CN105384233B - 一种从马铃薯渣中提取生物絮凝剂的方法 - Google Patents

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Abstract

一种从马铃薯渣中提取生物絮凝剂的方法，其方法如下：包括以下步骤：将马铃薯渣粉碎，并网筛过筛；将粉碎的马铃薯渣加入水中混匀，并添加七水硫酸镁混合；将混合物加入强碱溶液混合，然后将混合液体加热至100℃恒温；将液体冷却至室温，离心后，去除沉淀，收集上清液获得液体生物絮凝剂；向上清液中加入无水乙醇，离心后收集沉淀；用乙醇溶液将沉淀洗涤一次后，冷冻干燥得到生物絮凝剂。本发明从马铃薯渣中提取生物絮凝剂，提取率高，絮凝效果好，生物絮凝剂无毒无害，可生物降解。

Description

一种从马铃薯渣中提取生物絮凝剂的方法
技术领域
本发明涉及一种从马铃薯渣中提取生物絮凝剂的方法，属于生物领域。
背景技术
目前，我国水污染严重，利用絮凝剂絮凝沉降是目前污水处理领域经常用到的方法。絮凝剂是一类可以凝聚沉降溶液中不易沉降的悬浮颗粒的物质，主要分为无机絮凝剂、有机高分子絮凝剂和天然高分子絮凝剂。有机高分子絮凝剂由于其良好的絮凝效果和低成本而被广泛应用于实际生产中，以聚丙烯酰胺为代表，其很难降解，且有证据表明丙烯酰胺单体是一种强致癌物质，具有强烈的神经毒性，残留于环境中的丙烯酰胺单体对环境安全和人类健康造成严重影响。生物絮凝剂为第三代絮凝剂，其中包括微生物絮凝剂、天然高分子絮凝剂（如改性淀粉、壳聚糖、藻酸钠、几丁质等）。微生物絮凝剂是由微生物产生的代谢产物，如糖蛋白、粘多糖、蛋白质、纤维素和DNA等，具有无毒无害，安全性高，生物易降解，无二次污染的特点。但其所需的营养条件较高，培养基组分昂贵，以及发酵工艺控制成本，造成了微生物絮凝剂的生产成本高，限制了微生物絮凝剂的工业化应用。而天然高分子絮凝剂具有分子量分布广，活性基团多，结构多样化等特点，而且无毒无害，可生物降解，因此近年来也受到广泛关注。目前已经有从天然生物质中提取生物絮凝剂的报道，如Belbahloul等人从仙人掌中提取果胶和粘液来生产生物絮凝剂，而这种生物质的来源限制其大规模应用。
马铃薯是仅次于玉米，小麦，水稻的世界第四大粮食作物。由于薯渣本身含水量高，不易储存和运输，变质后产生恶臭气味，严重污染环境。马铃薯渣中包括大量蛋白质、淀粉，纤维素、果胶、氨基酸、半纤维素等可利用成分，其中纤维素和半纤维素约占干物质总量的31%左右，果胶约占干物质含量的17%左右，如不加以利用会造成资源浪费。如何有效地将这些废弃物中可再利用的成分转化成有价值的产品具有重要的经济意义和环境意义。
专利检索发现已有利用马铃薯渣生产饲料、酒精及制备新型吸附材料，以及用来提取果胶和膳食纤维的专利，而未发现利用马铃薯渣生产生物絮凝剂的专利，特别是未见利用热碱法直接提取天然高分子生物絮凝剂的专利。本发明可以在碱性条件下直接从马铃薯渣中提取天然高分子生物絮凝剂，不仅可以减少大量马铃薯渣堆积腐烂造成的环境污染，也可以有效地降低生物絮凝剂的成本，变废为宝，实现马铃薯渣的资源化利用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种从马铃薯渣中提取生物絮凝剂的方法，本发明通过热碱法从马铃薯渣中提取生物絮凝剂，絮凝活性成分的提取率高，絮凝效果好，絮凝率可达到90%以上，且无毒无害，可生物降解，能缓解无机絮凝剂和有机高分子絮凝剂引起的环境问题。
本发明包括以下步骤：
步骤1：将马铃薯渣粉碎，并网筛过筛；
步骤2：将步骤1中粉碎的马铃薯渣加入水中混匀，并添加七水硫酸镁混合；
步骤3：将步骤2中的混合物加入强碱溶液混合，然后将混合液体加热至100℃恒温；
步骤4：步骤3中的将液体冷却至室温，离心后，去除沉淀，收集上清液获得液体生物絮凝剂；
步骤5：向步骤4中获得的上清液中加入无水乙醇，离心后收集沉淀；
步骤6：用乙醇溶液将沉淀洗涤后，冷冻干燥得到生物絮凝剂。
进一步的，步骤1中，将马铃薯渣粉碎，并用60目的网筛过筛。
进一步的，步骤2中，将步骤1中获得的马铃薯渣加入到水中，马铃薯渣的加入浓度为40 g/L。
进一步的，步骤2中，向马铃薯溶液中添加七水硫酸镁，七水硫酸镁的加入浓度为0.4 g/L。
进一步的，步骤3中，向步骤2获得溶液中加入NaOH至浓度为0.48 mol/L，并加热至100℃恒温25 min。
进一步的，步骤4中，将步骤3所获得的液体冷却至室温，然后10000 rpm离心10min，去除沉淀，收集上清液获得液体生物絮凝剂。
进一步的，步骤5中，向步骤4所获得的液体生物絮凝剂中加入2倍体积的无水乙醇，10000 rpm离心5 min，收集沉淀物。
进一步的，步骤6中，用70%乙醇将步骤5中获得的沉淀洗涤一次后，冷冻干燥获得生物絮凝剂。
本发明与现有技术相比，具有以下的优点：用热碱法从马铃薯渣中提取生物絮凝剂，絮凝活性成分的提取率高，絮凝效果好，絮凝率可达到90%以上，且无毒无害，可生物降解，能缓解无机絮凝剂和有机高分子絮凝剂引起的环境问题，具有很好的工业化应用前景；同时既实现了马铃薯渣的资源化利用，变废为宝；又降低了生物絮凝剂的生产成本。
具体实施方式
实施例1：从马铃薯渣中提取生物絮凝剂的具体步骤如下：
1、马铃薯渣预处理：首先将马铃薯渣进行粉碎，并用60目网筛过筛；
2、制备过程：按40 g/L的浓度将步骤1中粉碎的马铃薯渣加入水中混匀，并添加七水硫酸镁至浓度为0.4 g/L，加入氢氧化钠至终浓度为0.48 mol/L，然后将液体加热至100℃恒温25 min；
3、天然高分子絮凝剂的提取：将液体冷却至室温后，10000 rpm离心10 min，收集上清液；向上清液中加入2倍体积预冷的无水乙醇，10000 rpm离心5 min，收集沉淀，用70%乙醇洗涤沉淀后，冷冻干燥获得生物絮凝剂纯品；
4、絮凝活性测定：在100 mL烧杯中配制5 g/L高岭土悬浮液60 mL，加入100 uL待测生物絮凝剂溶液。快速均匀搅拌2 min，缓慢搅拌1 min，静置沉降1 min，取上清液用722型分光光度计测定OD550值，以加入100 uL蒸馏水作为对照实验。通过计算OD550 值的减少量来确定絮凝活性，用絮凝率表示絮凝活性：絮凝率=（A - B）/ A ×100 %，A代表加蒸馏水时上清液的OD550值，B代表加发酵液时上清液的OD550值。

