CN104839158A

CN104839158A - 一种黄酮缓释抑藻制剂的制备方法

Info

Publication number: CN104839158A
Application number: CN201510148616.8A
Authority: CN
Inventors: 黄皓旻; 肖溪; 施积炎; 吴嘉平
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2015-03-31
Filing date: 2015-03-31
Publication date: 2015-08-19
Anticipated expiration: 2035-03-31
Also published as: CN104839158B

Abstract

本发明属于水体污染控制领域，提供了一种黄酮缓释抑藻制剂的制备方法。所述黄酮缓释抑藻制剂中含有质量分数为30-50%的5,4’-二羟基黄酮，质量分数为50-70%的海藻酸钠等包埋剂，包封率为50-70%。所述黄酮缓释抑藻制剂的采用5,4’-二羟基黄酮二甲亚砜溶液与海藻酸钠溶液混合与壳聚糖和无水氯化钙的混合溶液混合；然后反应一段时间后过滤，得到沉淀的黄酮缓释抑藻制剂。本发明使用的材料生态安全性好，制得的黄酮缓释抑藻制剂可以显著抑制水华藻类生长活性，特别是抑制铜绿微囊藻生长活性，可控制或治理湖泊藻类水华的暴发。本发明与现有技术相比，作用时间持久，特别适用于频繁暴发的蓝藻水华预防与治理。

Description

一种黄酮缓释抑藻制剂的制备方法

技术领域

本发明属于水体污染控制领域，涉及一种黄酮缓释抑藻制剂的制备方法。

背景技术

藻类大量繁殖，特别是由于水体富营养化而导致的藻类水华暴发在世界各国是一个普遍问题。水华不仅导致水产养殖业遭受经济损失，同时也破坏水域生态景观，导致生态系统失衡，危害人体健康。如何稳定有效，并且不产生其他生态危害地抑制藻类过渡生长，是目前水环境领域的研究热点。其中，利用植物化感物质进行有害藻类的控制的研究得到广泛的关注。申请人在2011年申请的专利(专利公开号为：CN2012102108685，名称为：大麦化感抑藻旋光异构体赛克灵的制备方法和应用)中明确指出大麦秸秆中的黄酮木质素赛克林起主要抑藻作用，同时目前也有不少国内外研究表明黄酮类是一类活性较高的抑藻化感物质。5,4’-二羟基黄酮是一种多酚类物质，可见于肉果草等植物中，化学式C₁₅H₁₀O₄，结构式如下：

在实际应用中，直接将合适的黄酮化合物投于水华暴发的水体中是不合理的，因为黄酮化合物直接投入水体中，容易造成局部浓度太高，影响非藻类生物的生长并对生态环境产生副作用，而且其药效维持时间也较短。针对上述不足，本发明在前期研究基础上，借鉴应用于医药的微球化技术，开发天然黄酮化合物的缓释剂型，使其在水环境中缓慢释放。这种天然黄酮化合物的缓释剂型更接近自然界中植物直接控藻的模式，可以提高其有效使用寿命，降低生态风险。微球化技术系以天然合成或半合成高分子材料为基质，将药物均匀分散或包埋在骨架中而制成球形载体给药系统，属微型化的骨架制剂。壳聚糖和海藻酸钠等天然物质作为天然高分子化合物，是生化活性物质控释的良好载体。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种黄酮缓释抑藻制剂的制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种黄酮缓释抑藻制剂，所述黄酮缓释抑藻制剂中含有质量分数为30-50％的5,4’-二羟基黄酮，质量分数为50-70％的包埋剂，包封率为50-70％。

进一步地，所述包埋剂包括海藻酸钠等。

所述黄酮缓释抑藻制剂的制备方法包括以下步骤：

(1)将壳聚糖和无水氯化钙溶解于体积分数为1％的乙酸的蒸馏水溶液中，配制成壳聚糖-氯化钙混合溶液，其中壳聚糖在混合溶液中的质量分数为1-2％，氯化钙在混合溶液中的质量分数为0.5-1％；调节混合溶液的pH值至7.0-7.2；

