CN107298488A - 一种高效复合净水剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效复合净水剂及其制备方法，包括以下步骤：原料预处理、种子粉脱脂、絮凝活性物质的粗提、絮凝活性物质的纯化、微生物絮凝剂制备与复合净水剂的制备。实现的有益效果为：原材料取材天然，制备过程简单易行，所加入的功能性多肽可以增强辣木种子絮凝蛋白质的活性，增强其絮凝能力，微生物絮凝与辣木种子絮凝活性物质复合净水的絮凝率极高，复合净水剂使用量为0.05‑0.06g/L时其絮凝率即可达到95‑98%，成品是一种安全无害的复合净水剂产品，而且其适用水体普遍，因此具有较高的经济价值和环保价值。

Description

一种高效复合净水剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及净水剂领域，尤其是涉及一种高效复合净水剂及其制备方法。

技术背景

微生物具有个体微小、代谢旺盛、分布广、数量多的特点，还具有强大的分解能力，它们的活动保障着生态系统的物质循环，净化着生态系统，协调着生态平衡，基于微生物研发的微生态制剂无毒、无副作用、无残留和二次污染、不产生抗药性，能够有效地改善养殖生态环境，维持生态平衡，增强养殖对象的免疫力，减少疾病的发生。

辣木种子脱脂粉具有絮凝作用，是国际环保组织推荐的人畜饮用水净化絮凝剂，能明显降低浑水的混浊度、色度、细菌含量，以及有机污染物，有重要的开发价值。辣木脱脂粉中除絮凝活性物质外，还含有大量的有机质，因此需要对其中絮凝活性物质提取、纯化，才能制成饮用水净化絮凝剂。

以微生物与辣木种子脱脂粉为材料研发复合净水剂具有来源天然、制备简单、絮凝效率高等优点，并且不会对水环境造成二次污染，可用于饮用水、工厂二次出水等水质的净化，因此具有较高的经济意义和发展前景。

目前，关于复合净水剂的制备技术有很多方法，现有技术如授权公众号为

CN 104445553 B的中国发明专利，公开了一种复合型净水剂及其制备方法和应用，该方法具有沉降速度快、絮凝率高等优点，但是其生产过程复杂，絮凝专一性太高，因此应用区域狭窄。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于微生物与辣木种子，制备简单的、天然无毒害残留的高效复合净水剂及其制备方法。

本发明针对背景技术中提到的问题，采取的技术方案为：一种高效复合净水剂及其制备方法，包括：原料预处理、种子粉脱脂、絮凝活性物质的提取、絮凝活性物质的纯化、微生物絮凝剂制备、复合净水剂的制备，具体包括以下步骤：

所用微生物与其所购买企业为：类产碱假单胞菌，通派（上海）生物技术有限公司。

原料预处理：挑选去壳无变质、无病虫、干净健康的辣木种子置于烘箱中，在40-45℃下干燥，当含水量降至7-8%时，用粉碎机粉碎后过筛，筛网目数为60-80目，得辣木种子粉，挑选健康辣木种子以防止霉变产物污染絮凝活性物质，粉碎过筛可以除去种子中的杂质成分；

种子粉脱脂：将150-200份的辣木种子粉置于超临界CO₂萃取釜中，在萃取温度48-52℃，萃取压力28-32MPa，CO₂流量21-24L/h时，萃取2.5-3小时，萃取结束后从釜中出粕，经粉碎、筛分、干燥，即获得种子脱脂粉，萃取过程中可以回收辣木种子油，实现辣木种子的完全综合利用，提升了产业的科技含量，增加了经济效益；

絮凝活性物质的粗提：称取80-100质量份的辣木种子脱脂粉，装入烧瓶中，按照料液比为1:6-8将浸提液注入烧瓶中，然后将烧瓶置于60-65℃水浴中，在真空度为0.1-0.2kPa下进行真空浸提3-4次；之后过滤，除去残渣，将滤液加入旋转蒸发器中，在真空度0.1-0.2kPa，温度65-70℃条件下进行真空浓缩，当浓度达20-25%时停止，即得絮凝物粗提液，絮凝物粗提液中絮凝活性成分含量较低，因此其絮凝率为70-75%，为进一步纯化做准备；

