一種微藻富集方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微藻富集方法，特別是使用殼寡糖或水溶性低分子量殼聚糖作為絮凝劑對(duì)藻類(lèi)進(jìn)行富集采收。
【背景技術(shù)】
[0002]海洋和江河湖泊中數(shù)量龐大的微藻是重要的生態(tài)類(lèi)群，參與地球的碳、氧循環(huán)，同時(shí)一些種類(lèi)富含大量的蛋白質(zhì)、不飽和脂肪酸以及礦物質(zhì)而具有極高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，被廣泛用于水產(chǎn)養(yǎng)殖、人類(lèi)功能食品以及未來(lái)生物能源的開(kāi)發(fā)。微藻個(gè)體大小從幾微米到幾十微米之間,通過(guò)吸收水體中的無(wú)機(jī)鹽而大量繁殖，因此其大規(guī)模培養(yǎng)工藝簡(jiǎn)單,成本低廉，但其采收一直是制約微藻產(chǎn)業(yè)化的瓶頸。有資料表明，微藻采收的成本占其養(yǎng)殖成本的20%?30%。尋求一種高效、安全無(wú)毒的采收方法越來(lái)越受到人們的關(guān)注。
[0003]物理方法如電場(chǎng)絮凝、超聲波等以及化學(xué)方法如A13+，F(xiàn)e3+，Ca2+，Mg2+等游離陽(yáng)離子被廣泛用于微藻采收的預(yù)處理，但是受場(chǎng)地和設(shè)備限制，或是對(duì)微藻本身毒性的影響，人們開(kāi)始把目光轉(zhuǎn)向高分子聚合物，其吸附架橋、吸附電中和和網(wǎng)捕沉淀作用，顯見(jiàn)的促沉降效果受到人們的青睞。申請(qǐng)?zhí)枮?01010205681.7的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種利用含酸性基團(tuán)的多糖收獲微藻的方法，利用帶有可解離酸性基團(tuán)(包括羧基、磷酸基或硫酸基等)的多糖(包括纖維素、海藻酸鹽、細(xì)菌纖維素、淀粉、殼聚糖、甲殼素等)為絮凝劑，將適當(dāng)用量的多糖聚電解質(zhì)溶液添加到微藻懸浮液中，再調(diào)節(jié)懸浮液PH值，使微藻絮凝沉降，然后靜止分層、脫水、干燥，得微藻固體。然而由于多糖是高分子化合物，分子量通常在幾十萬(wàn)至上百萬(wàn)，且分子結(jié)構(gòu)緊密，不能溶于水，因此在使用中用量大，且存在與藻類(lèi)分離困難的問(wèn)題，限制了其在微藻生產(chǎn)的大規(guī)模應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，將水溶性、高活性的殼聚糖降解衍生物用于微藻的絮凝富集，大大提聞了微操的富集效果。
[0005]本發(fā)明技術(shù)方案具體如下:
一種微藻富集方法，使用絮凝劑絮凝微藻后進(jìn)行采收，所述絮凝劑為殼寡糖或水溶性低分子量殼聚糖。上述殼寡糖優(yōu)選800-1000Da，所述水溶性低分子量殼聚糖優(yōu)選為4000-5000Da。
[0006]上述微藻富集方法中絮凝劑的用量?jī)?yōu)選控制殼寡糖在溶液中的終濃度為30-50mg/L,富集前微藻的密度大于I X 15個(gè)/ml。
[0007]上述微藻富集方法優(yōu)選在pH值大于7的堿性條件下絮凝微藻進(jìn)行采收。
[0008]上述微藻富集方法，絮凝劑還可以包括聚合氯化鋁。優(yōu)選殼寡糖或水溶性低分子量殼聚糖與聚合氯化招的質(zhì)量比為5-8:1。。
[0009]上述微藻富集方法可廣泛用于各種藻類(lèi)的富集采收，優(yōu)選綠色巴夫藻或小球藻。
[0010]上述微藻富集方法，所述微藻可以為干制的藻類(lèi)也可以為活體藻類(lèi)，由于本發(fā)明所述的殼寡糖和水溶性低分子量殼聚糖對(duì)藻類(lèi)不但具有很好的富集作用，還能夠很好的保持藻類(lèi)的活性，特別適用于活體藻類(lèi)的采收。
[0011]采用絮凝方法富集水體中的微藻已越來(lái)越受到人們的重視。常用的絮凝劑包括各種鐵鹽、鋁鹽、高嶺土以及各種粘土礦物質(zhì)等，但是，這些方法均用于水質(zhì)凈化，沒(méi)有考慮對(duì)藻類(lèi)存活、葉綠素及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的影響，以及后續(xù)的使用效果。