(2)将浓度为5-10mg/mL的5,4’-二羟基黄酮二甲亚砜溶液和质量分数为3-5％的海藻酸钠溶液按照体积比1:10混合，摇匀后配置成黄酮-海藻酸钠溶液；

(3)将步骤(1)制备的壳聚糖-氯化钙混合溶液和步骤(2)制备的黄酮-海藻酸钠溶液按照体积比5-10:1混合均匀；

(4)将步骤(3)得到的混合溶液在磁力搅拌器中搅拌反应30min，温度为45-55℃，转速为400-600r/min；再用慢速滤纸过滤得到沉淀；将沉淀在25℃真空干燥24h，即得到黄酮缓释抑藻制剂。

所述黄酮缓释抑藻制剂的应用为将黄酮缓释抑藻制剂用于控制或治理湖泊藻类水华的暴发。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明将化感物质5,4’-二羟基黄酮包裹在壳聚糖-海藻酸钠骨架中，能使其在水体中模拟实际植物释放模式，以缓慢低浓度的方式释放，避免了因局部浓度过高而产生的副作用，且作用时间比现有的抑藻制剂持久。

(2)本发明制备的抑藻微球的主要骨架成分是壳聚糖和海藻酸钠，这两种物质均为天然多糖，具有生态安全性好、使用方便、无二次污染等特点，而且材料来源广泛，成本低，适于大规模推广。

附图说明

图1是实施例4黄酮缓释抑藻制剂对藻细胞密度增长的抑制效果图；

图2是实施例5中黄酮缓释抑藻制剂对藻细胞密度增长的抑制效果图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步的阐述。

实施例1

一种黄酮缓释抑藻制剂，其中含有质量分数为30-50％的5,4’-二羟基黄酮，质量分数为50-70％的海藻酸钠等包埋剂，包封率为50-70％。

称取5,4’-二羟基黄酮并将其溶解于二甲亚砜中，配制成浓度为10mg/mL的5,4’-二羟基黄酮二甲亚砜溶液；称取海藻酸钠并将其溶解于蒸馏水中，配制成质量分数为5％海藻酸钠溶液。将浓度为10mg/mL的5,4’-二羟基黄酮二甲亚砜溶液与质量分数5％海藻酸钠溶液按照体积比1:10混合，摇匀后配制成黄酮-海藻酸钠溶液。称取壳聚糖和无水氯化钙，并将其溶解于体积分数为1％的乙酸的蒸馏水溶液中，配制成壳聚糖-氯化钙混合溶液，其中壳聚糖在混合溶液中的质量分数为2％，氯化钙在混合溶液中的质量分数为1％；并用浓度为0.2g/mL的NaOH溶液调节壳聚糖-氯化钙混合溶液的pH值至7.0。取壳聚糖-氯化钙溶液置于锥形瓶中，再将黄酮-海藻酸钠溶液用微量注射器逐滴加入上述锥形瓶中，搅拌；所述锥形瓶中，壳聚糖-氯化钙溶液和黄酮-海藻酸钠溶液的体积比为5：1；将锥形瓶置于温度为50℃、转速为500r/min的磁力搅拌器中，反应30min，再用慢速滤纸过滤得到沉淀；将沉淀在25℃真空干燥24h，即得产品。其中产品中含有质量分数为47.2％的5,4’-二羟基黄酮，包封率为67.9％。通过常规的藻类抑制实验，发现得到的产品具有显著的抑藻活性。实施例2

