一种从水华束丝藻中提取胞外聚合物的方法技术

本发明专利技术公开了一种从水华束丝藻中提取胞外聚合物的方法，具体涉及天然产物生物分离领域，该方法包括水华束丝藻的采集、藻体成型、干燥、乙醇水溶液、EDTA溶液、热水、KHCO3溶液浸泡、蒸发浓缩等步骤，还可以包括超声强化传质、离子交换树脂和透析膜净化除杂、挤压等步骤。采用该方法能够从水华束丝藻中提取胞外多聚物。既消除水华束丝藻对水体环境的危害，又能得到具有抗肿瘤活性、具有保湿功能和较高金属离子络合能力的胞外多聚物，还能得到不具有生物毒性的束丝藻体，为藻体细胞其他成分的有效利用提供可能，一举三得。

【技术实现步骤摘要】
一种从水华束丝藻中提取胞外聚合物的方法
本专利技术涉及天然产物生物分离
，更具体地说，本专利技术涉及一种从水华束丝藻中提取胞外聚合物的方法。
技术介绍
水华束丝藻属于蓝藻门，蓝藻纲，段殖体目，念珠藻科，束丝藻属，是淡水水华中常见的优势种群。束丝藻水华危害较大，例如能够造成水体缺氧，引起水生动物窒息死亡；产生毒素，危害饮水健康；产生异味，破坏水体景观等。水华束丝藻的胞外多聚物简称EPS-A具有多种功能。其具有一定的抗肿瘤活性，其机理可能是通过线粒体途径介导发生的，引起凋亡的机理可能是细胞周期阻滞，线粒体跨膜电位崩溃，及氧自由基的增加和抗氧化酶活性下降导致肿瘤细胞凋亡。还具有保湿功能，可用应用于土壤湿润，将土壤颗粒粘结在一起，降低侵蚀。胞外多聚物含有较多的糖醛酸，具有很高的金属络合能力，能够用于水体中重金属的去除。此外，由于部分水华束丝藻能够产生毒素，且多存在于胞外多聚物中，也限制了对水华束丝藻中其他有价值成分的利用。对于水华束丝藻胞外多聚物的提取方法，目前已经报道的现有技术都是用于从水华束丝藻培养水体中提取已经脱离藻细胞的胞外多聚物，包括溶解性胞外多聚物、游离于藻细胞的颗粒胞外多聚物。提取方法主要步骤为醇沉、过滤、洗涤、干燥等。结合在藻细胞表面的胞外多聚物，又称细胞涂层EPS，无法直接采用上述提取方法对其进行分离。因此，需要开发一种从水华束丝藻体中提取胞外聚合物的方法。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术的实施例提供一种从水华束丝藻中提取胞外聚合物的方法，本专利技术所要解决的问题是：现有的提取方法无法直接在藻细胞表面的胞外多聚物进行分离。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种从水华束丝藻中提取胞外聚合物的方法，该方法包括以下步骤：步骤(1)水华束丝藻的采集：从发生水华的水体中采集水华束丝藻，用水进行简单洗涤，并配制成质量分数为20％～30％的藻体悬浊液；步骤(2)藻体成型：将步骤(1)得到的藻体悬浊液喷洒到水平移动的尼龙滤布上，在滤布上形成厚度为5～10毫米的藻体滤层；步骤(3)干燥：将步骤(2)得到的藻体滤层在热空气条件下进行干燥，使其含水量降至26％以下；步骤(4)乙醇溶液浸泡：将步骤(3)得到的干燥后的藻体滤层浸入质量分数为60％～80％的乙醇水溶液中，乙醇水溶液的用量为藻体滤层质量的4～6倍，浸泡时间0.1～0.3h，浸泡完成后用水冲洗；步骤(5)EDTA溶液浸泡：将步骤(4)的藻体滤层浸入质量分数为0.2％～0.8％的EDTA溶液中，EDTA溶液的用量为藻体滤层质量的3～5倍，浸泡时间0.2～0.5h，浸泡完成后用水冲洗；步骤(6)NaOH溶液浸泡：将步骤(5)的藻体滤层浸入0.01～0.03mol/L的NaOH溶液中，NaOH溶液的用量为藻体滤层质量的5～6倍，浸泡时间0.15～0.23h，浸泡完成后用水冲洗；步骤(7)第一热水浸泡：将步骤(6)的藻体滤层浸入46～49℃的热水中，热水用量是藻体滤层质量的7～8倍，浸泡时间0.3～0.6h，浸泡完成后保留液体待用；步骤(8)KHCO3溶液浸泡：将步骤(7)的藻体滤层浸入0.1～0.16mol/L的KHCO3溶液中，KHCO3溶液的用量为藻体滤层质量的3～4倍，浸泡时间0.16～0.18h，浸泡完成后用水冲洗；步骤(9)第二热水浸泡：将步骤(8)的藻体滤层浸入48～51℃的热水中，热水用量是藻体滤层质量的5～6倍，浸泡时间0.2～0.3h，浸泡完成后保留液体待用；步骤(10)将步骤(7)和步骤(9)得到的浸泡完成的液体合并，蒸发浓缩，得到水华束丝藻的胞外多聚物固体。