CN102812974A

CN102812974A - 从水菖蒲中提取天然抑藻剂及抑藻方法

Info

Publication number: CN102812974A
Application number: CN2012101963835A
Authority: CN
Inventors: 张胜花; 赵静; 孙珮石
Original assignee: Yunnan University YNU
Current assignee: Yunnan University YNU
Priority date: 2012-06-14
Filing date: 2012-06-14
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2032-06-14
Also published as: CN102812974B

Abstract

本发明公开了一种从水菖蒲块茎中提取抑藻活性成分的方法，采用有机溶剂直接提取活性成分得到抑藻剂，或者二，有机溶剂分级提取得到抑藻剂。有机溶剂直接提取的具体步骤为：将洗净、烘干粉碎的水菖蒲块状茎分别使用石油醚、乙酸乙酯及无水乙醇提取2-5次，过滤，浓缩，得抑藻活性组分A、B、C。有机溶剂分级提取的具体步骤为：无水乙醇提取得浸膏C后溶于80%甲醇水溶液中，石油醚等体积提取2-3次，石油醚层浓缩得抑藻活性成分一；剩余甲醇水层加水稀释到50%后，用乙酸乙酯等体积萃取2-3次，乙酸乙酯层浓缩得抑藻活性成分二。该提取方法简单易行，提取的活性成分作为抑藻剂使用廉价无毒，成本低廉，有利于实际推广使用。使用时不受地域、节气、温度等的限制。

Description

从水菖蒲中提取天然抑藻剂及抑藻方法

技术领域

本发明属于水体污染控制领域，特别设计一种从天然植物水菖蒲块状茎中提取的抑藻活性成分的方法。

背景技术

水华防治技术主要有两种思路：控制氮磷等营养元素和控制藻类。目前控藻技术包括物理控藻技术、化学控藻技术和生物控藻技术，其中最常使用的方法是化学法。现有的化学除藻剂，主要是硫酸铜，机理是利用铜离子的毒性去干扰藻类光合反应系统，使之无法正常进行光合作用，而最终达到杀灭藻类的目的，然而，铜离子是重金属离子，不具有选择性，在杀藻的同时被其他水生植物和动物吸收或摄取，造成水体中的其他生物死亡，或者在生物体内积累最终给生态环境和人类健康造成破坏。

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体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，试剂盒设施昂贵，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。关于菖蒲的抑藻作用已有文献报道。“菖蒲对铜绿微囊藻的化感作用”的研究指出共培养条件下菖蒲对铜绿微囊藻有显著的抑制作用（中国环境科学， 2006， 26（3）：355-358）。“菖蒲干体提取液对两种水华藻类生长的影响” （应用生态学报，2009，20（9）：2277-2282）中采用水作为溶剂提取菖蒲干体的活性成分，但由于水溶液的极性大且进入植物组织的能力较弱，因此只能提取出少量的亲水性物质，且水提取物不方便浓缩。针对上述不足，进一步开发从菖蒲中制备藻类抑制剂的方法十分必要。

发明内容

为了克服现有的植物抑藻在实际使用中存在的分离困难，成本高的缺点，本发明提供一种从水菖蒲中提取抑藻活性成分的方法及抑藻方法，来源广泛，抑藻效果好，成本低。

本发明的从水菖蒲块茎中提取抑藻活性成分的方法技术方案为：含有以下工艺步骤：

第一步，将水菖蒲块茎洗净、烘干、粉碎；

第二步，使用石油醚提取2~5次得到含有抑藻活性成分A的提取物；使用乙酸乙酯提取2~5次得到含有抑藻活性成分B的提取物；使用无水乙醇提取2~5次得到含有抑藻活性成分C的提取物，

第三步，将各个含有抑藻活性成分的提取物过滤、浓缩，分别获得抑藻活性成分A、抑藻活性成分B和抑藻活性成分C;

第四步，将抑藻活性组分C溶于甲醇水溶液，用石油醚等体积量萃取2~3次，将石油醚层浓缩得到抑藻活性成分一；

第五步，将抑藻活性组分C溶于甲醇水溶液，用乙酸乙酯等体积量萃取2~3次，将乙酸乙酯层浓缩得到抑藻活性成分二。

使用石油醚、乙酸乙酯、无水乙醇提取的温度为50℃，每次提取的时间为12小时；

所述提取物的浓缩在35℃下采用旋转蒸发；

以体积百分比计，第四步中的甲醇水溶液的浓度为80%，即含水20%，含甲醇80%。

以体积百分比计，第五步中的甲醇水溶液的浓度为50%，即含水50%，含甲醇50%。

抑藻活性成分A、B、C单独或A+B+C合并使用时，浓度为20~100mg/L；抑藻活性成分一、抑藻活性成分二各自单独使用或者它们两者混合使用时，浓度为20~100mg/L。

