專利名稱：一種從硅藻中分離提取硅藻殼體的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種微生物結(jié)構(gòu)的提取方法，更特別地說，是指一種以硅藻為原材料，從中分離提取硅藻殼體的方法。
背景技術：
硅藻是種類繁多的水生生物，單體細胞從幾微米到幾毫米不等，分為“中心硅藻綱”和“羽紋硅藻綱”，約11000余種，廣泛分布于湖泊、河流、海洋、土壤中，是海洋生態(tài)系統(tǒng)中的主要初級生產(chǎn)力。硅藻的細胞壁被稱為“最杰出的材料結(jié)構(gòu)設計師”，其外層為硅質(zhì)，內(nèi)層為果膠質(zhì)。硅質(zhì)殼成分為無定形二氧化硅，該硅質(zhì)殼因具有形貌多樣、結(jié)構(gòu)獨特、孔系均勻、無色透明、吸附性強、與硅加工工藝兼容等優(yōu)點，成為了微納米技術的研究熱點，并形成了硅藻納米技 術方向。不同種屬的硅藻硅質(zhì)殼形貌各異，包括有圓形、橢圓形、矩形、腎形、三角形、針形、菱形等形狀，且表面都具有規(guī)則排列的微孔。硅藻細胞壁的三維結(jié)構(gòu)已引起了納米材料研究者的興趣，目前已發(fā)現(xiàn)硅藻殼體具有優(yōu)良的力學性能、光學性質(zhì)等，硅藻生物硅的描述已經(jīng)在納米水平進行，其中的一些應用正在進一步改善，硅藻殼體新的性質(zhì)和用途將被發(fā)現(xiàn)；此外，利用硅藻殼體氧同位素可研究古氣候、古環(huán)境，而礦物雜質(zhì)與硅藻殼體的氧同位素差異很大，因此，分離得到高純度的硅藻殼體是開展此項研究的重要一環(huán)。因此，如何有效地從硅藻中分離提取高純度硅藻殼體成為一項關鍵性的課題。經(jīng)對現(xiàn)有技術的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利CN101792145A公開了一種從硅藻土或硅藻中分離提取殼片與環(huán)帶的方法，提取過程中利用濃硫酸適當加熱去除硅藻有機質(zhì)，多次添加去離子水離心分離得到硅藻殼體，完成殼片和環(huán)帶的分類提取。其不足在于硅藻前處理過程中使用的濃硫酸系高危險性化學藥品，稍有不慎則影響生命安全；該專利為得到殼片和環(huán)帶的分離物質(zhì)，前處理后的硅藻樣品還需經(jīng)過較復雜的后續(xù)處理才能得到硅藻殼片和環(huán)帶。大多數(shù)硅藻個體微小，給分離提純帶來很大的難度，不少學者提出了獲得高純度硅藻殼體的方法及改進方案，李東等在前人研究的基礎上將方案再次改進。采取的方法包括雙氧水去除有機質(zhì)；離心機分離有機碎片；鹽酸去除碳酸鹽；篩選去除粗顆粒；自然沉降去除細顆粒；嗅化鋅重液浮選；再次自然沉降、烘干等步驟。該提取方法因加入的處理試劑較多，易引入雜質(zhì)成分，所用溴化鋅試劑會對環(huán)境造成污染。若能使娃藻殼體保有原有種屬娃藻的形貌和微觀結(jié)構(gòu)的前提下實現(xiàn)娃藻有機質(zhì)的去除、得到高純度的硅藻殼體，為微納米研究提供新的材料，也將為人們探索硅藻的新性質(zhì)和新用途提供極大幫助。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種從硅藻中分離提取分離高純度硅藻殼體的方法，該方法采用加入鹽酸去除碳酸鹽和加熱燒結(jié)去除有機質(zhì)的方法實現(xiàn)硅藻殼體的高純度提取分離，操作簡單、效率高、安全性高、耗時少、不對環(huán)境造成污染，能使硅藻殼體保有原有種屬硅藻的形貌和微觀結(jié)構(gòu)。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案為一種從娃藻中分離提取娃藻殼體的方法，包括以下步驟(I)把娃藻藻液放入離心機,在3000r/min 7000r/min轉(zhuǎn)速下離心,去除上清
