天然物质茶多酚在抑制水华微藻中的应用

本发明属于对有害藻华现象的环境修复及应用。涉及天然产物茶多酚对三种不同水华微藻包括硅藻(小环藻)、绿藻(小球藻)、蓝藻(铜绿微囊藻)的抑制及应用。

背景技术：

1、有害藻华(habs)在世界各地频繁发生。已有研究表明，环境条件的季节性变化改变了优势微藻的演替，导致各种有害藻华在全年交替暴发生长。在湖泊和水库中，以小环藻为优势藻的水华出现在早春和冬季，而以小球藻或铜绿微囊藻为优势藻的水华则出现在春末和夏季。在全球变暖、富营养化等驱动力的共同影响下，有害微藻的种类、发生的频率和涉及的地理范围也发生了变化。如果全球环境状况没有得到改善，预计在未来30年里，水华将变得更加频繁。有害藻华对水生生态系统、水资源和人类经济发展构成威胁，还有一些藻类还会产生藻类毒素，危害水生鱼类、虾类、贝类甚至人类健康。许多学者通过卫星遥感等技术对藻华进行了重点预测和监测，发现未来藻华的发生趋势将更加频繁、多样化和小型化。因此，有效预防和控制有害藻华就显得尤为重要。

2、化学处理是藻类暴发时应用最广泛的方法，许多化学物质，如硫酸铜、过氧化氢和过氧化碳酸钠被用作除藻剂。其中硫酸铜是最常用的试剂，然而过量的硫酸铜会威胁到水生生物的生存，尤其是重金属对水生动物甚至人类的不利影响，反复使用硫酸铜可能会导致耐铜微藻的产生。淡水藻类大量繁殖也对饮用水安全构成威胁，人们使用了氯、高锰酸钾和臭氧等各种化学氧化剂来去除饮用水中的藻类，但是使用氯的缺点是它可以与有机物反应形成有毒的副产品，如三氯甲烷，可以致畸、致癌和致突变；使用高锰酸钾会导致环境中重金属锰的积累，通过食物链产生生物放大效应；臭氧对致病菌、病毒和微藻有很好的抑制作用，但臭氧作为有毒气体，过度使用会对人体呼吸系统造成损害。此外，在突发水华的应急处理中，经常采用物理方法，但其缺点是人力和设备成本高。生物方法更环保，但需要更长的处理时间，需要与其他方法结合使用。因此寻求一种环保、成本低、处理周期短的新型抑藻剂是十分必要的，并探讨其抑藻机制对于治理有害藻华具有重要的科学意义和应用价值。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决关于有害藻华治理的问题，提供一种新的天然抑藻剂的应用。

2、本发明技术方案是：

3、本发明首先提供了一种抑藻剂，所述抑藻剂为天然混合产物茶多酚。

4、所述的抑藻剂茶多酚的使用浓度为5-50mg/l。

5、本发明提供了上述抑藻剂茶多酚对不同微藻的抑制效果，所述藻类包括：小环藻、小球藻以及铜绿微囊藻，具体步骤如下：

6、小环藻(fachb-1638)、小球藻(fachb-11)以及铜绿微囊藻(fachb-905)均购买自中国水生生物研究所淡水藻类培养中心。将微藻培养至指数生长期，向微藻培养基中添加茶多酚溶液，使其在微藻培养基中的浓度分别为0mg/l、5mg/l、10mg/l、30mg/l、50mg/l，封口膜封好，放入光照培养箱中于25℃，光暗比为12h：12h，1000lux培养72h，然后分别在0h、3h、24h、48h、72h采用流式细胞仪检测微藻密度变化。同时在0h和72h时在扫描电子显微镜下观察微藻细胞形态变化。

7、上述的采用流式细胞仪检测微藻密度，具体步骤如下：

8、使用流式细胞仪检测微藻密度，并配备50mw激光发射固定波长488nm。将1ml的藻类培养物进行涡流处理，然后通过300目筛网过滤并转移到流式管中。将流式细胞仪流速设置为66μl/min。在fl1＝533±30nm和fl3＝670nm处采集荧光信号。为排除仪器噪声，将cyclotella sp.、c.vulgaris、m.aeruginosa对fl3-h的阈值分别设置为106、5×105、5×105。

9、所述的采用扫描电子显微镜观察抑藻剂茶多酚作用前后，微藻细胞的形态变化，具体步骤如下：

10、分别取三种藻液1ml,4000r/min离心10min，弃上清。用200μl pbs缓冲液重悬藻类细胞，然后将20μl的悬浮液添加到50mm x 50mm的硅片上，并在超净工作台中干燥。随后将硅片放置在2.5％戊二醛溶液中4℃固定12小时，然后分别用30％、50％、70％、90％、100％乙醇脱水，在超净工作台中干燥后，在-80℃下冷冻2h。最后将细胞冷冻干燥，并喷金观察细胞形态。

