一種快速提高浮萍淀粉含量的方法
【專利摘要】本發明屬于水生能源植物培養領域，提供一種利用植物生長調節劑快速提高浮萍淀粉含量的方法，該方法的步驟為：將浮萍種在水體中，然后向生長在水體中的浮萍表面噴灑烯效唑溶液或者多效唑溶液，噴灑所述烯效唑溶液或者多效唑溶液后讓浮萍繼續生長7～10天收獲，即可獲得高淀粉含量的浮萍。該方法不受水體條件的限制，無論是在富營養的水體還是寡營養條的水體中，均能大幅度提高浮萍的淀粉含量。
【專利說明】一種快速提高浮萍淀粉含量的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于水生能源植物培養領域，特別涉及一種利用植物生長調節劑快速提高浮萍淀粉含量的方法。
【背景技術】
[0002]化石能源日益匱乏和全球變暖現象日趨嚴重，許多國家都在積極開發石油替代能源。生物液體燃料是目前唯一適合于現有發動機系統的石油替代能源，其中以燃料乙醇的使用規模最為廣泛，但燃料乙醇的生產成本過高，為了降低其生產成本，就需要尋找廉價、可持續的植物材料作為生產原料，水生能源植物以其非糧屬性、不占用耕地的優勢，成為了理想原料之一。
[0003]水生能源植物浮萍(Duckweed)，是世界上最小、最簡單的開花植物，也是生長最快的多細胞植物。除最寒冷的地區外，在全球幾乎都有分布。其利用廢水生長并產生高品質生物質原料的特性，以及將污染治理與生物能源有機結合的優勢，正為科學家們所重視。在最佳的營養供給、光照和水溫條件下，浮萍在16~48小時內其生物量可以翻倍。在理想的生長環境中養殖浮萍并按科學規律收獲，每年的干物質產量可達10~30噸/公頃。
[0004]目前利用浮萍生產乙醇的工藝已較為成熟，限制浮萍發酵所得乙醇濃度進一步提高的主要因素是浮萍的淀粉含量，因此大規模培養出高淀粉含量的浮萍對其應用具有重要意義。目前培養高淀粉含量浮萍的方法主要為:在寡營養，即N，P濃度均低于 0.1ppm 條 件下培養浮萍 8 天(Xu J., Cui ff., Cheng J.J., Stomp A.M.Productionof high—starch duckweed and its conversion to bioethanol.BiosystemsEngineering.2011, 110(2):67-72.)，該方法可使浮萍淀粉含量達到29.8%。但此方法存在以下不足:(I)對水質營養條件要求較高，要求水體中N，P濃度低于0.1ppm, N, P含量較高時浮萍無法積累到高含量的淀粉，隨著水體污染日益加重，自然水中的N或P很難達到如此低的水平，因此該方法的適用性不強；(2)該方法雖然能夠增加浮萍的淀粉含量，但由于限制了浮萍生長必須的營養條件，從而會限制浮萍生物量的增長。

【發明內容】

[0005]本發明的目的是針對目前培養高淀粉含量浮萍對水體營養條件要求高的不足，提供一種快速提高浮萍淀粉含量的方法，該方法不受水體營養條件的限制，能快速提高浮萍淀粉含量，有利于實現高淀粉含量浮萍的大規模培養。
[0006]本發明所述快速提高浮萍淀粉含量的方法，步驟如下:將浮萍種在水體中，然后向生長在水體中的浮萍表面均勻噴灑烯效唑溶液或者多效唑溶液，噴灑所述烯效唑溶液或者多效唑溶液后讓浮萍繼續生長7~10天收獲，即可獲得高淀粉含量的浮萍。
[0007]上述方法中，所述烯效唑溶液或者多效唑溶液中烯效唑或者多效唑的濃度為100~1000mg/L，所述烯效唑溶液或者多效唑溶液的噴灑量為每平方米浮萍150~300mL。
[0008]上述方法中，所述烯效唑溶液或者多效唑溶液中烯效唑或者多效唑的濃度優選為500 ~1000mg/L。
[0009]上述方法中，所述烯效唑溶液是將烯效唑或者烯效唑的可濕性粉劑溶解在溶劑中得到；以烯效唑為溶質時，先將烯效唑溶解于甲醇中，再用水稀釋至應用濃度；以烯效唑的可濕性粉劑為溶質時，直接用水將其溶解并稀釋至應用濃度。
[0010]上述方法中，所述多效唑溶液是將多效唑或者多效唑的可濕性粉劑溶解在溶劑中得到；以多效唑為溶質時，先將多效唑溶解于甲醇中，再用水稀釋至應用濃度；以多效唑的可濕性粉劑為溶質時，直接用水將其溶解并稀釋至應用濃度。
[0011]上述方法中，配制烯效唑或者多效唑溶液所使用的水為蒸餾水、去離子水或者自來水。
[0012]上述方法中，為了縮短浮萍的培養時間，最好是將浮萍種在水體中后立即向浮萍表面噴灑烯效唑溶液或者多效唑溶液，噴灑所述烯效唑溶液或者多效唑溶液后，浮萍中的淀粉含量隨培養時間的增加而增加，但生長10天后，浮萍中淀粉含量的增加變得緩慢，為了節約時間成本，在噴灑所述烯效唑溶液或者多效唑溶液后讓浮萍繼續生長7~10天，即可收獲浮萍。
[0013]上述方法中，最好按照80~100%的覆蓋率將浮萍種在水體中。
[0014]本發明具有以下有益效果:
[0015]1、本發明提 供了一種快速提高浮萍淀粉含量的新方法，該方法不受水體條件的限制，無論是在富營養的水體還是寡營養條的水體中，均能大幅度提高浮萍的淀粉含量。
[0016]2、本發明所述方法在浮萍表面噴灑烯效唑溶液或者多效唑溶液后繼續培養7~10天，生長于寡營養條件下的浮萍淀粉含量高達40wt%以上，而且浮萍干物質積累量也有所增加，生長于富營養條件下的浮萍淀粉含量能達到18~48wt%。
