[发明专利]紫背浮萍水溶性提取物在促进反硝化微生物反硝化活性中的应用

说明书

紫背浮萍（Spirodela polyrrhiza）水溶性提取物在促进反硝化微生物反硝化活性中的应用。本发明在紫背浮萍原有化学成分和传统功效的研究基础上，进一步揭示紫背浮萍水溶性活性提取物具有促进反硝化微生物反硝化活性的新用途，为环境保护中的硝酸盐污染水体治理提供新型的净化增效剂。同时本发明“变废为宝”，因地制宜地利用浮萍植物提取物来增强硝酸盐污染水体的处理效率，有效避免了河流湖泊中大量浮萍漂浮引起的水质恶化问题。此外，本发明提供了一种植物源“绿色”硝酸盐去除促进剂，不含有机溶剂，主要起信号调控作用，环境友好，安全无毒，成本低廉，为构建高效处理硝酸盐污染水体的生物生态技术提供新的方法和思路。

技术领域

本发明属于硝酸盐污染水体的控制技术研究领域，具体涉及一种紫背浮萍水溶性提取物的制备方法，以及在促进反硝化微生物反硝化活性中的应用。

背景技术

2010年第一次全国污染源普查公报表明，农业源的硝酸盐污染已超过工业源成为我国水体总氮污染的主要来源，引起了河流和湖泊水体富营养化，导致地表水污染和地下水硝酸盐超标，严重威胁人体健康。从长远角度来看，过量的硝酸盐会导致整个生态群落结构和多样性的变化。因此，农业废水和肥水的净化处理目前已成为水处理领域新的研究热点。

浮萍是一种全世界范围内普遍存在的水生植物，尤其漂浮在静止或慢速流动的水面。由于其高效的氮磷营养盐去除能力，浮萍一直以来就是治理硝酸盐污染水体的理想植物材料。近年来，浮萍还可作为一种低成本的清洁能源，应用于环境中重金属和有机污染物吸附降解。除了对污染物的物理吸收，植物本身就是一个巨大的碳库。研究发现香蒲和小麦秸秆等植物在发酵和消化后，本身体内的代谢产物能促进微生物的反硝化作用，主要是为反硝化细菌提供了营养性的有机碳源。然而，这些研究在投入大量碳源的同时，也会附加地导致水体中BOD浓度的升高，从而引起一系列其他的环境问题。

植物残体也属于根际沉积物，对环境有添加效应，如果浮萍本身提取物中包含量更大且促进效果更好的非营养性信号功能物质，将在水环境治理中有更大的实际应用价值，同时也将很好地解决上述直接利用植物材料而造成水体BOD高的问题。而且，浮萍生长迅速，生物量巨大(10～50吨干重/公顷·年)，在野外时需要人工定期收获和清理，所以因地制宜地利用浮萍植物来加速硝酸盐污染水体的净化，是一种便捷、经济的生态处理手段。已有研究发现浮萍脂溶性提取物中的脂肪酸酸类化合物有促进反硝化微生物脱氮活性的功能。但目前，浮萍水溶性提取物作为信号在促进反硝化活性方面的应用尚未报道，也未见以紫背浮萍为原料制备活性提取物的技术。

发明内容

解决的技术问题：本发明提供一种紫背浮萍(Spirodela polyrrhiza)水溶性提取物在促进反硝化微生物反硝化活性中的应用。

技术方案：紫背浮萍水溶性提取物在促进反硝化微生物反硝化活性中的应用。

上述反硝化微生物为施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)。

上述紫背浮萍水溶性提取物的制备方法包括以下步骤：将干燥的紫背浮萍研磨至细粉，体积比4:1的甲醇/水混合液提取，过滤，滤液旋转蒸发；将上步所得提取物总组分用水稀释，乙酸乙酯提取3次；将提取后的剩余水溶液用1mol/L HCl调节pH至2.0，乙酸乙酯提取3次；将提取后的剩余水溶液用1mol/L NaOH调节pH至12.0，乙酸乙酯提取3次；将提取后的剩余水溶液用1mol/L HCl调节pH至6.5，冷冻干燥，即得紫背浮萍水溶性提取物。

上述甲醇/水混合液用量为紫背浮萍质量的50-120倍，提取条件为15-25℃和120rpm提取16-24h。

上述紫背浮萍水溶性提取物添加浓度为5-60mg L^-1。试验结果表明，紫背浮萍水溶性提取物具有显著的反硝化促进效应，在添加浓度为5-60mg·L^-1时对施氏假单胞菌的硝酸盐还原速率有约25-135％的促进效果。