一種微藻絮凝收集的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及微藻的收集，具體的說(shuō)是一種微藻絮凝收集的方法。具體，攪拌狀態(tài)下將絮凝劑加入至經(jīng)磁力攪拌下的藻液中，并使藻液中絮凝劑終濃度為10—100mg/L，而后以上述相同的攪拌速度繼續(xù)攪拌至產(chǎn)生絮狀物，靜止至絮狀物下沉，沉淀即為絮凝下的藻體。本發(fā)明采用絮凝劑收集微藻，絮凝收集藻在短期內(nèi)其生長(zhǎng)沒(méi)有明顯的抑制作用，對(duì)于大規(guī)模微藻收集來(lái)說(shuō)，不會(huì)造成藻體的死亡裂解從而引起藻體內(nèi)目的提取物的降解損失，并且高效低成本。
【專利說(shuō)明】一種微藻絮凝收集的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微藻的收集，具體的說(shuō)是一種微藻絮凝收集的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]有效的微藻收集方法對(duì)于微藻的大規(guī)模培養(yǎng)特別重要，目前主要的微藻收集方法有離心，絮凝，過(guò)濾，沉淀，浮選，以及電泳方法等。絮凝主要是將懸浮的細(xì)胞凝結(jié)成較大的松散混合物，然后沉降于容器底部。第一步是將懸浮的細(xì)胞聚合成較大顆粒，源自絮凝劑與細(xì)胞表面電荷的相互作用。主要用到了兩種力:較遠(yuǎn)距離的靜電排斥力(表面帶負(fù)電的細(xì)胞相互排斥)，近距離的分子間范德華力。第二步是聚合成較大絮凝物沉淀下來(lái)。細(xì)胞表面特征，培養(yǎng)液的酸堿度，絮凝劑間相互作用，培養(yǎng)液的離子強(qiáng)度，以及細(xì)胞密度都會(huì)影響到絮凝效果，從而影響細(xì)胞的收集。
[0003]一般的微藻收集方法容易對(duì)微藻造成損傷，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)有效組分的降解，從而影響微藻的實(shí)用價(jià)值。因此尋找一種合適的微藻收集方法對(duì)于微藻的大規(guī)模養(yǎng)殖至關(guān)重要。絮凝作為一種快速高效的微藻收集方式，探索合適的絮凝劑，并且優(yōu)化合適的絮凝劑濃度具有十分重要的意義。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種微藻絮凝收集的方法。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0006]一種微藻絮凝收集的方法:攪拌狀態(tài)下將絮凝劑加入至經(jīng)磁力攪拌下的藻液中，并使藻液中絮凝劑終濃度為10 — 100mg/L，而后以上述相同的攪拌速度繼續(xù)攪拌至產(chǎn)生絮狀物，靜止至絮狀物下沉，沉淀即為絮凝下的藻體。
[0007]述絮凝劑為氯化鐵，硫酸鋁，聚合氯化鋁或硫酸鋁鉀。
[0008]所述藻為硅藻和/或甲藻。
[0009]進(jìn)一步的說(shuō)，以10-60轉(zhuǎn)/min的磁力攪拌狀態(tài)下將絮凝劑加入至經(jīng)磁力攪拌下的藻液中，并使藻液中絮凝劑終濃度為10 — 100mg/L，而后以上述相同的攪拌速度繼續(xù)攪拌至產(chǎn)生絮狀物，靜止至絮狀物下沉，沉淀即為絮凝下的藻體。
[0010]本發(fā)明所采用的絮凝劑中，氯化鐵是一種無(wú)機(jī)低分子絮凝劑，常用于水處理，其絮凝作用機(jī)理為無(wú)機(jī)鹽溶解于水中，電離形成金屬陽(yáng)離子和陰離子。由于膠體顆粒表面帶有負(fù)電荷，在靜電的作用下金屬陽(yáng)離子進(jìn)入膠體顆粒的表面中和一部分負(fù)電荷而使膠體顆粒的擴(kuò)散層被壓縮，使膠體顆粒的ξ電位降低，在范德華力的作用下形成松散的大膠體顆粒沉降下來(lái)。
