[發明專利]收集微藻細胞的原位自組裝磁性復合材料及應用

有效

• 申請號: 201710133144.8
• 申請日: 2017-03-08
• 公開（公告）號: CN106876082B
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發明（設計）人: 梁文艷;王曉宇;趙遠;姜曉雪
• 申請（專利權）人: 北京林業大學
• 主分類號: H01F1/42
• 分類號: H01F1/42;C12N13/00;C12N1/12;C12R1/89
• 代理公司: 北京法思騰知識產權代理有限公司 11318
• 代理人: 高宇

本發明涉及微藻分離領域，具體涉及收集微藻細胞的原位自組裝磁性復合材料及應用。所述復合材料的制備方法包括步驟：將二茂鐵和植物多酚溶解于有機溶劑的水溶液中，充分混勻后，在密閉的高溫高壓條件下反應5h?24h，制備得到黑色固體材料；將黑色固體材料用蒸餾進行清洗，冷凍干燥后，制得磁性復合材料。應用本發明的收集微藻細胞的原位自組裝磁性復合材料分離油脂產量較高的微藻原液，分離前藻液不需要經過離心、稀釋、調pH等預處理，且細胞密度極高，為常規絮凝藻細胞密度的5?10000倍。磁性復合材料收集微藻細胞時分離時間短，收集的藻細胞無有害物質殘留，對分離設備要求較低，可工業化大規模推廣使用。

技術領域

本發明涉及微藻分離領域，具體涉及收集微藻細胞的原位自組裝磁性復合材料及應用。

背景技術

微藻有著廣泛的應用前景，但是培養后的微藻細胞的采收效率和成本成為微藻利用的限制性因素之一。

磁性分離具有操作簡單、分離速度快的特點。在磁性分離微藻的過程中，磁性顆粒捕集到藻細胞后，在外加磁場作用下，形成聚集體，從溶液中分離出來。為了有效捕集到藻細胞，磁性顆粒表面通常會包覆一層有機化合物，用于與表面具有陰離子特性的藻細胞進行結合。這些物質合成方法較為復雜，往往要通過多種試劑、多步反應實現，且所用修飾物多是人工合成的化學物質，對微藻收集及后續廣泛應用帶來已知或潛在的有害污染物殘留的影響。

植物多酚也稱單寧，是一類廣泛存在于植物體內的天然次生代謝產物，具有價格低廉、環境友好、可生物降解、無二次污染等特點，能夠對于水中大部分呈陰電荷的膠體具有顯著的分散作用。天然植物多酚提取物經過胺甲基化、季胺鹽化改性后，與Fe₃O₄顆粒進行異位組裝，能夠實現對微藻細胞的捕集。但該方法需要對植物多酚進行改性處理，且需要先獲得Fe₃O₄，然后再與植物多酚按比例進行組裝，不能簡便地控制復合磁性產物的合成。分步合成磁性復合材料過程中，原料較多，步驟復雜，而且產物的形貌難以控制，由于水相體系粉末因羥基和毛細管力的作用而時常發生團聚現象，進而影響微藻捕獲。

一步反應制備磁性復合材料，僅需要簡單控制起始原料和反應條件，便可以制備出不同尺寸不同形貌的顆粒，而且原料較少，制備方法簡單，便于操作，植物多酚的使用不僅有助于解決產物易團聚的問題，還在提高微藻捕獲效率方面發揮重要作用。

發明內容

本發明提出將天然植物多酚適當純化，然后直接加入到四氧化三鐵的制備過程中，采用原位組裝方法，一步制備得到磁性復合材料，該材料具備四氧化三鐵的磁性以及植物多酚酚羥基多種基團的表面負載，能夠與微藻細胞在外加磁場下聚集團聚，實現了微藻的高效捕獲。

本發明的目的是提供一種用于收集微藻的原位自組裝磁性復合材料。

本發明的再一目的是提供制備上述用于收集微藻的原位自組裝磁性復合材料的方法。

本發明的再一目的是提供上述原位自組裝磁性復合材料收集微藻的應用。

根據本發明的收集微藻細胞的原位自組裝磁性復合材料，其制備步驟如下：

(1)純化植物多酚工業用原材料；

(2)將二茂鐵和純化植物多酚溶解于有機溶劑的水溶液中，充分混勻后，在密閉的高溫高壓條件下反應一定時間，制備得到黑色固體材料；

(3)將黑色固體材料用蒸餾進行清洗，冷凍干燥后，制得磁性復合材料。