本发明有益效果：

1、本发明采用天然植物材料，环境亲和性强，使用中无二次污染。菖蒲作为一种中药材和高污水净化效能的湿生植物，在我国分布广泛，种植普遍，原料易得，并且为人工湿地植物收获后提供了一种资源化方式，扩展了菖蒲的使用范围。另外，块状根茎提取物为橙黄色透明液体，施用后不会造成水体颜色的改变。

2、该提取方法简单易行，提取的活性成分作为抑藻剂使用廉价无毒，成本低廉，有利于实际推广使用。

3、使用时不受地域、节气、温度等的限制。

附图说明

图1为藻类抑制剂制备工艺流程图。

具体实施方式

从水菖蒲块状茎中提取抑藻活性成分的方法，一，采用有机溶剂直接提取活性成分得到抑藻剂，或者二，有机溶剂分级提取得到抑藻剂。

有机溶剂直接提取的具体步骤为：

将洗净、烘干粉碎的水菖蒲块状茎分别使用石油醚、乙酸乙酯及无水乙醇提取2-5次，过滤，浓缩，得抑藻活性组分A、B、C。

有机溶剂分级提取的具体步骤为：

第一步，将洗净、烘干粉碎的水菖蒲块状茎使用无水乙醇提取2-5次，过滤，浓缩，得浓缩浸膏C。

第二步，将第一步浓缩的浸膏C溶解于80%甲醇水溶液中（水20%），石油醚等体积萃取2-3次，将萃取后的石油醚层浓缩得到抑藻活性成分一；

第三步，将第二步经石油醚萃取后的甲醇水溶液加水稀释到50%（含50%水）后，用乙酸乙酯等体积萃取2-3次，将萃取后的乙酸乙酯层浓缩得到抑藻活性成分二；

使用从菖蒲块状茎中提取的抑藻活性成分抑藻时，可以将抑藻活性A、B、C单独使用或合并使用，将抑藻成分一和抑藻成分二分开或者它们合并后的混合作为抑藻剂使用，使用时的浓度皆为20mg-100mg/L。

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：采集菖蒲的块状根茎，晾干，粉碎。称取粉碎后的菖蒲块状根茎50g，50C提取2-3次，每次12小时。过滤，将石油醚提取液合并，35℃旋转蒸发浓缩，得到抑藻活性组分A。将该活性组分A对无菌培养的单细胞铜绿微囊藻、群体铜绿微囊藻、水华束丝藻和水华鱼腥藻进行急性毒性实验，设置若干的浓度梯度，设置空白及三组平行，每24小时观察一次，连续观察三天，结果以96小时的抑制率表示，结果如下：

抑藻活性成分A，当质量体积浓度达到50mg/L时，（则1升水中含50mgA）其对单细胞铜绿微囊藻的抑制率达到90%；当浓度达到100mg/L时，其对群体铜绿微囊藻的抑制率达到97%；当浓度达到50mg/L时，其对水华束丝藻的抑制率达到91%；当浓度达到50mg/L时，其对水华鱼腥藻的抑制率达到93%。

实施例2：采集菖蒲的块状根茎，晾干，粉碎。称取粉碎后的菖蒲块状根茎50g，50度提取2-3次，每次12小时。过滤，将乙酸乙酯提取液合并，35℃旋转蒸发浓缩，得到抑藻活性组分B。

将该活性组分B对无菌培养的单细胞铜绿微囊藻、群体铜绿微囊藻、水华束丝藻和水华鱼腥藻进行急性毒性实验，设置若干的浓度梯度，设置空白及三组平行，每24小时观察一次，连续观察三天，结果以96小时的抑制率表示，结果如下：

抑藻活性成分B，当浓度达到50mg/L时，其对单细胞铜绿微囊藻的抑制率达到91%；当浓度达到100mg/L时，其对群体铜绿微囊藻的抑制率达到95%；当浓度达到50mg/L时，其对水华束丝藻的抑制率达到97%；当浓度达到50mg/L时，其对水华鱼腥藻的抑制率达到95%。

实施例3：采集菖蒲的块状根茎，晾干，粉碎。称取粉碎后的菖蒲块状根茎50g，50度提取2-3次，每次12小时。过滤，将无水乙醇提取液合并，35℃旋转蒸发浓缩，得到抑藻活性组分C。

将该活性组分C对无菌培养的单细胞铜绿微囊藻、群体铜绿微囊藻、水华束丝藻和水华鱼腥藻进行急性毒性实验，设置若干的浓度梯度，设置空白及三组平行，每24小时观察一次，连续观察三天，结果以96小时的抑制率表示，结果如下：