Claims (8)

1.一种从马铃薯渣中提取生物絮凝剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将马铃薯渣粉碎，并网筛过筛；
步骤2：将步骤1中粉碎的马铃薯渣加入水中混匀，并添加七水硫酸镁混合；
步骤3：将步骤2中的混合物加入强碱溶液混合，然后将混合液体加热至100℃恒温；
步骤4：将 步骤3中的液体冷却至室温，离心后，去除沉淀，收集上清液获得液体生物絮凝剂；
步骤5：向步骤4中获得的上清液中加入无水乙醇，离心后收集沉淀；
步骤6：用乙醇溶液将沉淀洗涤一次后，冷冻干燥得到生物絮凝剂。
2.根据权利要求1所述的一种从马铃薯渣中提取生物絮凝剂的方法，其特征在于，所述的步骤1中，将马铃薯渣粉碎，并用60目的网筛过筛。
3.根据权利要求1所述的一种从马铃薯渣中提取生物絮凝剂的方法，其特征在于，所述的步骤2中，将步骤1中获得的马铃薯渣加入到水中，马铃薯渣的加入浓度为40 g/L。
4. 根据权利要求1所述的一种从马铃薯渣中提取生物絮凝剂的方法，其特征在于，所述的步骤2中，向马铃薯溶液中添加七水硫酸镁，七水硫酸镁的加入浓度为0.4 g/L。
5.根据权利要求1所述的一种从马铃薯渣中提取生物絮凝剂的方法，其特征在于，所述的步骤3中，向步骤2获得溶液中加入NaOH至浓度为0.48 mol/L，并加热至100℃恒温25min。
6.根据权利要求1所述的一种从马铃薯渣中提取生物絮凝剂的方法，其特征在于，所述的步骤4中，将步骤3所获得的液体冷却至室温，然后10000 rpm离心10 min，去除沉淀，收集上清液获得液体生物絮凝剂。
7.根据权利要求1所述的一种从马铃薯渣中提取生物絮凝剂的方法，其特征在于，所述的步骤5中，向步骤4所获得的液体生物絮凝剂中加入2倍体积的无水乙醇，10000 rpm离心5min，收集沉淀物。
8.根据权利要求1所述的一种从马铃薯渣中提取生物絮凝剂的方法，其特征在于，所述步骤6中，用70%乙醇将步骤5中获得的沉淀洗涤后，冷冻干燥获得生物絮凝剂。
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