CN101695312B - 一种从芦竹中制备藻类抑制剂的方法 - Google Patents

一种从芦竹中制备藻类抑制剂的方法 Download PDF

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一种从芦竹中制备藻类抑制剂的方法，属于水污染控制技术领域。该方法包括如下步骤：将芦竹洗净烘干粉碎，经甲醇提取得到提取液；滤去残渣并蒸馏得到浸膏A；浸膏A溶于乙醚，经NaOH溶液萃取得到乙醚相B与碱水相C。乙醚相B调节pH值至7，脱水蒸馏后溶于乙醇，得到抑藻中碱性组分D；碱水相C调节pH值至1～2，用乙酸乙酯萃取得到乙酸乙酯相E与水相F。乙酸乙酯相E调节pH值至7，脱水蒸馏后溶于乙醇，得到抑藻酸性组分G。本发明具有过程简单，试剂价格低廉，材料来源广泛，可同时获得两种极性强、纯度高的藻类抑制剂等优点，解决了现有杀藻剂存在二次污染及成本高等问题。

Description

一种从芦竹中制备藻类抑制剂的方法
技术领域
本发明属于水污染控制领域，特别涉及一种从芦竹中制备藻类抑制剂的方法。
背景技术
水体中因氮磷等营养物质超标造成的水体富营养化，是水体水质恶化的重要原因。藻类极易在富营养化水体中暴发性生长，形成水华或赤潮，严重危害水生生态环境、危及饮用水源、影响人类生产生活等。现有的藻类控制方法，主要有遮光、打捞、混凝、投加杀藻剂、投放滤食鱼类等。投加杀藻剂，如铜离子(Cu2+)杀藻剂仍是最常用也是见效最快的方法，但是该方法具有广谱毒性，破坏生态，造成二次污染。植物产生的化感物质由于获取来源广、生态安全性好、抑制效果佳等特点，可以作为藻类抑制剂使用。但目前报道的从植物中提取分离藻类抑制剂的方法普遍存在提取、分离工艺复杂，试剂和设施昂贵，获取成本高的问题，因此开发简便、廉价的植物源藻类抑制剂的提取分离方法十分必要。
“利用芦竹抑制藻类生长的方法”(ZL200510136308)已报道芦竹具有显著的抑藻活性，但该专利仅简单浸泡植物体获得藻类抑制剂，未对其进一步纯化，其中含有多种物质，后期可能影响其抑藻效果；而植物体简单捆绑或切碎装袋投入水体抑藻的方法，需要在实施过程中辅以人为控制，才可防止因投放时间过长而引起的水体二次污染。“不同溶剂提取芦竹化感物质对铜绿微囊藻生长的影响”(发表于环境科学，2008，29(11)：152-156)指出芦竹的甲醇、乙酸乙酯及正己烷提取液均有明显的抑藻活性，但是文中未对各提取物(包括甲醇提取物)中活性成分进行进一步分离。“芦竹抑藻化感物质的初步分离及抑制铜绿微囊藻的效果”(发表于环境化学，2008，27(6)：751-755)针对乙酸乙酯提取物进行了初步的分离纯化研究，但是考虑到乙酸乙酯极性较弱，通过其提取芦竹获得的藻类抑制剂投入水体后，水溶性较差，可能会影响其实际应用的效果。针对上述不足，进一步开发从芦竹中制备藻类抑制剂的方法十分必要。
发明内容
为了解决现有杀藻剂存在二次污染或制备成本高的问题，本发明提供了一种从芦竹中制备藻类抑制剂的方法。
本发明的技术方案如下：
一种从芦竹中制备藻类抑制剂的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