[0011]同時(shí)，鋁鹽廣泛應(yīng)用于水處理，鋁離子的水解產(chǎn)物對(duì)水中雜質(zhì)有強(qiáng)烈的吸附作用。帶正電荷的多核絡(luò)離子在溶液中被吸附后，通過(guò)壓縮擴(kuò)散層和降低表面電位等降低微粒間的排斥力，使其相互接近，當(dāng)引力達(dá)到優(yōu)勢(shì)時(shí)，各微粒即連接、結(jié)合在一起。這時(shí)，如果同一多核聚合物為兩個(gè)以上的雜質(zhì)微粒所吸附，兩微粒間就會(huì)黏結(jié)架橋，借范德華力和黏結(jié)架橋不斷地結(jié)合凝聚，逐步擴(kuò)大形成大絮體。
[0012]本發(fā)明避免了其他微藻采集的缺點(diǎn)并具有其特定優(yōu)點(diǎn):
[0013]現(xiàn)有的采集方式中離心法能耗高，操作繁瑣，并且離心需要專門的離心機(jī)，收集成本比較昂貴且在離心過(guò)程中可引起細(xì)胞破碎，造成產(chǎn)品損失。
[0014]氣浮法需要的設(shè)備多、操作復(fù)雜，需要向藻液中鼓入大量的氣體，采收效果受到酸堿度和充入的氣泡密度等因素影響。
[0015]沉淀法耗時(shí)較長(zhǎng)，過(guò)濾法易堵塞。
[0016]超濾法的投資大，操作費(fèi)用高，必須選擇合適的操作壓力。如果壓力過(guò)小，則操作時(shí)間長(zhǎng)，生產(chǎn)效率不高，而壓力太大，又會(huì)影響細(xì)胞的活性同時(shí)也可能使超濾膜損壞。
[0017]而本發(fā)明采用絮凝劑收集微藻，絮凝收集所得三角褐指藻在短期內(nèi)其生長(zhǎng)沒(méi)有明顯的抑制作用，對(duì)于大規(guī)模微藻收集來(lái)說(shuō)，不會(huì)造成藻體的死亡裂解從而引起藻體內(nèi)目的提取物的降解損失，并且高效低成本。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的不同絮凝劑絮凝三角褐指藻效果照片(A氯化鐵；B硫酸鋁；C聚合氯化鋁；D硫酸鋁鉀)；
[0019]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的不同絮凝劑絮凝三角褐指藻效果顯微照片(A氯化鐵；B硫fe招；C聚合氣化招；D硫酸招鐘)；
[0020]圖3為本發(fā)明實(shí)施案例提供的絮凝劑(氯化鐵)絮凝三角褐指藻后的單個(gè)細(xì)胞顯微照片；
[0021]圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的氯化鐵絮凝后三角褐指藻的生長(zhǎng)曲線圖；
[0022]圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的硫酸鋁絮凝后三角褐指藻的生長(zhǎng)曲線圖；
[0023]圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的聚合氯化鋁絮凝后三角褐指藻的生長(zhǎng)曲線圖；
[0024]圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的硫酸鋁鉀絮凝后三角褐指藻的生長(zhǎng)曲線圖；
[0025]圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的氯化鐵絮凝后三角褐指藻的光合作用效率曲線圖；
[0026]圖9為本發(fā)明實(shí)施例提供的硫酸鋁絮凝后三角褐指藻的光合作用效率曲線圖；
