[发明专利]一种利用蓝藻生产表面活性剂的方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种从蓝藻中制备表面活性剂的方法，属于生物技术和环保技术领域。 

背景技术

随着城市工业化进程加快，湖泊水体富营养化等环境问题也日益严重。水体富营养化的研究后果就是藻类季节性爆发，影响水体的应用价值、景观价值、生态功能等。藻类疯长会导致水体中的溶解氧浓度大幅度降低并且藻类在浅层水体中大量存在阻挡了阳光摄入深层水体。当藻类死亡时，其会释放大量的藻毒素对水生动物具有毒害作用。目前来说，控制蓝藻季节性爆发的方法或者措施主要集中在控制排入水体的N、P含量，以及用机械物理性方法去除部分蓝藻。 

收集起来的蓝藻处理又是一个棘手的问题。目前，国内外学者已经对蓝藻的资源化利用进行了多项研究。蓝藻的资源化利用主要包括如下几种途径：（1）将藻类加工成有机肥料；（2）利用水华蓝藻作为厌氧发酵的底物进行沼气、乙醇和氢气生产等能源化利用；（3）从蓝藻中提取有用的物质，如藻毒素、脱镁叶绿酸A甲酯、蓝藻蛋白等。 

生物表面活性剂，是微生物在一定条件下培养时，在其代谢过程中分泌出的具有一定表面活性和界面活性的代谢产物。其分子结构由一个或多个疏水部分和亲水部分构成，疏水部分可以是蛋白质或者是含有憎水性支链的缩氨酸；亲水部分则更加多样化，如脂肪酸的羧基、糖脂的多聚糖基。生物表面活性剂不但具有化学表面活性剂的所有性质，而且相对于化学表面活性剂还有如下优点：低毒性、可降解性和生态相容性、高效性和稳定性等。生物表面活性剂有很多优势，但是在工业上其应用远不如化学合成的表面活性剂广泛。这主要是由于生物表面活性剂的提取及纯化工艺较复杂，因而使其生产成本较高造成的。 

针对发酵法生产生物表面活性剂的缺点，科研人员又开发了利用蛋白基原料进行酰胺化制备脂肽类表面活性剂的新技术。然而上述发明中的表面活性剂主要局限于作为油田开采中的驱油剂使用。 

先前的研究已经表明，蓝藻中含有丰富的多糖和蛋白质以及氮、磷、钾等营养成分。因此，蓝藻可以被用来作为生产表面活性剂的原料。目前，国内外利用蓝藻生产表面活性剂的研究仍然处于空白状态。 

另一方面，纤维素是一种可再生资源，地球上每年光合作用产生大于100亿吨的植物干物质，其中一半以上是纤维素和半纤维素。利用木质纤维类生物质实现生物能源和生物基产品的生物炼制技术已经成为近年来的研究热点，但是酶解问题仍是阻碍这项技术发展的瓶颈之一。非离子型表面活性剂能显著提高纤维素酶解反应的速度，阴离子表面活性剂对纤维素 酶活也有明显的影响。常用的表面活性剂有Tween-20、Tween-80、Berol、PEG等。目前，利用蓝藻生产的表面活性剂来促进纤维素酶解的研究还没有被报道。 

发明内容

为避免上述现有技术所存在的不足之处，本发明提供一种工艺简单的利用蓝藻生产表面活性剂的方法及其在纤维素酶解中的应用，以期可以拓宽蓝藻的资源化利用途径，并提供一种新的表面活性剂的生产方法。 

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下： 

本发明利用蓝藻生产表面活性剂的方法，其特点在于按如下步骤进行： 

a、在蓝藻中加入稀硫酸（浓度在70%以下的硫酸），获得混合物，加水调节混合物中硫酸质量浓度至2%～5%，获得混合消解物； 

b、将步骤a所获得的混合消解物在105～125℃下消解0.5-4h，然后用碳酸钙调节混合消解物的pH至中性，获得中性混合消解物； 

c、将步骤b所获得的中性混合消解物用离心机进行固液分离，得到上清液； 

d、将步骤c所获得的上清液用0.45μm的过滤膜过滤，获得表面活性剂。 

本发明利用蓝藻生产表面活性剂的方法，其特点也在于： 

所述蓝藻为新鲜蓝藻或新鲜蓝藻经沥水、自然晾干或者风热干燥处理后所获得的干燥蓝藻。 

本发明利用蓝藻生产表面活性剂的应用，其特征在于：将所述表面活性剂加入到纤维素的酶解液或含纤维素的原料的酶解液中，用于提高纤维素或含纤维素的原料的酶解效率和速率。 

所述含纤维素的原料为农产品主要残余物、水生植物或景观用草本绿化植物。 

所述农产品主要残余物为稻草、麦秸、甘蔗渣或玉米秸杆。 

所述水生植物为芦苇或菹草。 

所述景观用草本绿化植物为美人蕉或羊茅。 

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：