【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种从底栖微藻培养液中提取胞外聚合物的方法及其产品和应用，属于潮滩泥沙运动力学与微生物学交叉学科研究领域。
技术介绍
1、泥沙起动指在水流作用下，泥沙由静止进入运动的临界状态，常用起动切应力或起动流速进行定量描述。泥沙临界起动条件的确定是水利工程及水生生态学等众多涉水学科的基础研究问题，能够为泥沙输运、地貌演变、污染物迁移释放等科学问题的研究提供重要科学依据，并为港口航道建设、水域管理等工程问题提供支撑。在传统研究中，主要关注泥沙理化性质(如粒径、容重、矿物成分等)对泥沙起动的影响。近年来，底栖微藻(如硅藻、小球藻等)对泥沙起动的影响得到了广泛关注。研究发现，底栖微藻通过生命活动与泥沙结合，形成“生物泥沙”，能够显著提升泥沙的起动切应力，被称为泥沙的“生物稳定性”，相关研究推动了泥沙运动力学的创新发展。
2、底栖微藻通过在泥沙颗粒间分泌具有黏性的胞外聚合物(extracellularpolymeric substances，eps)，黏结泥沙颗粒、促进泥沙颗粒团聚，从而共同抵抗水流的冲刷，是泥沙生物稳定性形成的主要机制之一。目前，为了调查胞外聚合物对泥沙起动特性的影响特征及机制，主要采取室内培养的研究方式，即在底栖微藻培养液中投加泥沙，培养过程中，底栖微藻自然分泌胞外聚合物至泥沙颗粒之间；在不同的培养阶段对泥沙进行冲刷试验得到泥沙起动切应力，同时分析泥沙中胞外聚合物的含量，并对两者进行直接相关分析从而得到胞外聚合物对泥沙起动的影响。该方式贴近现实，但由于底栖微藻生命活动十分复杂，导致胞外聚合物的分泌具有
3、在环境科学研究领域，研究者已经研发了采用一系列物理化学手段从微生物培养液中提取胞外聚合物并将其应用于科学研究的方法。基于此，可以考虑从胞外聚合物培养液中提取胞外聚合物并将其应用于泥沙起动试验研究，既能够满足控制试验的要求，又能够降低试验难度、大大缩小试验周期。
4、目前，胞外聚合物的提取方法很多，如化学试剂提取法、物理分离法等，但这些方法大多针对细菌发酵液，而针对底栖藻类的较少。此外，大多数方法存在操作繁杂、提取条件苛刻、成本较高等问题。乙醇沉淀法是提取细菌胞外聚合物的常用工艺之一，主要通过在细菌发酵液或经过加热浓缩的细菌发酵液中投加2～4倍体积的无水乙醇将胞外聚合物析出，起到提纯胞外聚合物的目的。但由于该工艺乙醇用量较大，在底栖微藻培养液中胞外聚合物浓度相对较低、泥沙起动试验胞外聚合物需求量大的情况下，可能导致提取成本高及试验效率低下等问题，且由于未经过一定的处理，提取的胞外聚合物中杂质较多(如细胞、细胞破裂释放的胞内物质)，可能影响试验结果。
5、因此，有必要综合利用现有提取工艺、加以改进，提出一种从底栖微藻培养液中提取胞外聚合物的方法，同时，提供将其应用于泥沙起动试验的方法，以期为潮滩泥沙运动力学研究提供助力。
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是提供了一种高效地从底栖微藻培养液中提取胞外聚合物的方法及其产品和应用。
2、技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术提供一种从底栖微藻培养液中提取胞外聚合物的方法，包括以下步骤：
3、(1)在底栖微藻培养液中加入甲酰胺，搅拌，得到固化底栖微藻培养液后加入na+型阳离子交换树脂，搅拌，离心，加热浓缩，冷冻干燥，得到粗提底栖微藻胞外聚合物；
4、(2)将步骤(1)中所述的粗提底栖微藻胞外聚合物溶于水，过筛，加入无水乙醇，冷藏，获得沉淀后，溶于水，透析，冷冻干燥后获得胞外聚合物。
5、其中，步骤(1)中所述的甲酰胺投加量根据底栖微藻培养液中叶绿素含量确定，比例为1～5ml/mg叶绿素。
6、其中，步骤(1)中所述的底栖微藻培养液中含有中值粒径为50～100μm的石英砂颗粒；所述石英砂颗粒的量为100～200g/l底栖微藻培养液。
7、其中，步骤(1)中所述的na+型阳离子交换树脂的加入量为10～20g/l固化底栖微藻培养液。
8、其中，步骤(1)中所述加热浓缩的温度为50～60℃，加热浓缩后的体积为原体积的1/4～1/3。
9、其中，步骤(1)和步骤(2)中所述冷冻干燥的温度均为-65～75℃，真空度为0～1pa。
10、其中，步骤(2)中所述粗提底栖微藻胞外聚合物和水的质量体积比为400～600：1g/l。
11、其中，步骤(2)中所述粗提底栖微藻胞外聚合物和无水乙醇的质量体积比为100～200：1g/l。
12、本专利技术还提供了一种由所述方法制备的胞外聚合物。
13、本专利技术还提供了所述的胞外聚合物在泥沙起动特性研究中的应用。