抑藻活性成分C，当浓度达到50mg/L时，其对单细胞铜绿微囊藻的抑制率达到95%；当浓度达到100mg/L时，其对群体铜绿微囊藻的抑制率达到90%；当浓度达到50mg/L时，其对水华束丝藻的抑制率达到93%；当浓度达到50mg/L时，其对水华鱼腥藻的抑制率达到91%。

实施例4：将上述抑藻活性组分C溶解于80%甲醇水溶液中，石油醚萃取后浓缩得抑藻活性组分一，将萃取后的80%甲醇水溶液进一步用水稀释至含甲醇60%，乙酸乙酯萃取，得乙酸乙酯萃取液，浓缩得抑藻活性组分二。

将应用实施例4所得到的该抑藻活性组分一、抑藻活性组分二或者它们的混合（抑藻活性组分一 + 抑藻活性组分二）对无菌培养的单细胞铜绿微囊藻、群体铜绿微囊藻、水华束丝藻和水华鱼腥藻进行急性毒性实验，设置若干的浓度梯度，设置空白及三组平行，每24小时观察一次，连续观察三天，结果以96小时的抑制率表示，结果如下：

抑藻活性成分一，当浓度达到50mg/L时，其对单细胞铜绿微囊藻的抑制率达到91%；当浓度达到100mg/L时，其对群体铜绿微囊藻的抑制率达到97%；当浓度达到50mg/L时，其对水华束丝藻的抑制率达到95%；当浓度达到50mg/L时，其对水华鱼腥藻的抑制率达到96%。

抑藻活性成分二，当浓度达到50mg/L时，其对单细胞铜绿微囊藻的抑制率达到91%；当浓度达到100mg/L时，其对群体铜绿微囊藻的抑制率达到92%；当浓度达到50mg/L时，其对水华束丝藻的抑制率达到91%；当浓度达到50mg/L时，其对水华鱼腥藻的抑制率达到93%。

抑藻活性成分一+抑藻活性组分二，当浓度达到50mg/L时，其对单细胞铜绿微囊藻的抑制率达到93%；当浓度达到100mg/L时，其对群体铜绿微囊藻的抑制率达到94%；当浓度达到50mg/L时，其对水华束丝藻的抑制率达到92%；当浓度达到50mg/L时，其对水华鱼腥藻的抑制率达到94%。

实施例5：应用上述方法所得的抑藻剂A、B、C、抑藻活性组分一、抑藻活性组分二，对滇池采集的水华样品进行急性毒性实验：其中藻类和培养液均取自滇池的草海，未采取任何灭菌措施。每种抑藻剂设定若干的浓度梯度，设置空白及三组平行，每24小时观察一次，连续3天，观察结果以96小时抑制率表示。

抑藻活性成分A，当浓度达到100mg/L时，其对滇池蓝藻水华样品的抑制率达到97%。

抑藻活性成分B，当浓度达到100mg/L时，其对滇池蓝藻水华样品的抑制率达到93%。

抑藻活性成分C，当浓度达到100mg/L时，其对滇池蓝藻水华样品的抑制率达到90%。

抑藻活性成分一，当浓度达到100mg/L时，其对滇池蓝藻水华样品的抑制率达到98%。

抑藻活性成分二，当浓度达到100mg/L时，其对滇池蓝藻水华样品的抑制率达到92%。

抑藻活性成分（一+二），当浓度达到100mg/L时，其对滇池蓝藻水华样品的抑制率达到95%。

本发明的抑藻剂与常用抑藻剂优缺点比较

Claims

1.一种从水菖蒲中提取天然抑藻剂及抑藻方法，其特征在于含有以下工艺步骤：

第一步，将水菖蒲块茎洗净、烘干、粉碎；

第二步，使用石油醚提取2~5次得到含有抑藻活性成分A的提取物；使用乙酸乙酯提取2~5次得到含有抑藻活性成分B的提取物；使用无水乙醇提取2~5次得到含有抑藻活性成分C的提取物;

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使用石油醚、乙酸乙酯、无水乙醇提取的温度为50℃，每次提取的时间为12小时。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提取物的浓缩在35℃下采用旋转蒸发。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于以体积百分比计，第四步中的甲醇水溶液的浓度为80%，即含水20%，含甲醇80%。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于以体积百分比计，第五步中的甲醇水溶液的浓度为50%，即含水50%，含甲醇50%。

6.权利要求1所述的从水菖蒲中提取天然抑藻剂及抑藻使用方法，其特征在于，抑藻活性成分A、B、C单独或A+B+C合并使用时，浓度为20~100mg/L；抑藻活性成分一、抑藻活性成分二各自单独使用或者它们两者混合使用时，浓度为20~100mg/L。