紫球藻胞外多糖吸附劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生化吸附劑領(lǐng)域，具體上的涉及一種紫球藻胞外多糖吸附劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)發(fā)展與技術(shù)進(jìn)步，對(duì)分離材料提出了新的要求:吸附量要大、吸附速度快，選擇吸附能力大，可將溶液中的所需物質(zhì)或有害物質(zhì)有選擇性地吸附并分離出來，脫附容易，能反復(fù)使用；價(jià)格便宜、經(jīng)久耐用、來源廣泛；可以多種形式使用；分離技術(shù)簡(jiǎn)單、能耗少、品種多，可根據(jù)不同要求使用不同品種。
[0003]鑒于以上要求，生物吸附材料以其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)進(jìn)入了人們的視野，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者都圍繞生物吸附劑進(jìn)行了廣泛而深入的研究。生物吸附劑是一種特殊的離子交換劑，與常規(guī)的離子交換劑不同，起作用的是生物細(xì)胞，也主要有菌體、藻類和細(xì)胞提取物等。
[0004]藻類細(xì)胞壁是由纖維素、果膠質(zhì)、藻酸銨鹽多糖和半聚乳糖硫酸酯等多層微纖維組成的多孔結(jié)構(gòu)，具有較大的表面積。同時(shí)，細(xì)胞壁上的多糖、蛋白質(zhì)、磷脂等多聚復(fù)合體給藻類提供了大量可以與金屬離子結(jié)合的官能團(tuán)，例如氨基、硫基、巰基、羥基、羧基、咪唑基、硫酸根、硫酸根、酚、醛基、酰胺基等，這些官能團(tuán)能合理排列在具有較大表面的藻類細(xì)胞壁上。與金屬離子充分接觸，其中有些可以失去質(zhì)子而帶負(fù)電荷，靠靜電引力吸附金屬離子；有的帶孤對(duì)電子，可與金屬離子形成配位鍵而絡(luò)合吸附金屬離子。同時(shí)，細(xì)胞壁上還帶有一定電荷和粘性，更增加了其對(duì)金屬離子的吸附能力。
[0005]紫球藻作為一種比較原始的紅藻門單細(xì)胞藻類，能夠產(chǎn)生許多生物活性物質(zhì)，如藻膽蛋白、多不飽和脂肪酸及胞外多糖物質(zhì)。紫球藻細(xì)胞可積累20% -50%生物量的多糖，該多糖是由木糖，葡萄糖，半乳糖等單糖構(gòu)成的多聚體，具有獨(dú)特的膠體性能，粘度大，其結(jié)構(gòu)與褐藻膠，褐藻淀粉相似。
[0006]基于藻類細(xì)胞良好的吸附能力，且具有吸附速度快、不造成二次污染的諸多優(yōu)點(diǎn)。所以近年來對(duì)藻類胞外多糖的研究逐漸增多。但產(chǎn)量低、吸附容量小、抗逆性差和再生能力差，仍是制約其大規(guī)模生產(chǎn)的主導(dǎo)因素。
[0007]有鑒于上述的缺陷，本設(shè)計(jì)人，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)紫球藻胞外多糖吸附劑的制備方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供紫球藻胞外多糖吸附劑及其制備方法。該制備方法包括紫球藻胞外多糖的分離提純處理、紫球藻胞外多糖的磺化處理和紫球藻胞外多糖的固定化處理。通過該方法制得的吸附劑可選擇性的吸附水體中的重金屬離子及貴金屬離子，且紫球藻胞外多糖吸附劑反應(yīng)迅速，吸附容量大，去除率高，并且便于洗脫?？煞磸?fù)使用，減少了對(duì)環(huán)境的二次污染，環(huán)境友好；減少污染殘留和生物種引進(jìn)引發(fā)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。
[0009]本發(fā)明解決所述技術(shù)問題的技術(shù)方案是，提供紫球藻胞外多糖吸附劑，其特征是所述的吸附劑以如下方法制備:
[0010](I)紫球藻胞外多糖的分離提純處理:
[0011]I)取新鮮紫球藻加蒸餾水或磷酸緩沖溶液混合，進(jìn)行超聲破碎，所述磷酸緩沖溶液的pH值為7.5，濃度為40?105mmol/L ；
[0012]2)將步驟I)得到的破碎液離心、棄沉淀，取上清液；
[0013]3)將步驟2)得到的上清液脫去蛋白；
[0014]4)將步驟3)得到的脫去蛋白的上清液中加入2?3倍于體積的乙醇進(jìn)行沉淀，離心收集沉淀，丙酮洗滌，干燥，得粗多糖；
[0015]5)取步驟4)得到的粗多糖溶于蒸餾水或三羥甲基氨基甲烷-鹽酸緩沖液，制成飽和溶液，離心棄沉淀，將上清液上樣于DEAE-S印harose Fast Flow柱，以Tris-HCl為洗脫液，進(jìn)行NaCl梯度洗脫，苯酚-硫酸法跟蹤檢測(cè)，收集單一峰，透析去離子后上樣于sephadexG-100或sephadexG_75柱，以去離子水進(jìn)行洗脫，收集單一峰，冷凍干燥得純化紫球藻胞外多糖；
[0016](2)紫球藻胞外多糖的磺化處理:將步驟5)得到的純化紫球藻胞外多糖在惰性氣體環(huán)境中，以DMF或DMAc為溶劑，反應(yīng)時(shí)間l_3h，溫度80_110°C，通過磺化試劑進(jìn)行磺化處理，得到磺化處理后的紫球藻胞外多糖；
