專利名稱：一種利用多糖收獲微藻的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用多糖絮凝沉降微藻，再脫水收獲微藻的方法。
背景技術(shù)：
微藻是一類在陸地、海洋分布廣泛，營(yíng)養(yǎng)豐富、光合利用度高的自養(yǎng)生物，微藻細(xì) 胞代謝化學(xué)成分復(fù)雜，富含蛋白質(zhì)、脂類、藻多糖、β-胡蘿卜素、多種無(wú)機(jī)元素(如Cu，F(xiàn)e， Se，Mn，Zn等)等物質(zhì)，是生產(chǎn)生物醫(yī)藥、精細(xì)化學(xué)品的潛在資源，在醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、化 妝品、動(dòng)物飼料等領(lǐng)域有著良好應(yīng)用前景。相對(duì)于其他植物，藻類含有較高的脂類、可溶性 多糖等，可以用來(lái)生產(chǎn)生物柴油或乙醇，熱解所得生物質(zhì)燃油平均熱值高達(dá)33MJ/kg，是木 材或農(nóng)作物秸稈的1. 6倍，微藻能源是當(dāng)今新能源領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向。微藻繁殖快、 藻類的光合作用效率比樹(shù)木高，且所需養(yǎng)分不多，主要是陽(yáng)光、水和CO2,同木質(zhì)纖維素材料 相比，開(kāi)發(fā)微藻不會(huì)與農(nóng)牧業(yè)發(fā)展?fàn)幍?，而且微藻利用光合作用捕獲廢氣中的CO2,可起到 緩解溫室效應(yīng)、保護(hù)環(huán)境的作用。藻類具有光合作用效率高、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、生長(zhǎng)周期短、產(chǎn)量高、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富、 經(jīng)濟(jì)效益高、用途廣泛等突出特點(diǎn)，使藻類在各領(lǐng)域的研究工作蓬勃發(fā)展，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益潛 力巨大。在微藻養(yǎng)殖應(yīng)用過(guò)程中，微藻收獲是其中一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，微藻濃縮富集方法是決定 微藻生產(chǎn)成本和應(yīng)用領(lǐng)域的重要因素。微藻常用分離法有濾網(wǎng)過(guò)濾法、離心分離法和氣浮 法等。因于微藻體積極小，容易造成濾網(wǎng)堵塞，濾網(wǎng)過(guò)濾法的微藻收集效率較低；離心分離 法可有效分離微藻，但該方法所需能耗很大，影響了該方法的大規(guī)模應(yīng)用；氣浮法是一種較 有潛力的微藻富集法，但該法需有合理的氣浮分離設(shè)備及分離工藝，分離效果受設(shè)備結(jié)構(gòu) 及工藝條件等諸多因素影響。目前微藻富集報(bào)道較多的方法是PH值法或化學(xué)法，通過(guò)調(diào)節(jié) 微藻培養(yǎng)液的PH值，可以使微藻在特定pH值范圍內(nèi)沉降；化學(xué)法是通過(guò)向培養(yǎng)液添加無(wú)機(jī) 或有機(jī)化合物，使微藻發(fā)生絮凝沉降，常用的化合物有明礬、聚鐵化合物、聚鋁化合物等物 質(zhì)，這些物質(zhì)將與微藻一同沉降，污染微藻，導(dǎo)致微藻后續(xù)應(yīng)用加工受影響，也有研究者采 用聚丙烯酰胺、甲殼素、褐藻膠等為絮凝劑，但效果不明顯，可能與離子強(qiáng)度大小有關(guān)。多糖 是海藻細(xì)胞的主要成份，以多糖為絮凝劑對(duì)海藻的后續(xù)加工及應(yīng)用不會(huì)產(chǎn)生不良影響。通 過(guò)化學(xué)改性可向多糖引入不同活性基團(tuán)，如羧基、磷酸基、硫酸基等，使多糖呈現(xiàn)聚電解質(zhì) 結(jié)構(gòu)和高分子絮凝性能，可有效絮凝沉降微藻懸浮液。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種利用多糖收獲微藻的方法，尤其是含有酸性基團(tuán)的多糖收獲微藻 的方法，含有酸性基團(tuán)的多糖即為聚陰離子多糖。