天冬氨酸接枝微晶纤维素制备可食用重金属吸附剂：对Cd(II)和Pb(II)的高效去除机制与生态应用

为解决水产养殖和饮用水重金属污染问题，研究人员通过将天冬氨酸(ASP)和聚天冬氨酸(PASP)接枝到微晶纤维素(MCC)上，开发出新型可食用吸附剂PASP-MCC。该材料对Cd(II)和Pb(II)的最大吸附容量分别达36.5 mg/g和57.56 mg/g，较原始MCC提升12.6倍和9.5倍，并通过斑马鱼实验证实其显著降低重金属毒性。该研究为开发环境友好型水处理材料提供了新思路。

　　

随着工业快速发展，重金属污染已成为威胁水生生态系统和人类健康的重大环境问题。镉(Cd)和铅(Pb)作为典型的有毒重金属，不仅破坏水体生态平衡，还会通过食物链引发心血管疾病、神经退行性疾病等健康风险。传统吸附材料存在效率低、二次污染等问题，而纤维素类材料虽具生物相容性优势，却受限于吸附位点不足。这一困境促使科研人员探索新型功能性吸附材料的开发。

中国某研究机构（根据基金编号U21A20291推断为国内单位）的研究团队在《International Journal of Biological Macromolecules》发表创新成果，通过将天冬氨酸(ASP)及其聚合物(PASP)接枝到食品级微晶纤维素(MCC)上，成功研制出兼具高效吸附性和食用安全性的新型材料。研究采用TEMPO氧化法活化MCC表面羟基，通过EDC/NHS介导的酰胺化反应实现氨基酸接枝，并系统评估了材料对Cd(II)和Pb(II)的吸附性能及其在斑马鱼模型中的解毒效果。

材料与方法
研究通过批量吸附实验比较原始MCC、ASP-MCC和PASP-MCC的性能差异，采用伪一级动力学模型和Langmuir等温线分析吸附机制，结合FTIR和XPS表征阐明表面官能团变化，最后通过90天斑马鱼暴露实验评估材料的生态安全性。

主要结果

1. 去除效率：PASP-MCC在1.5 g/L剂量下对Cd(II)去除率达96%，吸附容量较原始MCC提升12.6倍（Cd(II)）和9.5倍（Pb(II)）。
2. 吸附机制：伪一级动力学模型显示化学络合主导吸附过程，Langmuir模型证实单分子层吸附特性，FTIR证实羧基与重金属形成稳定配位键。
3. 生态安全：PASP-MCC处理组斑马鱼的Cd(II)积累量降低83%，鳃组织氧化应激标志物MDA水平下降67%。

结论与意义
该研究首次将可食用氨基酸聚合物与纤维素结合，创制的PASP-MCC不仅突破传统吸附材料效率瓶颈，更通过"可食用"特性彻底解决二次污染隐患。其双重优势体现在：一方面PASP的多羧基结构提供丰富配位位点，使Cd(II)吸附容量达36.5 mg/g；另一方面材料符合食品添加剂标准，可直接应用于水产养殖系统。这项研究为发展"绿色吸附"技术提供了范式转变，既满足《国家重金属污染防治规划》需求，又为功能性生物材料设计开辟新路径。