[0017]3、本發明所述方法不受水體條件的限制，尤其適合在受到污染的水體中大規模培養高淀粉含量的浮萍，這一方面可降低生產成本，另一方可得到高淀粉含量的浮萍，同時浮萍直接利用廢水中的N、P，可凈化水體。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為實施例4所述浮萍在噴灑烯效唑溶液后淀粉含量隨培養時間的變化圖。
[0019]圖2為對比例2所述浮萍在噴灑甲醇溶液后淀粉含量隨培養時間的變化圖。
[0020]圖3為對比例4所述噴灑不同濃度矮壯素對浮萍淀粉積累的影響圖。
【具體實施方式】
[0021]下面通過實施例及對比例并結合附圖對本發明所述快速提高浮萍淀粉含量的方法作進一步說明。
[0022]下述各實施例中，浮萍鮮重的測定方法可參見Alicja Piotrowska, AndrzejBajguz et al.Jasmonic acid as modulator of lead toxicity in aquaticplant Wolffia arrhiza(Lemnaceae).Environmental and ExperimentalBotany66 (2009) 507-513，具體為:將培養一定時間的浮萍取出，用蒸餾水清洗3遍，然后在濾紙上放置5分鐘，稱重。
[0023]浮萍干重的測定方法:將培養一定時間的浮萍取出，用蒸餾水清洗3遍，然后在濾紙上放置5分鐘，然后在60°C的烘箱中干燥至恒重，稱重。
[0024]浮萍淀粉含量的測定方法可參見Zhang L.，Chen Q.，Jin Y.，etal.Energy-saving direct ethanol production from viscosity reduction mash ofsweet potato at very high gravity (VHG).Fuel Processing Technology.2010, 91 (12):1845-1850。具體測定方法為:將干燥的浮萍粉碎成粉末，稱取0.03~0.06g浮萍干粉置于250mL磨口錐形瓶中，加入30mL6mol/L的HCl溶液和IOOmL蒸餾水，裝上冷凝管，置沸水浴中回流2h。回流完畢，立即用流動水冷卻，待浮萍樣品水解液冷卻至室溫后，加入NaOH調節水解液的PH值為7。然后加入20mL20wt%醋酸鉛溶液，搖勻后放置lOmin，轉移至500mL容量瓶中，加蒸餾水定容至500mL，過濾，棄去初濾液，收集5mL濾液過預活化好的反相C18固相萃取小柱，棄去最初的I~2mL,收集后面的3~4mL,再用0.22 μ m的水系濾膜過濾。利用HPLC測定濾液中葡萄糖含量，根據淀粉含量=葡萄糖含量/1.1，計算浮萍中的淀粉含量。
[0025]下述各實施例中，各種溶液的配制方法如下:
[0026]Hoagland培養液的配制方法如下:(1)用蒸餾水按照下表所述的母液配方中各試劑的濃度配制A、B、C、D、E、F六種母液，其中，配制母液A時，先用6N的HCl溶液將Ca(NO3)2.4H20、KNO3> KH2PO4溶解，然后加入蒸餾水配制成目標濃度；配制母液D時，先用6N的KOH溶液將EDTA溶解，然后加入蒸餾水配制成目標濃度。(2)按照下表所述的每升Hoagland培養液中各種母液的添加量用蒸懼水配制Hoagland培養液,通過HCl及NaOH調整Hoagland培養液的pH值為6.5。所配制的Hoagland培養液中，N元素的濃度為349.73mg/L，P元素的濃度為154.89mg/L。
【權利要求】
1.一種快速提高浮萍淀粉含量的方法，其特征在于步驟如下:將浮萍種在水體中，然后向生長在水體中的浮萍表面均勻噴灑烯效唑溶液或者多效唑溶液，噴灑所述烯效唑溶液或者多效唑溶液后讓浮萍繼續生長7~10天收獲，即可獲得高淀粉含量的浮萍。
2.根據權利要求1所述快速提高浮萍淀粉含量的方法，其特征在于所述烯效唑溶液或者多效唑溶液中烯效唑或者多效唑的濃度為100~1000mg/L所述烯效唑溶液或者多效唑溶液的噴灑量為每平方米浮萍150~300mL。
3.根據權利要求2所述快速提高浮萍淀粉含量的方法，其特征在于所述烯效唑溶液或者多效唑溶液中烯效唑或者多效唑的濃度為500~1000mg/L。
4.根據權利要求1或2或3所述快速提高浮萍淀粉含量的方法，其特征在于將浮萍種在水體中后立即向浮萍表面噴灑烯效唑溶液或者多效唑溶液。
5.根據權利要求1或2或3所述快速提高浮萍淀粉含量的方法，其特征在于按照80~100%的覆蓋率將浮萍種在水體中。
6.根據權利要求4所述快速提高浮萍淀粉含量的方法，其特征在于按照80~100%的覆蓋率將浮萍種在水體中。
【文檔編號】A01G7/06GK103609304SQ201310603781
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月22日 優先權日:2013年11月22日
【發明者】趙海, 方揚, 靳艷玲, 劉洋 申請人:中國科學院成都生物研究所