在一个优选的实施方式中，所述步骤(1)水华束丝藻是自然保护区水体中的水华束丝藻；将发生水华的水体抽到50目滤袋中，使水华束丝藻藻体截留，然后将截留的水华束丝藻藻体浸泡至干净的水中，使其悬浮，静置5～10分钟，取上层液体，将底部的杂质排出。在一个优选的实施方式中，所述步骤(1)的洗涤水用量为水华束丝藻质量的4.6～5.3倍，洗涤时间为0.6～0.9h，洗涤水的温度为20～30℃；选取洗涤水用量为水华束丝藻质量的5.0倍，洗涤时间为0.66h，洗涤水的温度为23℃。在一个优选的实施方式中，所述步骤(2)的尼龙滤布的孔径为200～300目，尼龙滤布的水平移动速度为1.1～2.3米/分钟；选取所述尼龙滤布为带式滤布，宽度可在50cm至100cm之间，目的是在滤布上形成一定厚度的水华束丝藻滤层，形成藻体滤层，为了加快藻体悬浊液中的水通过尼龙滤布，在喷洒藻体悬浊液的尼龙滤布下方设置真空区域，其作用是在尼龙滤布下方形成一定的负压，使尼龙滤布上方的水加速通过滤布，以加快藻体滤层的形成，使藻体滤层的厚度更加均匀。在一个优选的实施方式中，所述步骤(3)热空气的温度为35～40℃，干燥时间为1.0～1.5h，进一步优选地，所述步骤(3)的干燥是在一定的真空条件下进行的，所述真空条件的真空度为-50kPa～-30kPa。在一个优选的实施方式中，所述步骤(4)使用乙醇水溶液浸泡的温度为26～31℃，冲洗用水质量为藻体滤层质量的6～7倍，所述步骤(4)使用乙醇水溶液浸泡产生的实际效果是将藻体滤层浸泡在乙醇质量分数56％至80％的乙醇溶液中，其作用是：使附着在水华束丝藻细胞壁外的多聚物收缩聚团，将胞外多聚物与细胞壁之间的连接位点暴露，以利于后续步骤将连接胞外多聚物与细胞壁之间的化学键断开，使胞外多聚物脱离细胞壁。在一个优选的实施方式中，所述步骤(5)的浸泡温度为22～26℃，优选地，浸泡温度为23℃，使用低浓度的EDTA溶液浸泡藻体滤层的目的是：用EDTA将位于细胞壁表面的金属离子螯合，使胞外多聚物与细胞壁之间的结合力进一步减弱，以利于后续步骤将胞外多聚物剥离的更加彻底，所述EDTA的化学名称为乙二胺四乙酸，其化学式为C10H16N2O8。在一个优选的实施方式中，所述步骤(6)的浸泡温度为24～31℃，优选地，浸泡温度为26℃，使用NaOH溶液浸泡藻体滤层的目的是：将连接胞外多聚物与细胞壁之间的化学键断开。在一个优选的实施方式中，所述步骤(8)的浸泡温度为32～35℃，进一步优选地，浸泡温度为34℃，使用KHCO3溶液浸泡藻体滤层的目的是：降低非水溶性胞外多聚物与细胞壁之间的相互作用力，以利于步骤(9)对非水溶性胞外多聚物的提取，增加胞外多聚物的提取率。在一个优选的实施方式中，所述步骤(10)的蒸发浓缩在减压状态下进行，真空度为-80kPa以下，蒸发温度为55～64℃。在一个优选的实施方式中，所述步骤(4)、步骤(5)、步骤(6)、步骤(7)、步骤(8)、步骤(9)的对藻体滤层的浸泡是在超声条件下进行；进一步优选地，所述步骤(4)的超声频率为40KHz，超声功率为48W；所述步骤(5)的超声频率为35KHz，超声功率为42W；所述步骤(6)的超声频率为30KHz，超声功率为38W；所述步骤(7)的超声频率为38KHz，超声功率为40W；所述步骤(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种从水华束丝藻中提取胞外聚合物的方法，其特征在于：包括以下步骤：/n步骤(1)水华束丝藻的采集：从发生水华的水体中采集水华束丝藻，用水进行简单洗涤，并配制成质量分数为20％