水华蓝藻水解获得游离氨基酸的方法

专利名称:水华蓝藻水解获得游离氨基酸的方法
水华蓝藻水解获得游离氨基酸的方法技术领域：
本发明涉及一种水华蓝藻水解获得游离氨基酸的方法，尤其是 一种水华蓝藻水解获得氨基酸肥料和氨基酸饲料添加剂产品的方法， 属于水华蓝藻资源深度开发利用的范畴。
技术背景受工业废水以及生活污水排放以及农业面源污染的影响，水体的 富营养化日趋加重，水体富营养化的一个显著特征是蓝藻水华暴发越 来越频繁，水华蓝藻暴发以及腐烂，不仅造成了饮用水的严重污染与 不安全，且还是使水体失去了原有的生态、娱乐、观光等功能，进而 引发生态灾害，因此，对水华蓝藻及时收集打捞与处置，已受到了各 级政府与部门的重视与人们普遍的关注。目前，国内外对藻类的研究利用主要集中在螺旋藻、小球藻和杜氏藻等；关于导致湖泊、水库等水体富营养化的蓝藻、绿藻，治理较 多，但对于其综合利用的研究较少。日本治理富营养化的湖泊采用直 接去除蓝、绿藻，并将其资源化利用的措施，将藻类如微囊藻作为有 机肥料，其肥效优于一般化肥，氮、磷、钾含量均高于豆饼、紫云英 等植物性有机肥料，且不含对作物及人体有害的重金属，使用后不会 污染土壤。1992年，日本的脱水微囊藻已全部实现肥料化，年产量 120~180t。微囊藻实现资源化利用后，处理费用下降了30% 。澳大 利亚研究人员从盐湖微藻中提取胡萝卜素已经达到商业规模，并已申 请了专利。因蓝藻水华中含有植物蛋白、多糖等丰富营养成分，因此，近年 来对蓝藻的培养和利用已成为生物学、生命保健学、食品工程学等学 科的研究和开发热点。蓝藻的用途主要有提取天然色素、提取藻胆 蛋白、提取多糖、藻毒素研究及利用、生物固氮及其他方面等。公开号为CN1563083专利，公开了一种水华蓝藻制备藻蓝蛋白
的方法，以鲜藻为原料，首先提取粗滤液，鲜藻脱水后，加入缓冲液，混匀，然后冰冻，冻结后，取出置室温下融溶，冻融3 — 5次，用板 框过滤；其次是超滤纯化，用截留分子量为1 0 0 0 — 2 0万道尔顿 的中空纤维超滤器，经过微滤的粗提液使分子量较小的各种物质，透 过超滤膜而被清除；第三是静置一澄清纯化，经过超滤纯化的藻蓝蛋 白的部分，除去大部分小分子，同时进行浓縮，经浓縮的藻蓝蛋白部 分在一定温度保藏；第四是羟基磷灰石柱层析纯化。该发明优点是可 以获得较高纯度的藻蓝蛋白，产品价值高，尽管该法已对传统工艺进 行了改进，但生产工艺仍然比较复杂，生产成本较高，缺乏产品市场 竞争力。已有研究表明，以富含氨基酸为特征的高氮液体或高氮固体肥 料，能极大地改善农作物品质，提高作物产量，增强作物抗病能力， 以及提高化学肥料利用率。在农业生产中，特别是有机食品等高效农 产品生产中，富含氨基酸高氮液体或高氮固体肥料应用日益广泛。 研究也表明，富含氨基酸的饲料添加剂，能平衡动物营养，提高动物 饲料利用率，促进动物生长发育，因而富含氨基酸产品作为饲料添加 剂被广泛应用。据测定，水华蓝藻蛋白质含量在50-60%，与鱼粉蛋白质含量相 当，是一种高蛋白植物资源。但由于含有藻毒素，从水体中打捞出来 的蓝藻不宜直接作为肥料或饲料使用，而提取藻蓝蛋白加以利用工艺 复杂，成本高，且其它蛋白资源被浪费。利用蓝藻生产氨基酸制品， 工艺简单，成本低，藻毒素几乎被全部破坏，是蓝藻蛋白质资源高效 利用的一种新途径。