本發(fā)明所涉及微藻收獲方法，利用含有酸性基團(tuán)的多糖聚電解質(zhì)(即聚陰離子多 糖)為絮凝劑，將適當(dāng)用量的多糖聚電解質(zhì)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。本發(fā)明采用帶有可解離酸性基團(tuán)(包括羧基、硫酸基、磷酸基等)的多糖(包括纖維素、細(xì)菌纖維素、海藻酸鹽、淀粉、殼聚糖、甲殼素等)，酸性基團(tuán)含量為0. 1 3. Omol/ mol糖元。帶有羧基、磷酸基、硫酸基的多糖多具有良好的生物活性、安全無(wú)毒，與微藻的化 學(xué)成分類似，對(duì)微藻后續(xù)加工應(yīng)用無(wú)不良影響，且其自身具有良好性能，可與微藻一起共同 利用，如用于生物醫(yī)藥、食品、動(dòng)物飼料、生物柴油、燃料乙醇生產(chǎn)等等。本發(fā)明采用帶有可解離酸性基團(tuán)(酸性基團(tuán)含量0. 1 3. Omol/mol糖元)的多 糖可在較寬PH范圍應(yīng)用，pH可為9.0 12.0，酸性基團(tuán)解離，呈聚電解質(zhì)結(jié)構(gòu)，起到高分子 絮凝劑作用。據(jù)酸性基團(tuán)含量和PH值范圍不同，本發(fā)明所用聚陰離子多糖電解質(zhì)溶液的濃 度可介于0. 2 1. Omg/ml。本方法適用于從多種微藻懸浮液中收獲微藻，包括小球藻、擬微球藻、螺旋藻、巴 夫藻、金藻或三角褐指藻等。
具體實(shí)施方式
實(shí)例1 取小球藻培養(yǎng)液400ml置于500ml燒杯中，向其中加入82mg羧甲基纖維 素，調(diào)節(jié)PH至9. 88,20min后，小球藻沉淀完全，將上層清液倒出，得小球藻濃縮液，將該濃 縮液冷凍干燥，得小球藻固體2. Olgo所用羧甲基纖維素取代度1. 5 (酸性基團(tuán)含量1. 5mol/ mol糖元)。實(shí)例2 取擬微球藻培養(yǎng)液400ml置于500ml燒杯中，向其中加入80mg羧甲基纖 維素，調(diào)節(jié)PH至9. 79,20min后，擬微球藻沉淀完全，將上層清液倒出，得擬微球藻濃縮液， 將該濃縮液冷凍干燥，得擬微球藻固體2. 05g。所用羧甲基纖維素取代度1. 5(即酸性基團(tuán) 含量1. 5mol/mol糖元)。實(shí)例3 取小球藻培養(yǎng)液400ml置于500ml燒杯中，向其中加入120mg海藻酸鈉， 調(diào)節(jié)PH至10. 16，30min后，小球藻沉淀完全，將上層清液倒出，得小球藻濃縮液，將該濃縮 液冷凍干燥，得小球藻固體2. 23g。實(shí)例4 取擬微球藻培養(yǎng)液400ml置于500ml燒杯中，向其中加入120mg海藻酸鈉， 使海藻酸鈉濃度達(dá)0. 3mg/ml，調(diào)節(jié)pH至10. 35，30min后，擬微球藻沉淀完全，將上層清液倒 出，得擬微球藻濃縮液，將該濃縮液冷凍干燥，得擬微球藻固體2. 16g。實(shí)例5 取小球藻培養(yǎng)液400ml置于500ml燒杯中，向其中加入92mg硫酸細(xì)菌纖 維素，調(diào)節(jié)PH至10. 02，30min后，小微球藻沉淀完全，將上層清液倒出，得小微球藻濃縮液， 將該濃縮液冷凍干燥，得小微球藻固體2. 15g。硫酸細(xì)菌纖維素取代度2. 0(即酸性基團(tuán)含 量 2. Omol/mol 糖元)。實(shí)例6 取擬微球藻培養(yǎng)液400ml置于500ml燒杯中，向其中加入89mg硫酸細(xì)菌纖 維素，調(diào)節(jié)PH至10. 14，30min后，擬微球藻沉淀完全，將上層清液倒出，得擬微球藻濃縮液， 將該濃縮液冷凍干燥，得擬微球藻固體2. 15g。硫酸細(xì)菌纖維素取代度2. 0(即酸性基團(tuán)含 量 2. Omol/mol 糖元))。實(shí)例7 取小球藻培養(yǎng)液400ml置于500ml燒杯中，向其中加入112mg羧甲基淀粉， 調(diào)節(jié)PH至10. 56,45min后，小球藻沉淀完全，將上層清液倒出，得小球藻濃縮液，將該濃縮 液冷凍干燥，得小球藻固體1. 87g。所用羧甲基淀粉取代度1. 8 (酸性基團(tuán)含量1. 8mol/mol 糖元)。實(shí)例8 取擬微球藻培養(yǎng)液400ml置于500ml燒杯中，向其中加入113mg羧甲基淀粉，調(diào)節(jié)PH至10. 67，50min后，擬微球藻沉淀完全，將上層清液倒出，得擬微球藻濃縮液，將 該濃縮液冷凍干燥，得擬微球藻固體1. 90g。所用羧甲基淀粉取代度1. 8 (即酸性基團(tuán)含量 1. 8mol/mol 糖元)。