1)将干燥芦竹材料粉碎至颗粒大小为10～50目后，用甲醇浸润，每升甲醇中投加0.1～0.2kg芦竹颗粒；待芦竹颗粒在甲醇中完全混匀后，于15～25℃条件下避光静置提取3～4天，得到芦竹甲醇提取液；
2)去除芦竹甲醇提取液中的颗粒物残渣，并在50～70℃条件下于旋转蒸发仪中减压蒸馏得到芦竹植物浸膏A；
3)将芦竹植物浸膏A溶于乙醚，控制每升乙醚中浸膏为4～10g，经NaOH溶液萃取，控制乙醚相与NaOH溶液的体积比为1～4∶2，分离得到乙醚相B与碱水相C；
4)乙醚相B经HCl或H2SO4溶液调至中性，采用无水Na2SO4处理脱除水份后，蒸馏除去乙醚得到固体；后溶于乙醇，每升乙醇中溶解5～20g所述固体，即得到抑藻中碱性组分D；
5)将碱水相C经HCl或H2SO4调节pH值至1～2；然后用乙酸乙酯萃取，控制调节pH值后的碱水相与乙酸乙酯体积比为1～3∶3，分离得到乙酸乙酯相E与水相F；
6)将乙酸乙酯相E经NaOH溶液调节pH值至7，后经无水Na2SO4处理脱水蒸馏除去溶剂得到固体，将固体溶于乙醇，每升乙醇中溶解5～20g所述固体，即得到抑藻酸性组分G。
在步骤1)中的干燥芦竹材料采用下述方法得到：选取芦竹植物地上部分、茎或叶片，经煮沸冷却的自来水或去离子水洗净后于50～70℃条件下烘干处理2～4天，获得干燥芦竹材料。
上述技术方案中，步骤2)中所述提取液采用过滤或离心方法去除颗粒物残渣。在步骤3)和步骤6)中所述的NaOH溶液的摩尔浓度为1～2M。在步骤4)和步骤5)中所述的HCl或H2SO4的摩尔浓度为1～2M。
本发明所述从芦竹中制备藻类抑制剂的方法具有过程简单，试剂价格低廉，材料来源广泛，可同时获得两种极性较强、纯度较高的藻类抑制剂等优点。
附图说明
图1是从芦竹植物体中制备藻类抑制剂的制备工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图来说明本发明的具体制备过程。
如图1所示，首先，选取芦竹植物地上部分、茎或叶片，经煮沸冷却的自来水或去离子水洗净后于50～70℃条件下烘干处理2～4天，获得芦竹干燥材料。将干燥芦竹材料粉碎至颗粒大小为10～50目后，用甲醇浸润，每升甲醇中投加0.1～0.2kg芦竹颗粒；待芦竹颗粒在甲醇中完全混匀后，于15～25℃条件下避光静置提取3～4天，得到芦竹甲醇提取液；
其次，采用过滤或离心方法，去除芦竹甲醇提取液中的颗粒物残渣，并在50～70℃条件下于旋转蒸发仪中减压蒸馏得到芦竹植物浸膏A；将芦竹植物浸膏A溶于乙醚，控制每升乙醚中浸膏为4～10g，经1～2MNaOH溶液萃取，控制乙醚相与NaOH溶液体积比为1～4∶2，分离得到乙醚相B与碱水相C；
然后，乙醚相B经1～2M HCl或H2SO4溶液调至中性，采用无水Na2SO4处理脱除水份后，蒸馏除去乙醚得到固体；后溶于乙醇，每升乙醇中溶解5～20g所述固体，即得到抑藻中碱性组分D；
再次，将碱水相C经1～2M HCl或H2SO4调节pH值至1～2；然后用乙酸乙酯萃取，控制调节pH值后的碱水相与乙酸乙酯体积比为1～3∶3，分离得到乙酸乙酯相E与水相F；将乙酸乙酯相E经1～2M NaOH溶液调节pH值至7，后经无水Na2SO4处理脱水蒸馏除去溶剂得到固体，将固体溶于乙醇，每升乙醇中溶解5～20g所述固体，即得到抑藻酸性组分G。
下面通过几个具体的实施例对本发明所述方法做进一步的说明。