[0012]殼寡糖(chitooligosaccharide, COS)又稱(chēng)低聚葡萄糖胺,低聚氨基葡萄糖等,學(xué)名β -1,4-寡糖-葡萄糖胺，是功能性低聚糖的一種，是殼聚糖降解后的產(chǎn)物，聚合度一般在2?10之間，是目前自然界中僅知的唯一的堿性寡糖，具有獨(dú)特的生物活性，如抗菌抑菌；極強(qiáng)的吸濕保濕性；抑制腫瘤細(xì)胞(聚合度為6?8時(shí)活性最高);誘發(fā)植物的誘導(dǎo)抗病性等，使其在食品、醫(yī)藥、化妝品和農(nóng)業(yè)等方面有廣闊的發(fā)展前景。本發(fā)明的研究結(jié)果表明，殼聚糖的降解產(chǎn)物殼寡糖或水溶性低分子量殼聚糖安全無(wú)毒，與傳統(tǒng)無(wú)機(jī)鹽類(lèi)相比，不會(huì)對(duì)藻類(lèi)本身及后續(xù)的產(chǎn)業(yè)帶來(lái)影響，因此被認(rèn)為是環(huán)境友好、安全健康的微藻絮凝劑。殼聚糖及其降解產(chǎn)物來(lái)源廣泛、生產(chǎn)加工及基團(tuán)結(jié)構(gòu)改性方便，不需要與絮凝微藻二次分離，尤其是水溶性降解產(chǎn)物，還具有增強(qiáng)動(dòng)物機(jī)體的免疫功能。因此，作為微藻采收的預(yù)處理劑，具有潛在的而又及其廣闊的應(yīng)用前景。
[0013]研究發(fā)現(xiàn)，低分子量的殼聚糖的生物活性較殼聚糖強(qiáng)。目前開(kāi)發(fā)的水溶性低分子量的殼聚糖及其衍生物主要有羧甲基殼聚糖、殼寡糖、水溶性殼聚糖等，低分子量殼聚糖乙?；〈葹?2.71%，具有殼聚糖自身的特點(diǎn)，化學(xué)性質(zhì)又得到優(yōu)化。水溶性、螯合性顯著增強(qiáng)。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為殼寡糖對(duì)綠色巴夫藻和小球藻絮凝富集的作用。
[0015]圖2為水溶性低分子量殼聚糖對(duì)綠色巴夫藻和小球藻絮凝富集的作用。
[0016]圖3為溶液pH值對(duì)殼寡糖對(duì)綠色巴夫藻和小球藻絮凝富集的影響。
[0017]圖4為溶液pH值對(duì)水溶性低分子量殼聚糖對(duì)綠色巴夫藻和小球藻絮凝富集的影響。
[0018]圖5為不同濃度的聚合氯化鋁對(duì)綠色巴夫藻和小球藻絮凝富集的作用。
[0019]圖6為殼寡糖/聚合氯化鋁混合劑對(duì)綠色巴夫藻和小球藻絮凝富集的作用。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下通過(guò)實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明的具體步驟，但不受實(shí)施例限制。
[0021]在本發(fā)明中所使用的術(shù)語(yǔ)，除非另有說(shuō)明，一般具有本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通常理解的含義。
[0022]下面結(jié)合具體實(shí)施例并參照數(shù)據(jù)進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例只是為了舉例說(shuō)明本發(fā)明，而非以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
[0023]實(shí)施例1殼寡糖和水溶性低分子量殼聚糖的制備
參照文獻(xiàn)《系列水溶性殼聚糖衍生物的抑菌性能研究》(楊宇民，馬振祥，尹繼成，溫李楠，陳冠燦.中國(guó)公共衛(wèi)生2005年9月第21卷第9期)公開(kāi)的方法制備。
[0024]殼寡糖的制備:殼聚糖脫乙酰度90.5%,購(gòu)自南通興成生化有限公司。準(zhǔn)確稱(chēng)取20g殼聚糖放入IL三頸瓶中，加入400ml2%的雙氧水溶液，40_50°C下攪拌反應(yīng)2h。停止反應(yīng)后，布氏漏斗上抽濾。濾液在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上減壓蒸餾，濃縮到一定程度后，加入3倍體積的95%乙醇，析出白色沉淀，過(guò)濾。將沉淀以盡可能少的水溶解，再加入3倍體積的95%乙醇，過(guò)濾。操作重復(fù)3次，將沉淀用紅外線快速干燥器烘干，真空干燥器中干燥保存。
[0025]水溶性低分子量殼聚糖的制備:將1g殼聚糖、60ml20%磷酸放入三頸瓶中，控制溫度80-90°C，攪拌，反應(yīng)2h后，加入乙醇50ml,攪拌回流2h,過(guò)濾。用無(wú)水乙醇洗滌濾餅3次，烘干，得白色粉末樣品，溶于水。
[0026]實(shí)施例2微藻的培養(yǎng)
綠色巴夫藻(Pavlovaviridis Tseng, Chen et Zhang)和小球藻(Chloreiia spp.)取自江蘇省海洋水產(chǎn)研究所。培養(yǎng)基配方和培養(yǎng)方法參照《生物餌料培養(yǎng)》(陳明耀，北京，中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社.1995,33-71)公開(kāi)的方法培養(yǎng)。
[0027]實(shí)施例3不同濃度的殼寡糖和水溶性低分子量殼聚糖對(duì)綠色巴夫藻和小球藻絮凝富集的影響
控制綠色巴夫藻和小球藻培養(yǎng)液中殼寡糖和