发明内容
.本发明的目的在于针对目前水华蓝藻蛋白资源缺乏有效利用方 法，资源浪费严重，且从污染水体中打捞出来的蓝藻一旦得不到及时 处置，会造成严重的二次污染等现状。本发明提供一种水华蓝藻水解 液中获得游离氨基酸的方法。
本发明的目的是这样实现的 一种水华蓝藻水解获得游离氨基酸 的方法，其特征在于a) 将打捞脱水后的含水量为75-97%水华蓝藻置于反应釜中；b) 按脱水蓝藻体积的15 30%加入浓硫酸或浓盐酸，反应5~8 小时后，再加入催化剂，继续反应2 5小时，获得酸性蓝藻溶液，所 述的催化剂为锌盐和/或铜盐，每公斤蓝藻的催化剂添加量为 20~120g，反应釜的温度控制在100 12(TC;c) 将酸性蓝藻溶液冷却至常温后，采用适量的碱性中和剂将PH 值调整到6~7,抽真空过滤，形成富含游离氨基酸的水剂。在本发明的应用中将富含游离氨基酸的水剂通过干燥处理，使 其含水量低于5%，形成富含游离氨基酸的粉剂。在本发明的应用中所述的浓硫酸或浓盐酸是指工业级以上的浓 硫酸或盐酸；所述的碱性中和剂是指液态氨或氢氧化钠或碳酸氢铵或 碳酸钠或氢氧化钾。在本发明的应用中所述的干燥处理是指采用喷雾干燥或冷冻干燥或真空干燥将液态的富含游离氨基酸的产物干燥，形成富含游离氨 基酸的粉剂。本发明的优点在于采用一种酸水解工艺，不仅可以将蓝藻细胞 全部蛋白质水解形成游离氨基酸加以利用，且几乎消除了全部藻毒 素，后续产品应用安全。本技术的工艺流程短，制备条件要求不高， 生产成本低。
具体实施方式
实施例1捞取含水量为90%的水华蓝藻，脱水后获得100L脱水蓝藻，将 置于反应釜中，加入20L浓度为98X工业用的硫酸，加热至11(TC， 反应8小时后，加入1Kg硫酸锌+lKg硫酸铜，继续加热反应2小 时，反应釜中的温度控制在110~120°C，冷却至常温后，用1Omol/L 的氢氧化钾(KOH)中和至pH为6，抽真空过滤，获得棕色透明的
富含氨基酸的水剂。富含氨基酸的种类和含量参见表l。表1蓝藻水解液中游离氨基酸检测结果<table>table see original document page 6</column></row><table>蓝藻水解液中微囊藻毒素的检测:将样品溶液5 ml预先分别用5 ml甲醇和5 ml水活化，滤液上 C18固相萃取小柱，分别用10ml水、10ml35。/。甲醇(含0.1%三氟 乙酸)洗涤，5ml80Q/。甲醇(含0.1%三氟乙酸)洗脱。洗脱液在50 t:水浴中氮气吹扫至近干，用1 ml水溶解，过0.45 pm滤膜，供HPLC分析。HPLC条件HP1100高效液相色谱仪(Agilent，美国)配有化 学工作站、自动进样器、柱温箱、紫外检测器。色谱柱0DS-3 C18 (Hypersil，日本，250*4.6 mm);流动相A: 0.05 MKH2P04 (pH用 H3P04调至3.0)， B: CH3OH。流速1 ml/min;柱温35°C;进样量10pL。梯度洗脱
时间(min)_流动相A (%， v/v) 流动相B (%, v/v)15

47.5 52.530

40 6035

40 6045

50 50定性、定量方法利用保留时间进行定性，外标法进行定量。 结果在蓝藻水解液中均未检出藻毒素MC-RR和MC-LR (检出 限5ng/ml)。 实施例2捞取含水量为80%的水华蓝藻，脱水后获得50L脱水蓝藻，将其 置于反应釜中，加入12.5L工业用盐酸，加热至12(TC，反应6小时 后，加入5Kg硫酸锌，继续加热反应4小时，反应釜中的温度控制在 100 12(TC，冷却至常温后，用10mol/L的氢氧化钠(NaOH)中和至 pH为6.5，抽真空过滤，获得棕色透明的富含氨基酸的水剂。富含氨 基酸的种类和含量参见表2表2蓝藻水解液中游离氨基酸检测结果<table>table see original document page 7</column></row><table>
采用实施例1相同的微囊藻毒素的检测方法，同样未检出藻毒素MC-RR和MC-LRo 实施例3将按照实施例1的方法获得的富含氨基酸的水剂采用传统的喷 雾干燥方式，使其含水量低于5%，就能获得富含氨基酸的粉剂。以上各实施例不是对本发明的具体限制，实施时，可以根据权利 要求灵活选择其他碱性中和剂。
权利要求
1、一种水华蓝藻水解获得游离氨基酸的方法，其特征在于
a)将打捞脱水后含水量为75-97％的水华蓝藻置于反应釜中；
b)按脱水蓝藻体积的15～30％加入浓硫酸或浓盐酸，反应5～8小时后，再加入催化剂，继续反应2～5小时，获得酸性蓝藻水解溶液，所述的催化剂为锌盐和/或铜盐，每公斤蓝藻的催化剂添加量为20～120g，反应釜的温度控制在100～120℃；
c)将酸性蓝藻水解溶液冷却至常温后，采用适量的碱性中和剂将pH值调整到6～7，抽真空过滤，形成富含游离氨基酸的水剂。
2、 根据权利要求
1所述的水华蓝藻水解获得游离氨基酸的方法， 其特征在于将富含游离氨基酸的水剂通过干燥处理，使其含水量低 于5%，形成富含游离氨基酸的粉剂。
3、 根据权利要求
1或2所述的水华蓝藻水解获得游离氨基酸的 方法，其特征在于所述的浓硫酸或浓盐酸是指工业级以上的浓硫酸 或盐酸；所述的碱性中和剂是指液态氨或氢氧化钠或碳酸氢铵或碳酸 钠或氢氧化钾。
4、 根据权利要求
2所述的水华蓝藻水解获得游离氨基酸的方法， 其特征在于所述的干燥处理是指采用喷雾干燥或冷冻干燥或真空干 燥将液态的富含氨基酸的产物干燥，形成富含游离氨基酸的粉剂。
专利摘要
本发明涉及一种水华蓝藻水解获得游离氨基酸的方法，其特征在于将打捞脱水后的含水量为75～97％水华蓝藻置于反应釜中；按脱水蓝藻体积的15～30％加入浓硫酸或浓盐酸，反应5～8小时后，再加入催化剂，继续反应2～5小时，获得酸性蓝藻溶液，所述的催化剂为锌盐和/或铜盐，每公斤蓝藻的催化剂添加量为20～120g，反应釜的温度控制在100～120℃；将酸性蓝藻溶液冷却至常温后，通过碱性中和剂将pH值调整到6～7，抽真空过滤，形成富含游离氨基酸的水剂。富含游离氨基酸的水剂采用喷雾干燥或冷冻干燥或真空干燥形成富含游离氨基酸的粉剂。本发明优点是通过酸水解工艺，可以将蓝藻细胞全部蛋白质水解形成游离氨基酸，且能消除藻毒素，本技术的工艺流程短，制备条件要求不高，生产成本低。
文档编号A23K1/16GKCN101133778SQ200710025549
公开日2008年3月5日 申请日期2007年8月6日
发明者叶小梅, 常志州, 钱玉婷, 黄红英 申请人:江苏省农业科学院