实施例1
取1kg芦竹地上部分，用煮沸冷却的自来水洗净后于50℃条件下烘干处理2天，获得干燥芦竹材料。取150g干燥芦竹材料粉碎至颗粒大小为10目后，用750mL甲醇浸润；待芦竹颗粒完全混匀后，于20℃下避光静置提取3天，得到芦竹甲醇提取液；过滤去除提取液中的残渣，并在50℃条件下于旋转蒸发仪中减压蒸馏得到浸膏A；取1g浸膏A溶于250mL乙醚，经250mL 1M NaOH溶液萃取，分离得到乙醚相B与碱水相C；后将乙醚相B经1M HCl溶液调至中性，采用无水Na2SO4处理脱除水份后，蒸馏除去乙醚得到固体；取该固体0.5g溶于100mL乙醇，得到抑藻中碱性组分D；而碱水相C经1M HCl调节pH值至2；后用等体积乙酸乙酯萃取，分离得到乙酸乙酯相E与水相F；将乙酸乙酯相E经1M NaOH溶液调节pH值至7，后经无水Na2SO4处理脱水蒸馏除去溶剂得到固体；取该固体0.25g溶于50mL乙醇，得到抑藻酸性组分G。将10mL抑藻中碱性组分D与抑藻酸性组分G，分别加入10L待处理的水体中，第十一天对铜绿微囊藻的抑制率分别为96.6％和80.5％。
实施例2
取1kg芦竹茎，用去离子水洗净后于60℃条件下烘干处理3天，获得干燥芦竹材料。取150g干燥芦竹材料粉碎至颗粒大小为30目后，用1L甲醇浸润；待芦竹颗粒完全混匀后，于25℃条件下避光静置提取3.5天，得到芦竹甲醇提取液；离心去除提取液中的残渣，并在60℃条件下于旋转蒸发仪中减压蒸馏得到浸膏A；取1g浸膏A溶于140mL乙醚，经70mL 2MNaOH溶液萃取，分离得到乙醚相B与碱水相C；后将乙醚相B经2M H2SO4溶液调至中性，采用无水Na2SO4处理脱除水份后，蒸馏除去乙醚得到固体；取该固体0.5g溶于100mL乙醇，得到抑藻中碱性组分D；而碱水相C经2M H2SO4调节pH值至1；后用210mL乙酸乙酯萃取，分离得到乙酸乙酯相E与水相F；将乙酸乙酯相E经2MNaOH溶液调节pH值至7，后经无水Na2SO4处理脱水蒸馏除去溶剂得到固体；取该固体0.25g溶于50mL乙醇，得到抑藻酸性组分G。将10mL抑藻中碱性组分D与抑藻酸性组分G，分别加入10L待处理的水体中，第十一天对铜绿微囊藻的抑制率分别为98.4％和84.7％。
实施例3
取1kg芦竹叶片，用煮沸冷却的自来水洗净后于70℃条件下烘干处理4天，获得干燥芦竹材料。取150g干燥芦竹材料粉碎至颗粒大小为50目后，用1.5L甲醇浸润；待芦竹颗粒完全混匀后，于15℃条件下避光静置提取4天，得到芦竹甲醇提取液；过滤去除提取液中的残渣，并在70℃条件下于旋转蒸发仪中减压蒸馏得到浸膏A；取1g浸膏A溶于100mL乙醚，经200mL 1.5M NaOH溶液萃取，分离得到乙醚相B与碱水相C；后将乙醚相B经2M HCl溶液调至中性，采用无水Na2SO4处理脱除水份后，蒸馏除去乙醚得到固体；取该固体0.2g溶于10mL乙醇，得到抑藻中碱性组分D；而碱水相C经2M HCl调节pH值至1.5；后用300mL乙酸乙酯萃取，分离得到乙酸乙酯相E与水相F；将乙酸乙酯相E经1.5M NaOH溶液调节pH值至7，后经无水Na2SO4处理脱水蒸馏除去溶剂得到固体；取该固体0.4g溶于20mL乙醇，得到抑藻酸性组分G。将10mL抑藻中碱性组分D与抑藻酸性组分G，分别加入10L待处理的水体中，第七天对铜绿微囊藻的抑制率分别为100％和96.2％。