絮凝活性物质的纯化：用中空纤维膜分离法纯化絮凝活性物质，首先用蒸馏水反复清洗UEOS503和UPIS503中空纤维膜，然后用与絮凝物粗提液等量的40℃蒸馏水分别在一定压力下通过中空纤维膜，收集相同时间内的滤液，直到膜通量相同为止；将絮凝物粗提液在温度40-42℃，pH9.8-10.2、压力0.1-0.15MPa、流量19-22L/h条件下，截留分子量在6-20kDa的滤液，即得到絮凝活性物质溶液；纯化的絮凝活性物质溶液在真空度0.1-0.2kPa，温度为65-70℃条件下进行真空浓缩，当浓度达到40-45%时停止，此时加入浓缩液重量0.1-0.2%的功能性多肽，再经真空冷冻干燥可得固态辣木种子絮凝剂，其絮凝活性物质含量为90-95%，辣木絮凝活性物质是蛋白质，而加入的功能性多肽可以增强该蛋白质的活性，增大其絮凝能力，所加入功能性多肽的氨基酸序列为：

SCASRCKSRCRARRCRARCRARRCGYYVSVFRC；

微生物絮凝剂制备：取葡萄糖18-20g，磷酸二氢钾1.8-2.0g，磷酸氢二钾4.5-5.0g，氯化钠0.1-0.15g，硫酸铵0.2-0.3g，尿素0.5-0.6g，酵母膏0.5-0.6g，水900-1000ml，113-115℃灭菌20-25分钟制得发酵培养基；将类产碱假单胞菌按质量比1:2-3接种到发酵培养基中，在30-32℃温度下，摇床160-180r/min培养45-48小时，培养液在7500-8000r/min离心10-15分钟取上清液采用旋转蒸发仪浓缩到原体积的1/20-1/25，加上4-5倍的冷无水乙醇沉淀，将乙醇溶液在6000-6300r/min离心10-12分钟得到微生物絮凝剂沉淀，将沉淀溶解在蒸馏水中，再加4-5倍体积的冷乙醇沉淀，离心，溶解，如此反复3-4次，将最终得到的沉淀物真空冷冻干燥得固态微生物絮凝剂，该固态微生物絮凝剂絮凝效果很好，当其用量为0.01-0.02g/L时絮凝率达到88-93%；

复合净水剂的制备：称取固态辣木种子絮凝剂18-20份、固态微生物絮凝剂9-10份、细菌保护剂1-2份、蒸馏水28-30份混合均匀后经真空冷冻干燥即得复合净水剂；细菌保护剂能改善菌种贮藏的稳定性，提高贮藏温度，增加贮藏时间，固态复合净水剂方便了储存运输。

作为优选，所用的浸提液为蒸馏水或1.2-1.5mol/L的氯化钠溶液。

作为优选，所用的细菌保护剂为维生素C或维生素E或硫代硫酸钠或硫脲。

与现有技术相比，本发明的优点在于：1）原材料取材天然，制备过程简单易行，成品是一种安全无害的复合净水剂产品；2）所加入的功能性多肽可以增强该辣木种子絮凝蛋白质的活性，增强其絮凝能力，；3）微生物絮凝与辣木种子絮凝活性物质复合净水的絮凝率极高，复合净水剂使用量为0.05-0.06g/L时其絮凝率即可达到95-98%，而且其适用水体普遍，因此具有较高的经济价值和环保价值。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明方案作进一步说明：