14、底栖微藻胞外聚合物提取工艺说明：(1)底栖微藻培养过程中，培养条件如光照、营养物等条件的设置均依据江苏盐城潮滩现场实测的结果设置；在底栖微藻培养液中加入泥沙的目的是为底栖微藻提供可供附着的床面，创造模拟潮滩的底栖环境。(2)底栖微藻胞外聚合物提取过程中，甲酰胺的加入可以保护藻类细胞在后续提取过程不被破坏，以免胞内物质泄漏而引入杂质，并可以加快胞外聚合物的提取速度；na+型阳离子交换树脂可以通过离子交换，将与底栖微藻细胞紧密结合的胞外聚合物分离到溶液中，提高胞外聚合物的提取程度；离心目的是去除溶液中的藻细胞、不溶性沉淀等杂质；加热浓缩过程中，温度过高可能导致胞外聚合物分解，温度过低浓缩速度十分缓慢，此外，提取底栖微藻培养液体积浓缩过度可能导致胞外聚合物析出，影响其结构与性质，浓缩程度过低，剩余溶液体积过多，不利于后续透析，因此，浓缩过程中温度及剩余体积的控制十分重要。(3)底栖微藻胞外聚合物的纯化过程中，将粗体底栖微藻胞外聚合物溶解液(溶液a)过筛的目的是进一步去除可能存在的泥沙、树脂及由于热浓缩析出的不溶性有机物等杂质，提高胞外聚合物纯度；加入无水乙醇可将溶液a中的胞外聚合物析出，起到提纯的目的；将胞外聚合物沉淀溶解、透析，目的是去除底栖微藻胞外聚合物中存在的盐类、残余的营养物质及小分子物质等可溶性杂质，可进一步提高提取的胞外聚合物纯度。
15、有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下显著优点：1、本专利技术提供的一种从底栖微藻培养液中提取胞外聚合物及应用于泥沙起动试验的方法，综合利用现有的胞外聚合物提取技术、加以改进，实现了从底栖微藻中高效地提取较高纯度的胞外聚合物；2、本专利技术所用材料均为市售商品，容易获取、价格低廉；3、提取过程中，对现有的乙醇沉淀工艺进行改进，采用了“底栖微藻培养液加热浓缩—冷冻干燥获得粗提物—粗提物复溶于水—无水乙醇沉淀—沉淀物溶解—透析—冷冻干燥获得胞外聚合物”的提取工艺，相比于传统“直接在微生物培养液或浓缩液中本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种从底栖微藻培养液中提取胞外聚合物的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的甲酰胺的加入量为1～5ml/mg底栖微藻培养液中的叶绿素。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的底栖微藻培养液中含有中值粒径为50～100μm的石英砂颗粒；所述石英砂颗粒的量为100～200g/L底栖微藻培养液。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的Na+型阳离子交换树脂的加入量为10～20g/L固化底栖微藻培养液。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述加热浓缩的温度为50～60℃，加热浓缩后的体积为原体积的1/4～1/3。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(2)中所述冷冻干燥的温度均为-65～75℃，真空度为0～1Pa。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述粗提底栖微藻胞外聚合物和水的质量体积比为400～600：1g/L。
8.根据权利要求1所述
9.一种由权利要求1～8任一项所述方法制备的胞外聚合物。
10.权利要求9所述的胞外聚合物在泥沙起动特性研究中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种从底栖微藻培养液中提取胞外聚合物的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的甲酰胺的加入量为1～5ml/mg底栖微藻培养液中的叶绿素。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的底栖微藻培养液中含有中值粒径为50～100μm的石英砂颗粒；所述石英砂颗粒的量为100～200g/l底栖微藻培养液。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的na+型阳离子交换树脂的加入量为10～20g/l固化底栖微藻培养液。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述加热浓缩的温度...
【专利技术属性】
技术研发人员：龚政，葛冉，季永兴，靳闯，魏佳欣，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：
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