜颗粒和致密粗糙的片层结构(图1A,C,D)。所有处理方法均引起蛋白质结构变化，导致蛋白聚集(图1A)。加热组(H)中蛋白质热变性形成松散上层和致密下层；pH调节组(pH)通过等电点沉淀形成絮状聚集体；壳聚糖组(C)通过静电作用形成网状结构；联合组(pHC)则兼具两者特征。值得注意的是，直流电场组(DC)在电极附近形成连续蛋白膜，而恒温直流组(DC-CT)呈现更均匀的凝胶状聚集体。

2. 结论与实践意义

本研究系统评估了六种SRW处理方法，发现低压直流电场(DC)作为一种新技术克服了传统方法的局限性。该技术通过电泳迁移、氧化交联、局部pH变化和焦耳热的协同效应诱导蛋白聚集，形成可重复利用的上清液。傅里叶变换红外光谱(FTIR)和十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)表明电场处理促进了β-折叠形成和二硫键交联，进而形成高分子量、结构稳定的蛋白聚集体。该技术能耗仅为107–126 kWh/吨，且无需化学添加剂，为SRW处理提供了环境友好、成本效益高的解决方案，也为其他高蛋白废水(如乳制品、屠宰场废水)处理提供了参考。