称取5,4’-二羟基黄酮并将其溶解于二甲亚砜中，配制成浓度为5mg/mL的5,4’-二羟基黄酮二甲亚砜溶液；称取海藻酸钠并将其溶解于蒸馏水中，配制成质量分数为5％海藻酸钠溶液；将浓度为5mg/mL的5,4’-二羟基黄酮二甲亚砜溶液与质量分数为5％海藻酸钠溶液按照体积比1:10混合，摇匀后配制成黄酮-海藻酸钠溶液。称取壳聚糖和无水氯化钙并将其溶解于体积分数为1％的乙酸的蒸馏水溶液中，配制成壳聚糖-氯化钙混合溶液，其中壳聚糖在混合溶液中的质量分数为1％，氯化钙在混合溶液中的质量分数为0.5％；并用浓度为0.2g/mL的NaOH溶液调节聚糖-氯化钙混合溶液的pH值至7.0。取壳聚糖-氯化钙溶液置于锥形瓶中，再将黄酮-海藻酸钠溶液用微量注射器逐滴加入上述锥形瓶中，搅拌；所述锥形瓶中，壳聚糖-氯化钙溶液和黄酮-海藻酸钠溶液的体积比为10:1；将锥形瓶置于温度为50℃、转速为600r/min的磁力搅拌器中，反应30min，再用慢速滤纸过滤得到沉淀；将沉淀在25℃真空干燥24h，即得产品。其中产品中含有质量分数为35.5％的5,4’-二羟基黄酮，包封率为59.1％。通过常规的藻类抑制实验，发现得到的产品具有显著的抑藻活性。

实施例3

称取5,4’-二羟基黄酮并将其溶解于二甲亚砜中，配制成浓度为10mg/mL的5,4’-二羟基黄酮二甲亚砜溶液；称取海藻酸钠并将其溶解于蒸馏水中，配制成质量分数为3％海藻酸钠溶液；将浓度为10mg/mL的5,4’-二羟基黄酮二甲亚砜溶液与质量分数为5％的海藻酸钠溶液混合按照体积比1:10混合，摇匀制成黄酮-海藻酸钠溶液。称取壳聚糖和无水氯化钙，并将其溶解于体积分数为1％的乙酸的蒸馏水溶液中，配制成壳聚糖-氯化钙混合溶液，其中壳聚糖在混合溶液中的质量分数为2％，氯化钙在混合溶液中的质量分数为0.5％；并用0.2g/mL的NaOH溶液调节壳聚糖溶液的pH值至7.0。取壳聚糖-氯化钙溶液置于锥形瓶中，再将黄酮-海藻酸钠溶液用微量注射器逐滴加入上述锥形瓶中，搅拌；所述锥形瓶中，壳聚糖-氯化钙溶液和黄酮-海藻酸钠溶液的体积比为5:1；将锥形瓶置于温度为50℃、转速为400r/min的磁力搅拌器中，反应30min，再用慢速滤纸过滤得沉淀；将沉淀在25℃真空干燥24h，即得产品。其中产品中含有质量分数为40.1％的5,4’-二羟基黄酮，包封率为54.4％。通过常规的藻类抑制实验，发现得到的产品具有显著的抑藻活性。

实施例4

在250ml锥形瓶中加入100ml BG11培养基(培养基配方见表1)、1ml对数生长期的铜绿微囊藻和适量实施例1中的黄酮缓释抑藻制剂产品，使其最终浓度为0.1g/L，以不投加黄酮缓释抑藻制剂产品的和投加等量5,4’-二羟基黄酮溶液的为对照组。利用显微镜和血球计数板对初始藻密度进行记数，控制接种密度为10⁵-10⁶个/ml。铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa，FACHB 469)购自中科院水生所下属中国淡水藻种库，所用培养基为BG11培养基，恒温光照培养箱，培养条件为28±1℃、光照2400lx、光暗比12:12。活化接种2次(每次培养1星期)后调整藻生长周期为对数期，计数，待用。