实施例1：

1）挑选辣木种子干燥后用粉碎机粉碎后过60目筛，得辣木种子粉，挑选健康辣木种子以防止霉变产物污染絮凝活性物质，粉碎过筛可以除去种子中的杂质成分；2）将150份的辣木种子粉置于超临界CO₂萃取釜中，在48℃、28MPa、CO₂流量21L/h时，萃取2.5小时，萃取结束后经粉碎、筛分、干燥，即获得种子脱脂粉，萃取过程中可以回收辣木种子油，实现辣木种子的完全综合利用，提升了产业的科技含量，增加了经济效益；3）称取80质量份的辣木种子脱脂粉，装入烧瓶中，加入480份蒸馏水，然后将烧瓶置于60℃水浴中，在真空度为0.1kPa下进行真空浸提3次；之后过滤，除去残渣，将滤液加入旋转蒸发器中，在真空度0.1kPa，温度65℃条件下进行真空浓缩，当浓度达20%时停止，即得絮凝物粗提液，絮凝物粗提液中絮凝活性成分含量较低，为进一步纯化做准备；4）用与絮凝物粗提液等量的40℃蒸馏水分别在一定压力下通过中空纤维膜，收集相同的时间内的滤液，直到膜通量相同为止；将絮凝物粗提液在温度40℃，pH9.8、压力0.1MPa、流量19L/h条件下，截留分子量在6kDa的滤液，即得到絮凝活性物质溶液；纯化的絮凝活性物质溶液在真空度0.1kPa，温度为65℃条件下进行真空浓缩，当浓度达到40%时停止，此时加入浓缩液重量0.1%的功能性多肽，再经真空冷冻干燥可得固态辣木种子絮凝剂，辣木絮凝活性物质是蛋白质，而加入的功能性多肽可以增强该蛋白质的活性，增大其絮凝能力；5）将类产碱假单胞菌按质量比1:2接种到发酵培养基中，在30℃温度下，摇床160r/min培养45小时，培养液在7500r/min离心10分钟取上清液采用旋转蒸发仪浓缩到原体积的1/20，用冷乙醇反复提纯3次，将最终得到的沉淀物真空冷冻干燥得固态微生物絮凝剂，该固态微生物絮凝剂絮凝效果很好，当其用量为0.01-0.02g/L时絮凝率达到88-93%；6）将固态辣木种子絮凝剂18份、固态微生物絮凝剂9份、细菌保护剂1份、蒸馏水28份混合均匀后经真空冷冻干燥即得复合净水剂；细菌保护剂能改善菌种贮藏的稳定性，提高贮藏温度，增加贮藏时间，复合净水剂成品为固态方便了储存运输。

实施例2：

1）原料预处理：挑选辣木种子置于烘箱中，在45℃下干燥，当含水量降至8%时，用粉碎机粉碎后过80目筛，得辣木种子粉，挑选健康辣木种子以防止霉变产物污染絮凝活性物质，粉碎过筛可以除去种子中的杂质成分；

2）种子粉脱脂：将200份的辣木种子粉置于超临界CO₂萃取釜中，在萃取温度52℃，萃取压力32MPa，CO₂流量24L/h时，萃取3小时，萃取结束后经粉碎、筛分、干燥，即获得种子脱脂粉，萃取过程中可以回收辣木种子油，实现辣木种子的完全综合利用，提升了产业的科技含量，增加了经济效益；

3）絮凝活性物质的粗提：称取100质量份的辣木种子脱脂粉，装入烧瓶中，按照料液比为1:8将浸提液注入烧瓶中，浸提液为蒸馏水或者1.5mol/L的氯化钠溶液，然后将烧瓶置于65℃水浴中，在真空度为0.2kPa下进行真空浸提4次；之后过滤，除去残渣，将滤液加入旋转蒸发器中，在真空度0.2kPa，温度70℃条件下进行真空浓缩，当浓度达25%时停止，即得絮凝物粗提液，絮凝物粗提液中絮凝活性成分含量较低，为进一步纯化做准备；

4）絮凝活性物质的纯化：用与絮凝物粗提液等量的40℃蒸馏水分别在一定压力下通过中空纤维膜，收集相同的时间内的滤液，直到膜通量相同为止；将絮凝物粗提液在温度42℃、pH10.2、压力0.15MPa、流量22L/h条件下，截留分子量在6-20kDa的滤液，即得到絮凝活性物质溶液；纯化的絮凝活性物质溶液在真空度0.2kPa，温度为70℃条件下进行真空浓缩，当浓度达到45%时停止，此时加入浓缩液重量0.2%的功能性多肽，再经真空冷冻干燥可得固态辣木种子絮凝剂，经中空纤维膜纯化后絮凝活性物质含量为90-95%，辣木絮凝活性物质是蛋白质，而加入的功能性多肽可以增强该蛋白质的活性，增大其絮凝能力；

5）微生物絮凝剂制备：将类产碱假单胞菌按质量比1:3接种到发酵培养基中，在32℃温度下，摇床180r/min培养48小时，培养液在8000r/min离心15分钟取上清液采用旋转蒸发仪浓缩到原体积的1/25，用冷乙醇反复提纯4次，将最终得到的沉淀物真空冷冻干燥得固态微生物絮凝剂，该固态微生物絮凝剂絮凝效果很好，当其用量为0.01-0.02g/L时絮凝率达到88-93%；

6）复合净水剂的制备：将上述固态辣木种子絮凝剂20份、固态微生物絮凝剂10份、细菌保护剂2份、蒸馏水30份混合均匀后经真空冷冻干燥即得复合净水剂；细菌保护剂能改善菌种贮藏的稳定性，提高贮藏温度，增加贮藏时间，复合净水剂成品为固态方便了储存运输。