～30％的藻体悬浊液；/n步骤(2)藻体成型：将步骤(1)得到的藻体悬浊液喷洒到水平移动的尼龙滤布上，在滤布上形成厚度为5～10毫米的藻体滤层；/n步骤(3)干燥：将步骤(2)得到的藻体滤层在热空气条件下进行干燥，使其含水量降至26％以下；/n步骤(4)乙醇溶液浸泡：将步骤(3)得到的干燥后的藻体滤层浸入质量分数为60％～80％的乙醇水溶液中，乙醇水溶液的用量为藻体滤层质量的4～6倍，浸泡时间0.1～0.3h，浸泡完成后用水冲洗；/n步骤(5)EDTA溶液浸泡：将步骤(4)的藻体滤层浸入质量分数为0.2％～0.8％的EDTA溶液中，EDTA溶液的用量为藻体滤层质量的3～5倍，浸泡时间0.2～0.5h，浸泡完成后用水冲洗；/n步骤(6)NaOH溶液浸泡：将步骤(5)的藻体滤层浸入0.01～0.03mol/L的NaOH溶液中，NaOH溶液的用量为藻体滤层质量的5～6倍，浸泡时间0.15～0.23h，浸泡完成后用水冲洗；/n步骤(7)第一热水浸泡：将步骤(6)的藻体滤层浸入46～49℃的热水中，热水用量是藻体滤层质量的7～8倍，浸泡时间0.3～0.6h，浸泡完成后保留液体待用；/n步骤(8)KHCO3溶液浸泡：将步骤(7)的藻体滤层浸入0.1～0.16mol/L的KHCO3溶液中，KHCO3溶液的用量为藻体滤层质量的3～4倍，浸泡时间0.16～0.18h，浸泡完成后用水冲洗；/n步骤(9)第二热水浸泡：将步骤(8)的藻体滤层浸入48～51℃的热水中，热水用量是藻体滤层质量的5～6倍，浸泡时间0.2～0.3h，浸泡完成后保留液体待用；/n步骤(10)将步骤(7)和步骤(9)得到的浸泡完成的液体合并，蒸发浓缩，得到水华束丝藻的胞外多聚物固体。/n...

【技术特征摘要】
1.一种从水华束丝藻中提取胞外聚合物的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤(1)水华束丝藻的采集：从发生水华的水体中采集水华束丝藻，用水进行简单洗涤，并配制成质量分数为20％～30％的藻体悬浊液；
步骤(2)藻体成型：将步骤(1)得到的藻体悬浊液喷洒到水平移动的尼龙滤布上，在滤布上形成厚度为5～10毫米的藻体滤层；
步骤(3)干燥：将步骤(2)得到的藻体滤层在热空气条件下进行干燥，使其含水量降至26％以下；
步骤(4)乙醇溶液浸泡：将步骤(3)得到的干燥后的藻体滤层浸入质量分数为60％～80％的乙醇水溶液中，乙醇水溶液的用量为藻体滤层质量的4～6倍，浸泡时间0.1～0.3h，浸泡完成后用水冲洗；
步骤(5)EDTA溶液浸泡：将步骤(4)的藻体滤层浸入质量分数为0.2％～0.8％的EDTA溶液中，EDTA溶液的用量为藻体滤层质量的3～5倍，浸泡时间0.2～0.5h，浸泡完成后用水冲洗；
步骤(6)NaOH溶液浸泡：将步骤(5)的藻体滤层浸入0.01～0.03mol/L的NaOH溶液中，NaOH溶液的用量为藻体滤层质量的5～6倍，浸泡时间0.15～0.23h，浸泡完成后用水冲洗；
步骤(7)第一热水浸泡：将步骤(6)的藻体滤层浸入46～49℃的热水中，热水用量是藻体滤层质量的7～8倍，浸泡时间0.3～0.6h，浸泡完成后保留液体待用；
步骤(8)KHCO3溶液浸泡：将步骤(7)的藻体滤层浸入0.1～0.16mol/L的KHCO3溶液中，KHCO3溶液的用量为藻体滤层质量的3～4倍，浸泡时间0.16～0.18h，浸泡完成后用水冲洗；
步骤(9)第二热水浸泡：将步骤(8)的藻体滤层浸入48～51℃的热水中，热水用量是藻体滤层质量的5～6倍，浸泡时间0.2～0.3h，浸泡完成后保留液体待用；
步骤(10)将步骤(7)和步骤(9)得到的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王辛，
申请(专利权)人：长江绿银无锡科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32