液，得到硅藻濃縮液；若硅藻為底棲形硅藻，則不需要離心處理，直接去除養(yǎng)殖容器內(nèi)的上清液，刮出附著在容器壁上的硅藻即可；(2)向經(jīng)過第一步處理后的硅藻濃縮液中添加過量質(zhì)量分數(shù)為10% 30%的稀鹽酸，待硅藻不再產(chǎn)生氣泡時，鹽酸和硅藻反應停止，得到第一混合物；硅藻濃縮液與稀鹽酸的體積比為I :3 8 ; (3)將第一混合物在3000r/min 7000r/min轉(zhuǎn)速下離心，去除上清液，得到第二混合物；(4)向第二混合物中加入去離子水，在3000r/min 7000r/min轉(zhuǎn)速下離心，去除上清液，得到第三混合物；第二混合物與去離子水的體積比為I :20 ；(5)向第三混合物中加入去離子水，在3000r/min 7000r/min轉(zhuǎn)速下離心，去除上清液，得到第四混合物；第三混合物與去離子水的體積比為I :20 ；(6)向第四混合物中加入去離子水，在3000r/min 7000r/min轉(zhuǎn)速下離心，去除上清液，得到第五混合物；第四混合物與去離子水的體積比為I :20 ；(7)將第五混合物放置于烘箱中，在90 130°C下保溫6 10h，至混合物中的水分被烘干，得到第六混合物；(8)將第六混合物以I 5°C /min的升溫速率升溫至400 800°C，在空氣氣氛中保溫2 5h，得到第七混合物，第七混合物即為硅藻殼體。通過在場發(fā)射掃描電子顯微鏡下的觀察，采用本發(fā)明的方法分離提取出的硅藻殼體保持原有種屬硅藻的形貌和微觀結(jié)構(gòu)。對樣品采用X射線能譜儀(EDS)進行分析，發(fā)現(xiàn)硅藻中的有機質(zhì)已得到基本完全去除。本發(fā)明的從硅藻中分離提取硅藻殼體方法的優(yōu)點I、該方法通過采用加過量稀鹽酸去除硅藻體內(nèi)的碳酸鹽，并通過加熱燒結(jié)實現(xiàn)硅藻體內(nèi)有機質(zhì)的去除，最終獲得高純度的硅藻殼體。2、本發(fā)明具有操作簡單、效率高、安全性高、耗時少、不對環(huán)境造成污染，能使硅藻殼體保有原有種屬硅藻的形貌和微觀結(jié)構(gòu)。3、本發(fā)明從不同種屬硅藻中提取出不同形貌的硅藻殼體，為微納研究提供了新的材料，也將為人們探索硅藻的新性質(zhì)和新用途提供極大幫助。


圖I是海鏈藻殼體提取過程中采用場發(fā)射掃描電子顯微鏡所觀察到的形貌變化，其中圖I中a-f分別表示a.海鏈藻的整體細胞壁；b.海鏈藻細胞壁的局部放大；c.電鏡下鹽酸處理后的海鏈藻的整體形貌；d.鹽酸處理后的海鏈藻細胞壁；e.電鏡下燒結(jié)后的海鏈藻的整體形貌；f.燒結(jié)后的海鏈藻細胞壁；
圖2是海鏈藻殼體提取過程中采用X射線能譜儀對樣品進行檢測所得的鹽酸處理后的海鏈藻EDS圖譜；圖3是海鏈藻殼體提取過程中采用X射線能譜儀對樣品進行檢測所得的鹽酸處理后的燒結(jié)后的海鏈藻EDS圖譜；
具體實施例方式為了詳細說明本發(fā)明從硅藻中分離提取硅藻殼體的方法的技術內(nèi)容、構(gòu)造特征、以下結(jié)合實施方式并配合附圖作進一步說明。實施例I :從海鏈藻中分離提取海鏈藻殼體(I)把海鏈藻(如圖I中a、b)藻液放入離心機，在5000r/min轉(zhuǎn)速下離心，去除上清液，得到海鏈藻濃縮液。
(2)向經(jīng)過第一步處理后的海鏈藻濃縮液中添加過量質(zhì)量分數(shù)為20%的鹽酸，待硅藻不再產(chǎn)生氣泡時，鹽酸和硅藻反應停止，得到第一混合物；用量IOmL的硅藻濃縮液加入50mL的稀鹽酸(3)將第一混合物在6000r/min轉(zhuǎn)速下離心，去除上清液，得到第二混合物；在本發(fā)明中，采用場發(fā)射掃描電子顯微鏡可以觀察出第二混合物中的硅藻細胞壁輪廓清晰，沒有坍塌現(xiàn)象，保留著原始的結(jié)構(gòu)形貌，并且個體與個體之間的差別很小，其形貌如圖I中C、圖I中d所示。