[0027]圖10為本發(fā)明實(shí)施例提供的聚合氯化鋁絮凝后三角褐指藻的光合作用效率曲線圖；
[0028]圖11為本發(fā)明實(shí)施例提供的硫酸鋁鉀絮凝后三角褐指藻的光合作用效率曲線圖。
[0029]圖12為本發(fā)明實(shí)施案例提供的不同絮凝劑絮凝后三角褐指藻的巖藻黃素含量圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]實(shí)施例1
[0031]氯化鐵絮凝收集三角褐指藻
[0032]稱取1.67g六水合氯化鐵，加入10mL水，配成1%氯化鐵原液。10mL三角褐指藻藻液(OD73tl0.24)，40轉(zhuǎn)/min磁力攪拌，加入100 μ L氯化鐵原液，終濃度為20mg/L。保持原轉(zhuǎn)速繼續(xù)攪拌至產(chǎn)生絮狀物。靜止2h，倒掉上清，沉淀即為絮凝的三角褐指藻藻體(參見圖1、2、3、4、8和12)。由圖1可以看出，加入一定劑量氯化鐵后，絕大多數(shù)細(xì)胞皆絮凝結(jié)合沉淀下來(lái)，上清清澈，只有極少量細(xì)胞未沉淀下來(lái)。由圖2可以看出，細(xì)胞絮凝結(jié)合在一起，且絕大多數(shù)細(xì)胞未破裂，保持了細(xì)胞完整性。由圖3可以看出，細(xì)胞完整性及狀態(tài)良好。由圖4可以看出，氯化鐵絮凝的細(xì)胞在絮凝20h后仍保持生長(zhǎng)狀態(tài)，加入新鮮培養(yǎng)基后能夠繼續(xù)生長(zhǎng)至較高濃度。由圖8可以看出，在加入氯化鐵的20h內(nèi)，細(xì)胞仍保持有良好的光合活性，加入新鮮海水后，仍然能夠正常培養(yǎng)。由圖12可以看出，氯化鐵收集的藻細(xì)胞內(nèi)巖藻黃素含量并未發(fā)生明顯變化，沒(méi)有造成經(jīng)濟(jì)產(chǎn)物的損失。
[0033]實(shí)施例2
[0034]硫酸鋁絮凝收集三角褐指藻
[0035]稱取0.3g硫酸鋁，加入1mL水，配成1%硫酸鋁原液。10mL三角褐指藻藻液(OD7300.24)，40轉(zhuǎn)/min磁力攪拌，加入100 μ L硫酸鋁原液，終濃度為30mg/L。保持原轉(zhuǎn)速繼續(xù)攪拌至產(chǎn)生絮狀物。靜止2h，倒掉上清，沉淀即為絮凝的三角褐指藻藻體(參見圖1、2、5、9和12)。由圖1可以看出，加入一定劑量硫酸鋁后，絕大多數(shù)細(xì)胞皆絮凝結(jié)合沉淀下來(lái)，上清清澈，只有極少量細(xì)胞未沉淀下來(lái)。由圖2可以看出，細(xì)胞絮凝結(jié)合在一起，且絕大多數(shù)細(xì)胞未破裂，保持了細(xì)胞完整性。由圖5可以看出，硫酸鋁絮凝的細(xì)胞在絮凝20h后仍保持生長(zhǎng)狀態(tài)，加入新鮮培養(yǎng)基后能夠繼續(xù)生長(zhǎng)至較高濃度。由圖9可以看出，在加入硫酸鋁的20h內(nèi)，細(xì)胞仍保持有良好的光合活性，加入新鮮海水后，仍然能夠正常培養(yǎng)。由圖12可以看出，硫酸鋁收集的藻細(xì)胞內(nèi)巖藻黃素含量并未發(fā)生明顯變化，沒(méi)有造成經(jīng)濟(jì)產(chǎn)物的損失。
[0036]實(shí)施例3
[0037]聚合氯化鋁絮凝收集三角褐指藻