實(shí)例9 取小球藻培養(yǎng)液400ml置于500ml燒杯中，向其中加入112mg硫酸化殼聚 糖，調(diào)節(jié)PH至10. 56，45min后，小球藻沉淀完全，將上層清液倒出，得小球藻濃縮液，將該濃 縮液冷凍干燥，得小球藻固體1. 87g。所用硫酸化殼聚糖代度1. 7 (酸性基團(tuán)含量1. 7mol/ mol糖元)。實(shí)例10 取擬微球藻培養(yǎng)液400ml置于500ml燒杯中，向其中加入116mg硫酸化殼 聚糖，調(diào)節(jié)PH至10. 57，50min后，擬微球藻沉淀完全，將上層清液倒出，得擬微球藻濃縮液， 將該濃縮液冷凍干燥，得擬微球藻固體2. 06g。所用硫酸化殼聚糖取代度1. 7 (即酸性基團(tuán) 含量1. 7mol/mol糖元)。實(shí)例11 取擬微球藻培養(yǎng)液400ml置于500ml燒杯中，向其中加入121mg磷酸化甲 殼素，調(diào)節(jié)PH至10. 19，35min后，擬微球藻沉淀完全，將上層清液倒出，得擬微球藻濃縮液， 將該濃縮液冷凍干燥，得擬微球藻固體1. 92g。所用磷酸化甲殼素取代度2. 8(即酸性基團(tuán) 含量2. 8mol/mol糖元)。實(shí)例12 取小球藻培養(yǎng)液400ml置于500ml燒杯中，向其中加入122mg磷酸化甲殼 素，調(diào)節(jié)PH至10. 23，40min后，小球藻沉淀完全，將上層清液倒出，得小球藻濃縮液，將該濃 縮液冷凍干燥，得小球藻固體1. 88g。所用磷酸化甲殼素取代度2. 8 (酸性基團(tuán)含量2. Smol/ mol糖元)。
對(duì)比例1 取擬微球藻培養(yǎng)液400ml置于500ml燒杯中，向其中加入20% NaOH溶 液，調(diào)節(jié)PH至12. 00,120min后，擬微球藻沉淀完全，將上層清液倒出，得擬微球藻濃縮液， 將該濃縮液冷凍干燥，得擬微球藻固體0. 67g。對(duì)比例2 取小球藻培養(yǎng)液400ml置于500ml燒杯中，向其中加入300mg殼聚糖，
靜置5小時(shí)后觀察，無(wú)沉淀現(xiàn)象。本技術(shù)實(shí)例中所用擬微球藻原始pH值為9. 69，小球藻原始pH值為9. 78。
權(quán)利要求
一種利用含酸性基團(tuán)的多糖收獲微藻的方法，其特征在于向微藻懸浮液添加含酸性基團(tuán)的多糖聚電解質(zhì)溶液，調(diào)節(jié)多糖濃度為0.2 1.0mg/ml和懸浮液pH值為9.0 12.0，使微藻絮凝沉降，然后靜止分層、脫水、干燥，得微藻固體。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所用多糖為帶有可解離酸性基團(tuán)的多糖類物 質(zhì)，其中酸性基團(tuán)包括羧基、硫酸基或磷酸基，多糖包括纖維素、淀粉、海藻酸鹽、細(xì)菌纖維 素、甲殼素或殼聚糖，酸性基團(tuán)含量為0. 1 3. Omol/mol糖元。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于多糖聚電解質(zhì)溶液為中性水溶液或堿性水溶液。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的微藻為小球藻、擬微球藻、螺旋藻、巴 夫藻、金藻或三角褐指藻。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所用多糖含酸性基團(tuán)的多糖為羧甲基纖維ο
全文摘要
本發(fā)明涉及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。帶有羧基、硫酸基或磷酸基的多糖荷電性可通過(guò)pH值及酸性基團(tuán)含量調(diào)節(jié)，適用于不同品種微藻的沉降。多糖具有良好的生物活性、安全無(wú)毒，與微藻的化學(xué)成分類似，對(duì)微藻后續(xù)加工應(yīng)用無(wú)不良影響，且可與微藻一起共同利用，如用于生物醫(yī)藥、食品、動(dòng)物飼料、生物柴油、燃料乙醇生產(chǎn)等等。
文檔編號(hào)C12N1/12GK101962618SQ20101020568
公開(kāi)日2011年2月2日 申請(qǐng)日期2010年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月10日
發(fā)明者尹學(xué)瓊, 張學(xué)良, 林強(qiáng), 王愛(ài)民 申請(qǐng)人:海南大學(xué)