再采用X射線能譜儀(EDS)對第二混合物進行測試分析，圖譜結(jié)果如圖2中所示，從圖中可以看出，經(jīng)過酸處理之后，海鏈藻中C、O、Si、三種元素具有較高的強度，此時硅藻中還含有較多含量的有機質(zhì)。(4)向第二混合物中加入去離子水，在6000r/min轉(zhuǎn)速下離心，去除上清液，得到第三混合物；用量IOmL的第二混合物加入200mL的去離子水(5)向第三混合物中加入去離子水，在6000r/min轉(zhuǎn)速下離心，去除上清液，得到第四混合物；用量IOmL的第三混合物加入200mL的去離子水(6)向第四混合物中加入去離子水，在6000r/min轉(zhuǎn)速下離心，去除上清液，得到第五混合物；用量10mL的第四混合物加入200mL的去離子水(7)將第五混合物放置于烘箱中，在130°C下保溫6h，至混合物中的水分被烘干，得到第六混合物；(8)將第六混合物以1°C /min的升溫速率升溫至600°C，在空氣氣氛中保溫3h，得到第七混合物，第七混合物即為海鏈藻殼體。在本發(fā)明中，采用場發(fā)射掃描電子顯微鏡可以觀察出第七混合物中的硅藻細胞壁形貌結(jié)構(gòu)和酸處理后相似，輪廓清晰，保留著原始的結(jié)構(gòu)形貌，其形貌如圖I中e和f所示。再采用X射線能譜儀(EDS)對第七混合物進行測試分析，圖譜結(jié)果如圖3中所示，從圖中可以看出，采用該方法分離提純得到的海鏈藻殼體，其Si、0兩種元素具有較高的強度，C元素的強度較弱，此時硅藻殼體中可視為無有機質(zhì)。實施例2 :從角毛藻中分離提取角毛藻殼體
(I)把角毛藻藻液放入離心機，在4000r/min轉(zhuǎn)速下離心，去除上清液，得到角毛藻濃縮液。(2)向經(jīng)過第一步處理后的角毛藻濃縮液中添加過量質(zhì)量分數(shù)為12%的鹽酸，待硅藻不再產(chǎn)生氣泡時，鹽酸和硅藻反應停止，得到第一混合物。用量IOmL的硅藻濃縮液加入80mL的稀鹽酸(3)將第一混合物在5000r/min轉(zhuǎn)速下離心，去除上清液，得到第二混合物；(4)向第二混合物中加入去離子水，在5000r/min轉(zhuǎn)速下離心，去除上清液，得到第三混合物；用量IOmL的第二混合物加入200mL的去離子水(5)向第三混合物中加入去離子水，在5000r/min轉(zhuǎn)速下離心，去除上清液，得到第四混合物； 用量IOmL的第三混合物加入200mL的去離子水(6)向第四混合物中加入去離子水，在5000r/min轉(zhuǎn)速下離心，去除上清液，得到第五混合物；用量10mL的第四混合物加入200mL的去離子水(7)將第五混合物放置于烘箱中，在130°C下保溫6h，至混合物中的水分被烘干，得到第六混合物；(8)將第六混合物以1°C /min的升溫速率升溫至600°C，在空氣氣氛中保溫3h，得到第七混合物，第七混合物即為角毛藻殼體。通過對獲得的樣品進行場發(fā)射掃描電鏡形貌分析、X射線能譜儀元素分析，本發(fā)明所得硅藻殼體保留著角毛藻原始的形貌和微觀結(jié)構(gòu)，且所提取的硅質(zhì)殼體無有機質(zhì)的存
&3甶O實施例3 :從舟形藻中分離提取舟形藻殼體步驟(I)去除舟形藻養(yǎng)殖容器內(nèi)上清液，刮出容器壁上底棲的舟形藻，得到舟形藻濃縮液。(2)向經(jīng)過第一步處理后的舟形藻濃縮液中添加過量質(zhì)量分數(shù)為15%的鹽酸，待硅藻不再產(chǎn)生氣泡時，鹽酸和硅藻反應停止，得到第一混合物。