[0038]稱取0.3g硫酸鋁，加入10mL水，配成0.1%聚合氯化鋁原液。10mL三角褐指藻藻液(OD73tl0.24)，40轉(zhuǎn)/min磁力攪拌，加入ImL聚合氯化鋁原液，終濃度為30mg/L。保持原轉(zhuǎn)速繼續(xù)攪拌至產(chǎn)生絮狀物。靜止2h，倒掉上清，沉淀即為絮凝的三角褐指藻藻體(參見圖1、2、6、10和12)。由圖1可以看出，加入一定劑量聚合氯化鋁后，絕大多數(shù)細(xì)胞皆絮凝結(jié)合沉淀下來(lái)，上清清澈，只有極少量細(xì)胞未沉淀下來(lái)。由圖2可以看出，細(xì)胞絮凝結(jié)合在一起，且絕大多數(shù)細(xì)胞未破裂，保持了細(xì)胞完整性。由圖6可以看出，聚合氯化鋁絮凝的細(xì)胞在絮凝20h后仍保持生長(zhǎng)狀態(tài)，加入新鮮培養(yǎng)基后能夠繼續(xù)生長(zhǎng)至較高濃度。由圖10可以看出，在加入聚合氯化鋁的20h內(nèi)，細(xì)胞仍保持有良好的光合活性，加入新鮮海水后，仍然能夠正常培養(yǎng)。由圖12可以看出，聚合氯化鋁收集的藻細(xì)胞內(nèi)巖藻黃素含量并未發(fā)生明顯變化，沒(méi)有造成經(jīng)濟(jì)產(chǎn)物的損失。
[0039]實(shí)施例4
[0040]硫酸鋁鉀絮凝收集三角褐指藻
[0041]稱取0.3g硫酸鋁鉀，加入1mL水，配成1%硫酸鋁鉀原液。10mL三角褐指藻藻液(OD7300.24)，40轉(zhuǎn)/min磁力攪拌，加入ImL硫酸鋁鉀原液，終濃度為30mg/L。保持原轉(zhuǎn)速繼續(xù)攪拌至產(chǎn)生絮狀物。靜止2h，倒掉上清，沉淀即為絮凝的三角褐指藻藻體(參見圖1、2、7、11和12)。由圖1可以看出，加入一定劑量硫酸鋁鉀后，絕大多數(shù)細(xì)胞皆絮凝結(jié)合沉淀下來(lái)，上清清澈，只有極少量細(xì)胞未沉淀下來(lái)。由圖2可以看出，細(xì)胞絮凝結(jié)合在一起,且絕大多數(shù)細(xì)胞未破裂，保持了細(xì)胞完整性。由圖7可以看出，硫酸鋁鉀絮凝的細(xì)胞在絮凝20h后仍保持生長(zhǎng)狀態(tài)，加入新鮮培養(yǎng)基后能夠繼續(xù)生長(zhǎng)至較高濃度。由圖11可以看出，在加入硫酸鋁鉀的20h內(nèi)，細(xì)胞仍保持有良好的光合活性，加入新鮮海水后，仍然能夠正常培養(yǎng)。由圖12可以看出，硫酸鋁鉀收集的藻細(xì)胞內(nèi)巖藻黃素含量并未發(fā)生明顯變化，沒(méi)有造成經(jīng)濟(jì)產(chǎn)物的損失。
[0042]由上述方式絮凝，所用絮凝劑不會(huì)造成藻細(xì)胞損傷，可再次接種生產(chǎn)。
【權(quán)利要求】
1.一種微藻絮凝收集的方法，其特征在于:攪拌狀態(tài)下將絮凝劑加入至經(jīng)磁力攪拌下的藻液中，并使藻液中絮凝劑終濃度為10 — 100mg/L，而后以上述相同的攪拌速度繼續(xù)攪拌至產(chǎn)生絮狀物，靜止至絮狀物下沉，沉淀即為絮凝下的藻體。
2.按權(quán)利要求1所述的微藻絮凝收集的方法，其特征在于:所述絮凝劑為氯化鐵，硫酸鋁，聚合氯化鋁或硫酸鋁鉀。
3.按權(quán)利要求1所述的微藻絮凝收集的方法，其特征在于:所述藻為硅藻和/或甲藻。
4.按權(quán)利要求1所述的微藻絮凝收集的方法，其特征在于:以10-60轉(zhuǎn)/min的磁力攪拌狀態(tài)下將絮凝劑加入至經(jīng)磁力攪拌下的藻液中，并使藻液中絮凝劑終濃度為10 — 10mg/L，而后以上述相同的攪拌速度繼續(xù)攪拌至產(chǎn)生絮狀物，靜止至絮狀物下沉，沉淀即為絮凝下的藻體。
【文檔編號(hào)】C12N1/12GK104371928SQ201310484780
【公開日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2013年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月16日
【發(fā)明者】王廣策, 趙佩佩, 臧正蓉 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院海洋研究所