[發(fā)明專利]一種耦合廢水凈化產(chǎn)藻紅蛋白和紫球藻多糖的方法

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• 申請日: 2021-08-13
• 公開（公告）號: CN113698462A
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃建科
• 申請（專利權(quán)）人: 上海藻翰生物科技有限公司
• 主分類號: C07K14/405
• 分類號: C07K14/405;C12P21/02;C12P19/04;C02F3/32;C12R1/89
• 代理公司: 寧波奧凱專利事務(wù)所(普通合伙) 33227
• 代理人: 潘杰;白洪長

本發(fā)明涉及一種海洋微藻培養(yǎng)與農(nóng)業(yè)廢水凈化相耦合產(chǎn)藻紅蛋白和紫球藻多糖的方法，其要點(diǎn)包括如下步驟：步驟一、采用微藻兼養(yǎng)培養(yǎng)模式培養(yǎng)紫球藻藻種；步驟二、向畜禽農(nóng)業(yè)廢水中接入紫球藻藻種液進(jìn)行微藻光自養(yǎng)培養(yǎng)；步驟三、待培養(yǎng)結(jié)束后，采收獲得紫球藻，并將培養(yǎng)后的清液回用或排放；步驟四、通過分離提取方法獲得紫球藻藻細(xì)胞中的藻紅蛋白以及紫球藻多糖。本發(fā)明通過紫球藻快速利用畜禽養(yǎng)殖等農(nóng)業(yè)廢水中的有機(jī)物、氮及磷等營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行生長與繁殖，達(dá)到去除農(nóng)業(yè)廢水中的COD、BOD并實(shí)現(xiàn)脫氮除磷的作用，實(shí)現(xiàn)廢水高效凈化處理，同時(shí)通過紫球藻提取高附加值微藻生物質(zhì)藻紅蛋白和紫球藻多糖，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)廢水處理和藻類培養(yǎng)領(lǐng)域，是一種耦合廢水凈化產(chǎn)藻紅蛋白和紫球藻多糖的方法。

背景技術(shù)

目前，農(nóng)業(yè)廢水富含氮、磷和有機(jī)物等，未經(jīng)有效處理排放到周邊水域，易破壞周邊水域水環(huán)境的生態(tài)平衡，導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化。氮、磷等營養(yǎng)鹽的積累構(gòu)成了農(nóng)業(yè)廢水中的無機(jī)污染物，它們會降低水生生物的氧氣濃度，并引發(fā)藻類的富集。對于溶解性營養(yǎng)鹽，目前多采用沉淀、過濾等物理或化學(xué)處理方法，但效果均不甚理想，而且成本高，易導(dǎo)致二次污染，而生物處理方法相對經(jīng)濟(jì)有效，微藻已廣泛用于廢水生物修復(fù)。微藻具有高速率的光合活動，如果與生物產(chǎn)品生產(chǎn)結(jié)合，就有可能成為未來可持續(xù)能源生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)途徑，從經(jīng)濟(jì)和環(huán)境角度來看，在廢水中培植微藻被認(rèn)為是一種生態(tài)友好的、比基于細(xì)菌的處理更合適的方法。

微藻以氮和磷為主要營養(yǎng)來源的單細(xì)胞或簡單多細(xì)胞光合自養(yǎng)微生物，具有光能利用效率高、繁殖速度快、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、生長周期短等特點(diǎn)，且富含蛋白質(zhì)、類胡蘿卜素，不飽和脂肪酸、維生素、礦物元素等多種營養(yǎng)成分，廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)藥、營養(yǎng)功能食品、食品和食品添加劑、飼料和動物保健、水產(chǎn)養(yǎng)殖等諸多領(lǐng)域。同時(shí)，微藻可以快速利用有機(jī)物、氮及磷等營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行生長與繁殖，因此利用微藻能夠去除廢水中的COD、BOD并實(shí)現(xiàn)脫氮除磷。基于微藻的廢水處理技術(shù)是當(dāng)前國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，該技術(shù)不僅可以實(shí)現(xiàn)廢水的凈化，同步獲得的高附加值微藻生物質(zhì)——直接作為飼料、餌料及肥料；也可以分離提取微藻中的天然活性物質(zhì)，如紫球藻多糖、藻紅蛋白、不飽和脂肪酸等制備成高附加值產(chǎn)品。

同時(shí)，藻紅蛋白又是一種水溶性極好的食品色素，具有高熒光強(qiáng)度、抗氧化、清除自由基、高色度等優(yōu)勢，在食品、化妝品、藥品等行業(yè)具有廣泛的用途，具有優(yōu)越的物理性質(zhì)，是一種高熒光物質(zhì)，具有高度的光穩(wěn)定性，它的熒光量子產(chǎn)率受 pH 值影響小，并且具有較大的斯托克斯位移，能夠最大限度地減少了瑞利散射和拉曼散射的干擾，因而在分子檢測上具有優(yōu)越的性能。其熒光強(qiáng)度比傳統(tǒng)化學(xué)，熒光染料強(qiáng)幾十倍，可作為熒光標(biāo)記物應(yīng)用在分子生物學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域；紫球藻多糖常為硫酸酯多糖，主要由木糖、葡萄糖和半乳糖等單糖組成，產(chǎn)生支鏈淀粉型和支鏈淀粉型a～聚葡聚，具有阻止病毒吸附的作用，因此在治療腫瘤上具有特殊的功效。另外，紫球藻多糖還具有預(yù)防和治療心血管疾病、降血脂以及治療肝、膽、胰等疾病的作用，也被廣泛運(yùn)用于保健品行業(yè)，因此紫球藻多糖是一種應(yīng)用面廣、功能效果明顯的代謝產(chǎn)物。

據(jù)此，現(xiàn)有技術(shù)未公開針對農(nóng)業(yè)廢水處理困難及資源化利用低等問題，將基于海洋微藻的廢水處理技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)廢水的處理，提高農(nóng)業(yè)廢水處理效率，降低處理難度并實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢水的高度資源化利用的方法或技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

為克服上述不足，本發(fā)明的目的是向本領(lǐng)域提供一種耦合廢水凈化產(chǎn)藻紅蛋白和紫球藻多糖的方法，使其解決現(xiàn)有農(nóng)業(yè)廢水處理過程復(fù)雜，成本高，資源回收利用率底，附加產(chǎn)值低的技術(shù)問題。其目的是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

一種海洋微藻培養(yǎng)與農(nóng)業(yè)廢水凈化相耦合產(chǎn)藻紅蛋白和紫球藻多糖的方法，其要點(diǎn)包括如下步驟：步驟一、采用微藻兼養(yǎng)培養(yǎng)模式培養(yǎng)紫球藻藻種；步驟二、向畜禽農(nóng)業(yè)廢水中接入紫球藻藻種液進(jìn)行微藻光自養(yǎng)培養(yǎng)；步驟三、待培養(yǎng)結(jié)束后，采收獲得紫球藻，并將培養(yǎng)后的清液回用或排放；步驟四、通過分離提取方法獲得紫球藻藻細(xì)胞中的藻紅蛋白以及紫球藻多糖。

所述步驟一中，所述兼養(yǎng)培養(yǎng)模式采用甘油作為碳源，硝酸鹽作為氮源，碳源濃度為5～10g/L，硝酸鹽濃度為1～3g/L。