实施例3：

原料预处理：挑选去壳无变质、无病虫、干净健康的辣木种子置于烘箱中，在45℃下干燥，当含水量降至8%时，用粉碎机粉碎后过筛，筛网目数为80目，得辣木种子粉，挑选健康辣木种子以防止霉变产物污染絮凝活性物质，粉碎过筛可以除去种子中的杂质成分；

种子粉脱脂：将200份的辣木种子粉置于超临界CO₂萃取釜中，在萃取温度50℃，萃取压力30MPa，CO₂流量22L/h时，萃取3小时，萃取结束后从釜中出粕，经粉碎、筛分、干燥，即获得种子脱脂粉，萃取过程中可以回收辣木种子油，实现辣木种子的完全综合利用，提升了产业的科技含量，增加了经济效益；

絮凝活性物质的粗提：称取100质量份的辣木种子脱脂粉，装入烧瓶中，加入800份1.4mol/L的氯化钠溶液，然后将烧瓶置于60℃水浴中，在真空度为0.1kPa下进行真空浸提4次；之后过滤，除去残渣，将滤液加入旋转蒸发器中，在真空度0.1kPa，温度65℃条件下进行真空浓缩，当浓度达20%时停止，即得絮凝物粗提液，絮凝物粗提液中絮凝活性成分含量较低，为进一步纯化做准备；

絮凝活性物质的纯化：根据辣木天然絮凝活性物质的分子量0.3-13kDa，选取UEOS503膜(pH2-13，截留分子量6kDa，操作压力≤0.15MPa，膜面积1.5m²，膜材质PS)和UPIS503膜(pH2-13，截留分子量20-50kDa，操作压力0.12≤MPa，膜面积0.3m²，膜材质PS)较为适合；首先用蒸馏水反复清洗UEOS503和UPIS503中空纤维膜，然后用与絮凝物粗提液等量的40℃蒸馏水分别在一定压力下通过中空纤维膜，收集相同的时间内的滤液，直到膜通量相同为止，膜通量[L/(m²*h)]=透过液体积/(膜面积x过滤时间)；将粗提絮凝物溶液在温度42℃，pH10、压力0.1MPa、流量21L/h条件下，截留分子量在6-20kDa的滤液，即得到絮凝活性物质溶液，纯化的絮凝活性物质溶液在真空度0.1kPa，温度为65℃条件下进行真空浓缩，当浓度达到40%时停止，此时加入浓缩液重量0.4%的功能性多肽，再经真空冷冻干燥可得固态辣木种子絮凝剂，其絮凝活性物质含量为90-95%，辣木絮凝活性物质是蛋白质，而加入的功能性多肽可以增强蛋白质的活性，增大其絮凝能力；

微生物絮凝剂制备：取葡萄糖20g，磷酸二氢钾2.0g，磷酸氢二钾5.0g，氯化钠0.15g，硫酸铵0.3个，尿素0.6g，酵母膏0.6g，水1000ml，113℃灭菌20分钟制得发酵培养基；将菌种按质量比1:3接种到发酵培养基中，在32℃温度下，摇床180r/min培养48小时，培养液在8000r/min离心15分钟取上清液采用旋转蒸发仪浓缩到原体积的1/22，加上5倍的冷无水乙醇沉淀，将乙醇溶液在6000r/min离心12分钟得到微生物絮凝剂沉淀，将沉淀溶解在蒸馏水中，再加4倍体积的冷乙醇沉淀，离心，溶解，如此反复3次，将最终得到的沉淀物真空冷冻干燥得固态微生物絮凝剂，该固态微生物絮凝剂絮凝效果很好，当其用量为0.01-0.02g/L时絮凝率达到88-93%；

复合净水剂的制备：将上述固态辣木种子絮凝剂20份、固态微生物絮凝剂10份、细菌保护剂1份、蒸馏水28份混合均匀后经真空冷冻干燥即得复合净水剂；细菌保护剂能改善菌种贮藏的稳定性，提高贮藏温度，增加贮藏时间，复合净水剂成品为固态方便了储存运输，在辣木种子絮凝剂与微生物絮凝剂的复合作用下，该净水剂的絮凝效果得到显著的提高，是一种高效、安全的复合净水剂。