实施例4
取1kg芦竹地上部分，用去离子水洗净后于70℃条件下烘干处理4天，获得干燥芦竹材料。取150g干燥芦竹材料粉碎至颗粒大小为50目后，用1.5L甲醇浸润；待芦竹颗粒完全混匀后，于20℃条件下避光静置提取4天，得到芦竹甲醇提取液；过滤去除提取液中的残渣，并在70℃条件下于旋转蒸发仪中减压蒸馏得到浸膏A；取1g浸膏A溶于250mL乙醚，经500mL 2M NaOH溶液萃取，分离得到乙醚相B与碱水相C；后将乙醚相B经1.5M HCl溶液调至中性，采用无水Na2SO4处理脱除水份后，蒸馏除去乙醚得到固体；取该固体0.2g溶于16mL乙醇，即得到抑藻中碱性组分D；而碱水相C经1.5M H2SO4调节pH值至1；后用1.5L乙酸乙酯萃取，分离得到乙酸乙酯相E与水相F；将乙酸乙酯相E经2MNaOH溶液调节pH值至7，后经无水Na2SO4处理脱水蒸馏除去溶剂得到固体；取该固体0.4g溶于32mL乙醇，得到抑藻酸性组分G。将10mL抑藻中碱性组分D与抑藻酸性组分G，分别加入10L待处理的水体中，第七天对铜绿微囊藻的抑制率分别为99.2％和90.7％。

Claims (4)

1.一种从芦竹中制备藻类抑制剂的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
1)将干燥芦竹材料粉碎至颗粒大小为10～50目后，用甲醇浸润，每升甲醇中投加0.1～0.2μg芦竹颗粒；待芦竹颗粒在甲醇中完全混匀后，于15～25℃条件下避光静置提取3～4天，得到芦竹甲醇提取液；
2)去除芦竹甲醇提取液中的颗粒物残渣，并在50～70℃条件下于旋转蒸发仪中减压蒸馏得到芦竹植物浸膏A；
3)将芦竹植物浸膏A溶于乙醚，控制每升乙醚中浸膏为4～10g，后经NaOH溶液萃取，控制乙醚相与NaOH溶液的体积比为1～4∶2，分离得到乙醚相B与碱水相C；
4)乙醚相B经HCl或H2SO4溶液调至中性，采用无水Na2SO4处理脱除水份后，蒸馏除去乙醚得到固体；后溶于乙醇，每升乙醇中溶解5～20g所述固体，即得到抑藻中碱性组分D；
5)将碱水相C经HCl或H2SO4调节pH值至1～2；然后用乙酸乙酯萃取，控制调节pH值后的碱水相与乙酸乙酯体积比为1～3∶3，分离得到乙酸乙酯相E与水相F；
6)将乙酸乙酯相E经NaOH溶液调节pH值至7，后经无水Na2SO4处理脱水蒸馏除去溶剂得到固体，将固体溶于乙醇，每升乙醇中溶解5～20g所述固体，即得到抑藻酸性组分G。
2.根据权利要求1所述的一种从芦竹中制备藻类抑制剂的方法，其特征在于：步骤1)中的干燥芦竹材料采用下述方法得到：选取芦竹植物地上部分，经煮沸冷却的自来水或去离子水洗净后于50～70℃条件下烘干处理2～4天，获得干燥芦竹材料。
3.根据权利要求1所述的一种从芦竹中制备藻类抑制剂的方法，其特征在于：步骤2)中所述提取液采用过滤或离心方法去除颗粒物残渣。
4.根据权利要求1所述的一种从芦竹中制备藻类抑制剂的方法，其特征在于：在步骤3)和步骤6)中所述的NaOH溶液的摩尔浓度为1～2M；在步骤4)和步骤5)中所述的HCl或H2SO4的摩尔浓度为1～2M。
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