用量IOmL的硅藻濃縮液加入80mL的稀鹽酸(3)將第一混合物在6000r/min轉(zhuǎn)速下離心，去除上清液，得到第二混合(4)向第二混合物中加入去離子水，在6000r/min轉(zhuǎn)速下離心，去除上清液，得到第三混合物；用量IOmL的第二混合物加入200mL的去離子水(5)向第三混合物中加入去離子水，在6000r/min轉(zhuǎn)速下離心，去除上清液，得到第四混合物；用量IOmL的第三混合物加入200mL的去離子水(6)向第四混合物中加入去離子水，在6000r/min轉(zhuǎn)速下離心，去除上清液，得到第五混合物；用量10mL的第四混合物加入200mL的去離子水(J)將第五混合物放置于烘箱中，在100°C下保溫12h，至混合物中的水分被烘干，得到第六混合物；(8)將第六混合物以IV /min的升溫速率升溫至700°C，在空氣氣氛中保溫3h，得到第七混合物，第七混合物即為舟形藻殼體。通過對獲得的樣品進行場發(fā)射掃描電鏡形貌分析、X射線能譜儀元素分析，本發(fā)明所得硅藻殼體保留著舟形藻原始的形貌和微觀結(jié)構(gòu)，且所提取的硅質(zhì)殼體無有機質(zhì)的存
&3甶O
以上所揭露的僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，當然不能以此來限定本發(fā)明之權利范圍，因此依本發(fā)明權利要求所作的等同變化，仍屬于本發(fā)明所涵蓋的范圍。
權利要求
1.一種從硅藻中分離提取硅藻殼體的方法，其特征在于包括以下步驟 (1)把娃藻藻液放入離心機，在3000r/min 7000r/min轉(zhuǎn)速下離心,去除上清液,得到硅藻濃縮液； 若硅藻為底棲形硅藻，則不需要離心處理，直接去除養(yǎng)殖容器內(nèi)的上清液，刮出附著在容器壁上的硅藻即可； (2)向經(jīng)過第一步處理后的硅藻濃縮液中添加過量質(zhì)量分數(shù)為10% 30%的稀鹽酸，待硅藻不再產(chǎn)生氣泡時，鹽酸和硅藻反應停止，得到第一混合物；硅藻濃縮液與稀鹽酸的體積比為I :3 8 ; (3)將第一混合物在3000r/min 7000r/min轉(zhuǎn)速下離心，去除上清液，得到第二混合物； (4)向第二混合物中加入去離子水，在3000r/min 7000r/min轉(zhuǎn)速下離心，去除上清液，得到第三混合物；第二混合物與去離子水的體積比為I :20 ； (5)向第三混合物中加入去離子水，在3000r/min 7000r/min轉(zhuǎn)速下離心，去除上清液，得到第四混合物；第三混合物與去離子水的體積比為I :20 ； (6)向第四混合物中加入去離子水，在3000r/min 7000r/min轉(zhuǎn)速下離心，去除上清液，得到第五混合物；第四混合物與去離子水的體積比為I :20 ； (7)將第五混合物放置于烘箱中，在90 130°C下保溫6 10h，至混合物中的水分被烘干，得到第六混合物； (8)將第六混合物以I 5°C/min的升溫速率升溫至400 800°C，在空氣氣氛中保溫2 5h，得到第七混合物，第七混合物即為硅藻殼體。
2.如權利要求I所述的從硅藻中分離提取硅藻殼體的方法，其特征在于采用該方法分離提取出的硅藻殼體保持原有種屬硅藻的形貌和微觀結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種從硅藻中分離提取硅藻殼體的方法，該提取過程中采用稀鹽酸去除硅藻體內(nèi)的碳酸鹽，通過多次添加去離子水洗滌去除雜質(zhì)以及加熱燒結(jié)去除硅藻體內(nèi)的有機質(zhì)，完成了硅藻殼體的高純度提取。本發(fā)明操作簡單、效率高、安全性高、耗時少、不對環(huán)境造成污染，能使硅藻殼體保有原有種屬硅藻的形貌和微觀結(jié)構(gòu)，并且X射線能譜儀測試結(jié)果顯示硅藻殼體無有機質(zhì)，所得硅藻殼體質(zhì)量高。
文檔編號C01B33/12GK102826556SQ20121035232
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月21日 優(yōu)先權日2012年9月21日
發(fā)明者李建保, 羅宋平, 鄧湘云, 林仕偉, 張國慶, 蔣文凱, 王黎明, 王春鵬, 蘇魁范, 景亞妮, 白成英, 廖昕星, 楊杰, 蔡強, 朱飄, 謝妍 申請人:海南大學