本发明的操作步骤中的常规操作为本领域技术人员所熟知，在此不进行赘述。

以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等，均应包含在本发明的保护范围之内。

序列表

<110> 兰溪市酉泽饲料技术服务有限公司

<120> 一种高效复合净水剂及其制备方法

<160> 1

<170> SIPOSequenceListing 1.0

<210> 1

<211> 33

<212> PRT

<213> 人工合成(saccharum)

<400> 1

Ser Cys Ala Ser Arg Cys Lys Ser Arg Cys Arg Ala Arg Arg Cys Arg

1 5 10 15

Ala Arg Cys Arg Ala Arg Arg Cys Gly Tyr Tyr Val Ser Val Phe Arg

20 25 30

Cys

Claims (10)

1.一种高效复合净水剂，其特征在于组成及其重量份为：固态辣木种子絮凝剂18-20份、固态微生物絮凝剂9-10份、细菌保护剂1-2份、蒸馏水28-30份。

2.根据权利要求1所述的一种高效复合净水剂，其特征在于：所述的细菌保护剂为维生素C或维生素E或硫代硫酸钠或硫脲。

3.根据权利要求1所述的一种高效复合净水剂，其特征在于：所述功能性多肽的氨基酸序列为：SCASRCKSRCRARRCRARCRARRCGYYVSVFRC。

4.一种高效复合净水剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1）原料预处理：挑选健康的辣木种子干燥粉碎过筛后制成种子粉；

2）种子粉脱脂：对辣木种子粉进行脱脂；

3）絮凝活性物质的粗提：对辣木种子脱脂粉进行浸提提纯；

4）絮凝活性物质的纯化：应用中空纤维膜对絮凝活性物质进行纯化；

5）微生物絮凝剂制备：通过培养发酵制备微生物絮凝剂；

6）复合净水剂的制备。

5.根据权利要求4所述的一种高效复合净水剂的制备方法，其特征在于：所述的原料预处理步骤中烘箱温度为40-45℃，水份降至7-8%，过筛目数为60-80目。

6.根据权利要求4所述的一种高效复合净水剂的制备方法，其特征在于：所述的种子粉脱脂步骤中辣木种子的份数为150-200份，萃取温度为48-52℃，萃取压力为28-32MPa，CO2流量为21-24L/h，萃取时间为2.5-3小时。

7.根据权利要求4所述的一种高效复合净水剂的制备方法，其特征在于：所述的絮凝活性物质的粗提步骤中脱脂粉的重量为80-100份，料液比为1:6-8，氯化钠溶液的浓度为1.2-1.5mol/L，水浴温度为60-65℃，真空浸提真空度为0.1-0.2kPa，浸提3-4次，旋转蒸发器的真空度为0.1-0.2kPa，温度为65-70℃，浓度为20-25%时停止；所述的浸提液为蒸馏水或1.2-1.5mol/L的氯化钠溶液。

8.根据权利要求4所述的一种高效复合净水剂的制备方法，其特征在于：所述的絮凝活性物质的纯化步骤中纤维膜纯化温度为40-42℃，pH为9.8-10.2，压力为0.1-0.15MPa，流量为19-22L/h，真空浓缩的真空度为0.1-0.2kPa，温度为65-70℃，当浓度达到40-45%时停止，功能性多肽的添加量为0.1-0.2%。

9.根据权利要求4所述的一种高效复合净水剂的制备方法，其特征在于：所述的微生物絮凝剂制备步骤中发酵培养基的组分及其重量为葡萄糖18-20g，磷酸二氢钾1.8-2.0g，磷酸氢二钾4.5-5.0g，氯化钠0.1-0.15g，硫酸铵0.2-0.3g，尿素0.5-0.6g，酵母膏0.5-0.6g，水900-1000ml，然后在113-115℃灭菌20-25分钟；接种比例为1:2-3，在30-32℃温度下，摇床转速为160-180r/min，培养45-48小时，培养液在7500-8000r/min离心10-15分钟，浓缩到原体积的1/20-1/25，加上4-5倍的冷无水乙醇沉淀，在6000-6300r/min离心10-12分钟，将沉淀溶解在蒸馏水中，再加4-5倍体积的冷乙醇沉淀，离心，溶解，如此反复3-4次。

10.根据权利要求4所述的一种高效复合净水剂的制备方法，其特征在于：所述的复合净水剂的制备步骤为：称取固态辣木种子絮凝剂18-20份、固态微生物絮凝剂9-10份、细菌保护剂1-2份、蒸馏水28-30份混合均匀后经真空冷冻干燥即得复合净水剂。