11、所述的抑制效果是指不同浓度的抑藻剂茶多酚对三种微藻生长的影响。所述抑藻剂茶多酚对小环藻、小球藻以及铜绿微囊藻的生长均有抑制作用，实验结果显示，茶多酚浓度在5～50mg/l范围内，作用72小时后对小环菌、小球藻和铜绿微囊藻的抑制率分别为20.18％～75.49％、42.84％～91.75％和74.41％～92.79％。并且研究发现，茶多酚作用3小时就已经发挥了抑制效果，低浓度的茶多酚(5mg/l和10mg/l)作用下，小环藻和小球藻在24小时具有恢复增长的趋势，高浓度的茶多酚(30mg/l和50mg/l)可以完全抑制小环藻和小球藻密度的增加。茶多酚对于铜绿微囊藻的抑制效果更好，即5mg/l的茶多酚就可以抑制微藻密度的增加，并且没有恢复增长的趋势。扫描电子显微镜结果发现，茶多酚作用小环藻3小时，藻细胞已经破裂，内容物外泄。茶多酚作用72小时，低浓度(5mg/l和10mg/l)处理下，小环藻形态较为完整，表明已经恢复生长；小球藻细胞皱缩，但是细胞完整；5mg/l的茶多酚处理下，铜绿微囊藻细胞完整，两个子细胞尚未分开；10mg/l的茶多酚处理下，铜绿微囊藻细胞破裂，内容物外泄。茶多酚作用72小时，高浓度(30mg/l和50mg/l)处理下，所有的藻细胞均已经破裂。

12、本发明的优点和积极效果：

13、本发明与现有修复方法或技术相比有以下显著优点和有益效果：

14、(1)本发明首次发现天然产物茶多酚对有害微藻具有较好的抑制生长能力。

15、(2)现在水华多为以一种藻种为优势藻，同时伴随着其它微藻的生长。茶多酚对多种水华藻类均具有抑制作用，涉及硅藻、绿藻和蓝藻，具有广谱性。

16、(3)茶多酚对铜绿微囊藻的抑制，使用浓度低且作用时间短，同时不会破坏微藻细胞的完整性，避免了藻毒素的释放，防止水环境产生二次污染，可用于铜绿微囊藻水华的治理及水体修复。

17、(4)茶多酚是无毒无害的天然产物，对人类健康有益。

技术特征：

1.一种抑藻剂，其特征是，该抑藻剂为天然混合产物茶多酚。

2.一种权利要求1所述的天然物质茶多酚在抑制水华微藻中的应用，其特征是：抑藻剂茶多酚对三种微藻具有抑制效果，

3.根据权利要求2所述的天然物质茶多酚在抑制水华微藻中的应用，具体步骤如下：

4.根据权利要求2所述的天然物质茶多酚在抑制水华微藻中的应用，其特征是：5～50mg/l浓度的茶多酚作用于小环藻72小时的抑制率为20.18％～75.49％。

5.根据权利要求2所述的天然物质茶多酚在抑制水华微藻中的应用，其特征是：5～50mg/l浓度的茶多酚作用于小球藻72小时的抑制率为42.84％～91.75％。

6.根据权利要求2所述的天然物质茶多酚在抑制水华微藻中的应用，其特征是：5～50mg/l浓度的茶多酚作用于铜绿微囊藻72小时的抑制率为74.41％～92.79％。

7.根据权利要求2所述的天然物质茶多酚在抑制水华微藻中的应用，其特征是：5mg/l的茶多酚暴露3小时，铜绿微囊藻的生长已经得到抑制，根据权利要求3所述的微藻形态变化，观察结果为：此时的铜绿微囊藻形态完整，不会释放藻毒素于外界环境中。

8.根据权利要求3所述的天然物质茶多酚在抑制水华微藻中的应用，其特征是：微藻形态变化结果为：茶多酚作用小环藻3小时，藻细胞破裂，内容物外泄；茶多酚作用72小时，5mg/l和10mg/l浓度处理下，部分小环藻细胞形态较为完整；小球藻细胞皱缩，但是细胞完整；5mg/l的茶多酚处理下，铜绿微囊藻细胞完整，两个子细胞尚未分开；10mg/l的茶多酚处理下，铜绿微囊藻细胞破裂，内容物外泄；茶多酚作用72小时，30mg/l和50mg/l浓度处理下，所有的藻细胞均已经破裂。

技术总结
本发明公开了一种天然物质茶多酚在抑制水华微藻中的应用，该物质来源于茶叶中，是茶叶中多酚物质的总称。本研究首次发现茶多酚在抑制藻际细菌生长的同时也会抑制小环藻、小球藻以及铜绿微囊藻的生长，其作为抑藻剂具有广谱性。同时低浓度的茶多酚不会破坏铜绿微囊细胞的完整性，避免了藻毒素释放的危险。并且发现，茶多酚在暴露3h时就对三种微藻发挥了抑制作用。茶多酚具有无毒、环境友好、纯天然等优点，在作为抑菌剂的同时也有作为抑藻剂的应用潜力，在有害藻华的治理中应用前景广阔。

技术研发人员：王莹莹,郑宁宁,刘宇,周芯竹
受保护的技术使用者：南开大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13