表1 BG11培养基配方

药品名称	工作液浓度(g/L)	药品名称	工作液浓度(g/L)
				NaNO₃	1.5	柠檬酸铁铵	0.006
K₂HPO_4·3H₂O	0.04	EDTA(二钠盐)	0.001
				MgSO_4·7H₂O	0.075	Na₂CO₃	0.02
CaCl_2·2H₂O	0.036	A₅+Co溶液*	1ml
				柠檬酸	0.006	蒸馏水	919ml

表1中，*A₅+Co溶液配方(加入1000ml蒸馏水中)如下：

藻细胞培养30天，培养期间每天轻微摇动2次，且每5天将实验锥形瓶随机交换位置。培养前10天每两天对培养的藻细胞进行取样检测，后20天每五天对培养的藻细胞进行取样检测。

藻类抑制率的计算：

抑制率％＝(C_sample–C_control)×100/C_control；

其中C_sample为实验组藻密度，C_control为对照组藻密度。

实验结果如下：

参见图1，数据表明上述获得的黄酮缓释抑藻制剂产品具有显著的抑藻活性，而且黄酮缓释抑藻制剂产品的作用不亚于单纯的5,4’-二羟基黄酮溶液。在处理后期纯黄酮溶液可能因为量不足而导致抑藻作用效果有所下降，不能维持其抑藻效果；但是黄酮缓释抑藻制剂产品由于其持续释放的特点，使其能有效维持其抑藻效果。

实施例5

在1L锥形瓶中加入500ml BG11培养基(培养基配方见表1)、5ml对数生长期的藻和适量实施例1中的黄酮缓释抑藻制剂产品，使其最终浓度为0.2mg/L，以不投加黄酮缓释抑藻制剂的为对照组。利用显微镜和血球计数板对初始藻密度进行记数，接种密度为10⁵-10⁶个/ml。铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa，FACHB 469)购自中科院水生所下属中国淡水藻种库，所用培养基为BG11培养基，恒温光照培养箱，培养条件为28±1℃、光照2400lx、光暗比12:12。活化接种2次(每次培养1星期)后调整藻生长周期为对数期，计数，待用。

藻类抑制率的计算：

抑制率％＝(C_sample–C_control)×100/C_control；

其中C_sample为实验组藻密度，C_control为对照组藻密度。

实验结果如下：

参见图2，数据表明上述获得的黄酮缓释抑藻制剂产品的抑藻效果与实施例1中的结果相一致。

上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims

1.一种黄酮缓释抑藻制剂，其特征在于，所述黄酮缓释抑藻制剂中含有质量分数为30-50 %的5,4’-二羟基黄酮，质量分数为50-70 %的包埋剂，包封率为50-70%。

2.根据权利要求1所述的黄酮缓释抑藻制剂，其特征在于，所述包埋剂包括海藻酸钠等。

3.一种权利要求1所述的黄酮缓释抑藻制剂的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

（1）将壳聚糖和无水氯化钙溶解于体积分数为1 %的乙酸的蒸馏水溶液中，配制成壳聚糖-氯化钙混合溶液，其中壳聚糖在混合溶液中的质量分数为为1-2 %，氯化钙在混合溶液中的质量分数约为0.5-1 %；调节混合溶液的pH值至7.0-7.2；

（2）将浓度为5-10 mg/mL的5,4’-二羟基黄酮二甲亚砜溶液和质量分数为3-5 %的海藻酸钠溶液按照体积比1:10混合，摇匀后配置成黄酮-海藻酸钠溶液；

（3）将步骤（1）制备的壳聚糖-氯化钙混合溶液和步骤（2）制备的黄酮-海藻酸钠溶液按照体积比5-10:1混合均匀；

（4）将步骤（3）得到的混合溶液在磁力搅拌器中搅拌反应30 min，温度为45-55 ℃，转速为400-600 r/min；再用慢速滤纸过滤得到沉淀；将沉淀在25 ℃真空干燥24 h，即得到黄酮缓释抑藻制剂。