[0017](3)紫球藻胞外多糖的固定化處理:以聚丙烯酰胺、海藻酸鈉或硅膠作為磺化處理后的紫球藻胞外多糖的載體，實(shí)現(xiàn)對(duì)紫球藻胞外多糖的固定化處理，最終得到具有高吸附性和高穩(wěn)定性的紫球藻胞外多糖吸附劑。
[0018]所述磺化試劑選自SO3-吡啶復(fù)合物、氯磺酸、哌啶-N-磺酸、濃硫酸、發(fā)煙硫酸、氯磺酸-吡啶復(fù)合物和氯磺酸-哌啶復(fù)合物中的一種。
[0019]本發(fā)明還提供了所述紫球藻胞外多糖吸附劑的制備方法，其特征是所述制備方法具體步驟如下:
[0020](I)紫球藻胞外多糖的分離提純處理:
[0021]I)取新鮮紫球藻加蒸餾水或磷酸緩沖溶液混合，進(jìn)行超聲破碎，所述磷酸緩沖溶液的pH值為7.5，濃度為40?105mmol/L ；
[0022]2)將步驟I)得到的破碎液離心、棄沉淀，取上清液；
[0023]3)將步驟2)得到的上清液脫去蛋白；
[0024]4)將步驟3)得到的脫去蛋白的上清液中加入2?3倍于體積的乙醇進(jìn)行沉淀，離心收集沉淀，丙酮洗滌，干燥，得粗多糖；
[0025]5)取步驟4)得到的粗多糖溶于蒸餾水或三羥甲基氨基甲烷-鹽酸緩沖液，制成飽和溶液，離心棄沉淀，將上清液上樣于DEAE-S印harose Fast Flow柱，以Tris-HCl為洗脫液，進(jìn)行NaCl梯度洗脫，苯酚-硫酸法跟蹤檢測(cè)，收集單一峰，透析去離子后上樣于sephadexG-100或sephadexG_75柱，以去離子水進(jìn)行洗脫，收集單一峰，冷凍干燥得純化紫球藻胞外多糖；
[0026](2)紫球藻胞外多糖的磺化處理:將步驟5)得到的純化紫球藻胞外多糖在惰性氣體環(huán)境中，以DMF或DMAc為溶劑，反應(yīng)時(shí)間l_3h，溫度80_110°C，通過磺化試劑進(jìn)行磺化處理，得到磺化處理后的紫球藻胞外多糖；
[0027](3)紫球藻胞外多糖的固定化處理:以聚丙烯酰胺、海藻酸鈉或硅膠作為磺化處理后的紫球藻胞外多糖的載體，實(shí)現(xiàn)對(duì)紫球藻胞外多糖的固定化處理，最終得到具有高吸附性和高穩(wěn)定性的紫球藻胞外多糖吸附劑；
[0028]所述磺化試劑選自SO3-吡啶復(fù)合物、氯磺酸、哌啶-N-磺酸、濃硫酸、發(fā)煙硫酸、氯磺酸-吡啶復(fù)合物和氯磺酸-哌啶復(fù)合物中的一種。
[0029]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
[0030](I)采用獲得生長(zhǎng)快、抗逆性強(qiáng)、多糖產(chǎn)量高的紫球藻藻種；
[0031](2)生產(chǎn)出來的紫球藻胞外多糖吸附劑可選擇性的吸附水體中的重金屬離子及貴金屬離子，且紫球藻胞外多糖吸附劑反應(yīng)迅速，吸附容量大，去除率高，并且便于洗脫。紫球藻胞外多糖吸附劑可反復(fù)使用，減少了對(duì)環(huán)境的二次污染，環(huán)境友好；減少污染殘留和生物種引進(jìn)引發(fā)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)；
[0032](3)本發(fā)明采用紫球藻胞外多糖的分離純化磺化，并最終獲得固定化生物吸附劑技術(shù)，有效解決了目前化學(xué)吸附劑生產(chǎn)的吸附效率低、洗脫困難、易造成二次污染的問題；
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0034]實(shí)施例1
[0035](I)紫球藻胞外多糖的分離提純處理:
[0036]I)取新鮮紫球藻加蒸餾水或磷酸緩沖溶液混合，進(jìn)行超聲破碎，所述磷酸緩沖溶液的pH值為7.5，濃度為60mmol/L ；
[0037]2)將步驟I)得到的破碎液離心、棄沉淀，取上清液；
[0038]3)將步驟2)得到的上清液脫去蛋白；
[0039]4)將步驟3)得到的脫去蛋白的上清液中加入2倍于體積的乙醇進(jìn)行沉淀，離心收集沉淀，丙酮洗滌，干燥，得粗多糖；
[0040]5)取步驟4)得到的粗多糖溶于蒸餾水，制成飽和溶液，離心棄沉淀，將上清液上樣于DEAE-Sepharose Fast Flow柱，以Tris-HCl為洗脫液，進(jìn)行NaCl梯度洗脫，苯酸_硫酸法跟蹤檢測(cè)，收集單一峰，透析去離子后上樣于s印hadexG-75柱，以去離子水進(jìn)行洗脫，收集單一峰，冷凍干燥得純化紫球藻胞外多糖；
[0041](2)紫球藻胞外多糖的磺化處理:將步驟5)得到的純化紫球藻胞外多糖在惰性氣體環(huán)境中，以DMF為溶劑，反應(yīng)時(shí)間lh，溫度80°C，通過SO3-吡啶復(fù)合物進(jìn)行磺化處理，得到磺化處理后的紫球藻胞外多糖；
[0042](3)紫球藻胞外多糖的固定化處理:以聚丙烯酰胺作為磺化處理后的紫球藻胞外多糖的載體，實(shí)現(xiàn)對(duì)紫球藻胞外多糖的固定化處理，最終得到具有高吸附性和高穩(wěn)定性的紫球藻胞外多糖吸附劑。
[0043]實(shí)施例2
[0044](I)紫球藻胞外多糖的分離提純處理: