专利名称：一种藻类毒素脱毒的制备方法
技术领域：
本发明属于一种藻类资源毒素脱毒的制备方法。
随着全球性的水体富营养化，水华的发生越来越严重。水华是由于水体富营养化导致藻类(最常见的是蓝藻)过度繁殖而在水面聚集的结果。现已发现，水华中的蓝藻能释放大量对水体、对环境造成污染的藻类毒素。藻类毒素对水体的污染给人类带来严重的问题。它对水体中的生物具有较大的毒性，不仅可能通过食物链，食物网使生态系统遭到严重破坏，生物多样性下降；更严重的是许多毒素化学结构较稳定，它能通过食物链给人体带来潜在的危害。蓝藻毒素主要有微囊藻、颤藻、念珠藻等产生的微囊藻毒素(Microcystin，MC，MCYST)；某些鱼腥藻产生的鱼腥藻毒素；泡沫节球藻产生的Nodularin肝毒素等。其中，分布最广泛、最常见、危害最大的是微藻囊藻毒素。
微囊藻毒素是淡水水华的主要成分蓝藻的次生代谢产物，是极强烈的肝癌促进剂。现已证明，微囊藻毒素很可能广泛存在于全世界富营养化的水体中。微囊藻毒素存在于蓝藻的微囊藻属(Microcystis)、鱼腥藻属(Anabaena)、颤藻属(Oscillatoria)及念珠藻属(Nostoc)某些种或品系的细胞中，它是一种环状多肽，通常结构为环(D-丙氨酸-L-X-赤-β-甲基-D-异天冬氨酸-L-Y-Adda-D-异谷氨酸-N-甲基脱氢丙氨酸)。其中，Adda为一种特殊的氨基酸，结构为3-氨基-9-甲氧基-2，6，8-三甲基-10-苯-癸-4，6-二烯酸。X，Y为两种可变的L氨基酸。因其不同可产生50多种微囊藻毒素。其中，含量较多的是MC-RR、MC-LR和MC-YR。微囊藻毒素的毒性作用最常见的表现是引起急性肝中毒。大量的实验证明，无论腹腔注射还是口服，都能在1-4小时内使实验动物肝脏严重损伤及至死亡。目前国内已有大量在水华严重的地区肝病发生率上升的报道。国外也有因血液透析用水被微囊藻毒素污染而导致大批病人急性肝中毒死亡的报道。由于藻类毒素特别是微囊藻毒素对环境的污染，给人类带来的潜在威胁，以及在利用水华生物量方面成为重要障碍。近几年的国内外的研究多集中于毒素的发生机理、对生物体的危害、在生物体内及自然界中的降解等方面，如何除去藻类毒素的工作则做得相对较少。多种藻类毒素的分子结构稳定，很难分解，常规的方法如曝晒、加热、煮沸等去毒效果均不显著。国外对被藻毒素污染的水体的处理主要是以预防为主当水体毒素浓度较低时，用活性炭处理，使用杀藻剂，监控水质维持继续供水；当毒素浓度升高时，只能紧急停水供水改变水源。经检索，在国内外尚未找到有关对藻毒素进行有效脱毒的报道。
本发明的目的是提供了一种藻类毒素脱毒的方法，在藻类处理过程中加入臭氧，脱毒快，提高了脱毒效率。
为了达到上述的目的，本发明采用了以下技术措施，其步骤是A、由于臭氧具有极强的氧化能力，它不仅仅与毒素分子发生作用，还与处理样品中的大量其它物质反应，降低臭氧的利用率。因此要对材料进行必要的处理。在对有毒藻类进行臭氧处理前，首先应将收获后的藻烘干或晒干以使其脱水干燥，含水量在10％以下，并用粉碎机粉碎成藻粉(颗粒平均小于0.5mm)。
B、加入臭氧，臭氧处理的时间直接影响到脱毒的效果。臭氧处理时间过长，不仅造成浪费，且因副产物的增加而产生其它的效果。而处理时间过短，也会因反应不充分而达不到脱毒的效果。处理的时间应由含藻类毒素的量而定。用饱和臭氧水处理时间应控制在15-30分钟，通含臭氧的(O3含量20％左右)脱毒时反应时间应控制在30-50分钟。
C、加水，在藻的处理过程加适量的水，使藻在水溶液中所占比例为5-10％。处理过程中藻与所加水的比例应在1/10-1/20。加水量直接影响到臭氧分子在藻细胞内的渗透能力，影响到脱毒效果。
图1为一种藻类毒素脱毒的制备方法工艺流程图。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述，其步骤是1、水华的采收、与脱水干燥由于水华富营养化水体的水面上分散分布，可用40目-160目的滤布捕捞，收获后沥干水分摊开，晾干、晒干或烘干，藻的含水量在10％以下，在藻干燥的过程中，新鲜的藻类细胞大多数在细胞外有一层厚厚的胞外多糖壁，它保护着在藻类细胞抵抗外界恶劣的生境。实验证明， 在用臭氧对新鲜藻样进行脱毒时，相当长的时间内鲜藻样品中MC含量保持稳定。对新鲜藻样进行处理，并在脱毒过程中使其回到水环境中吸水膨胀，可使其细胞壁和胞内各种生物膜发生破裂，为臭氧顺利进入细胞内与毒素分子反应提供了方便，从而大大提高了脱毒效果。保持通风，缩短干燥时间，防止藻样发酵腐败。
2、粉碎将上述干燥的藻类通过粉碎机粉碎，使干燥的藻块粉碎成细的小颗粒藻粉(颗粒应小于0.5mm)。以有利于下一步脱毒过程中臭氧在藻细胞内的渗透，提高臭氧的利用率，提高脱毒的效果。
3、藻粉的脱毒有脱毒过程中在水环境中进行，臭氧分子是存在水环境下才能有效地通过生物膜与毒素反应，达到脱毒的效果，藻粉的臭氧脱毒可采取高浓度臭氧水脱毒或通含臭氧的空气(O3含量20％左右)脱毒。
A、在脱毒池中加入1-3％的高浓度臭氧水(容器体积的2/5-3/5左右)，再按重量/体积比为1/10-1/20加入经过粉碎后的藻粉，搅拌后封闭处理池反应15-30分钟。处理池内的压力，不超过1.5个大气压，当压力过大时应打开减压阀减压(应将排出的气体通入臭氧吸收装置中。)反应完全后捞出藻，对之进行残留毒性的抽样检验。附高浓度臭氧水的制备适量的净水(自来水即可)，通入含臭氧的空气使臭氧在水溶液中达到饱和，既得到高浓度臭氧水。
B、在脱毒处理池中加与A步骤等体积的水和经过粉碎后的藻粉(重量/体积比为同上)充分搅拌后封闭处理池，打开臭氧发生器反应30-50分钟，控制反应池内的压力(不超过1.5个大气压)，反应完全后捞出藻进行残留毒性的抽样检测。臭氧处理的浓度臭氧脱毒是剧烈的氧化-还原反应，臭氧的浓度必须达到一定值。常用的卧管式臭氧发生器产生的臭氧浓度仅在1-3％左右，达不到预期的脱毒效果。水电解式臭氧发生器产生的臭氧浓度高，可达到脱毒的目的。
4、毒素含量检测由于藻类毒素的稳定性，即使低浓度的藻类毒素也可能通过食物链对人体产生毒害，因此必须对处理后物料的残余毒素进行检测。我们以对最常见、危害最大、分布最广泛的微囊藻毒素浓度的检测作为脱毒效果的指标。常用的检测方法有TLC检测法，LC/MS、酶联免疫吸附法(ELISA)、小白鼠毒性实验和HPLC检测法，可根据条件选择合适的检测方法。对严格控制毒素浓度的领域如医用品、化妆品领域毒素检测应以采用灵敏度高的检测方法如酶联免疫法和HPLC检测法测不出MC的存在为标准；一般性领域如饲料领域的MC含量可控制在10mg/千克干燥以下，采用小白鼠毒性实验即可。
本发明与现有技术相比，具有以下优点或效果1、安全性高、无须后处理臭氧在脱毒过程中分解成对人体、对环境无害的氧气，不会因脱毒剂过量而造成二次污染。臭氧的半衰期短，20℃时1％的臭氧水中臭氧衰变成氧气的半衰期仅为16分钟。
2、脱毒过程短，效率高臭氧是一种极强的氧化剂，它能迅速作用于毒素分子将其降解而达到彻底脱毒的目的。臭氧的氧化能力是氯的两倍，杀菌能力是氯的数百倍。由于臭氧具有极强的氧化能力和扩散渗透能力，用它进行脱毒，大大缩短了脱毒进程，提高脱毒效率。
3、成本低、投资少、操作简单、易于维护。
权利要求
1.一种藻类毒素脱毒的制备方法，其特征是A、脱水干燥，用40-160目滤布捕捞，沥干水分摊开，晾干、晒干或烘干，含水量在10％以下；B、粉碎，将干燥的藻块粉碎细的小颗粒藻粉；C、加水，加水的比例为1/10-1/20；D、脱毒，藻粉的臭氧脱毒采用1-3％高浓度臭氧水脱毒或通含臭氧的空气(O3含量20％)脱毒。
2.根据权利要求1所述的一种薄类毒素脱毒的制备方法，其特征是在脱毒池中加入高浓度臭氧水，时间控制在15-30分钟；通含臭氧的空气(O3含量20％)脱毒时反应时间控制在30-50分钟。
全文摘要
本发明公开了一种藻类毒素脱毒的制备方法,其步骤是:首先是将藻脱水干燥,用40—160目滤布捕捞、沥干水分摊开,晾干、晒干或烘干,含水量在10%以下;其次是粉碎,将干燥的藻块粉碎成细的小颗粒藻粉;再次是加水,加水比例为1/10—1/20;第四是脱毒,藻粉的臭氧脱毒采用1—3%高浓度臭氧水脱毒或通含臭氧的空气(O
文档编号C02F1/78GK1268317SQ9911639
公开日2000年10月4日 申请日期1999年3月24日 优先权日1999年3月24日
发明者刘永定, 沈强, 何振荣, 沈银武, 宋立荣 申请人:中国科学院水生生物研究所