包含水溶性游离胺壳聚糖作为活性成分的抗藻华组合物和使用该组合物消除藻华的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及抗绿藻组合物和使用该组合物消除绿藻的方法，所述抗绿藻组合物包 含水溶性游离胺壳聚糖（free amine chitosan)作为活性成分，所述游离胺壳聚糖对于形 成水华的藻类具有抗藻活性。
【背景技术】
[0002] 水华是水流缓慢的富营养化湖泊或河流的水面中的浮游藻类（浮游植物）大量繁 殖和聚集的结果，水的颜色转变成显著的绿色。在五月至十月之间观察到的此类有害的水 华造成的环境损失达到数千亿韩元，是显著的环境灾难。在水坑或水流非常缓慢的地方，例 如在固化坝、水库、湖泊、高尔夫球场水障、池塘、淡水养鱼场和渔场等中，当连续至少3天 的顶部水温为至少23°C时，容易发生水华。在韩国发现的大多数绿藻属于蓝绿藻，且已鉴定 的藻种类为至少167种藻类。
[0003] -旦水华发生，藻类以算术级数生长，从而使水中的大部分氧气被藻类消耗，当变 得更糟时，导致富营养化（缺氧）并伴随难闻的气味。水中的鱼类遭受缺氧，且由于藻类附 着在鳃上而呼吸困难。因此，鱼类浮在水面上，并且不能适应水温的急剧变化，从而导致死 亡。最近，在夏季时经常在Nakdong河和Daecheong水库中观察到蓝绿色藻的大量繁殖，同 时水颜色发生变化。
[0004] -旦水华发生，水系统在用作饮用水或工业用途方面受到限制。因此，这不仅是 成本的巨大浪费，而且是在其它地方例如社会、经济以及环境中引起其它问题的显著的生 态问题。海外的韩国企业经受来自水华的直接或间接的损害，且案例逐年增长。Azzurri、 Argentina的情况就是实例。确切地说，在Argentina的水处理厂中，该公司遭到起诉要求 赔偿由水华造成的损害总计5. 5亿美元（由于2007年7月的水华，在中国太湖区域的两个 韩国公司遭到关闭）。
[0005] 形成水华的藻类的生长引起的另一问题是由它们产生的称为微囊藻素的有毒环 肽，该有毒环肽可能会导致在绿藻繁殖的湖泊或池塘中游泳或饮用来自其中的水的人发生 疾病。传统的藻类控制方法旨在破坏藻类，该方法最终反而加速水华密集发生的地方中的 微囊藻素的分泌。微囊藻素的大量分泌不仅对水生生物体的生长有害，而且也对人类有害。
[0006] 水华的发展不仅是淡水、而且还是海滨中的显著的环境问题。海洋中的水华通过 海滨线处的异常增殖的浒苔的沉积而发展。海洋中的水华在世界各地均有报道，例如众所 周知的关于美国的Chesapeake湾、法国的Bretagne和中国的Chentao的案例。在日本，自 1990年以来在东京湾、濑户内海和九州的许多海滨地区已报告了海洋水华。海洋中的水华 造成海滨风景的劣化、海藻腐烂带来的难闻气味、鱼类和贝类（包括蛤仔）的灭绝。因此， 日本地方政府通过每年投入数十万日元尝试消除和清除绿藻。然而，仍然没有有效的控制 方法以消除沿海地区每年生长的绿藻。
[0007] 已寻求减小由绿藻造成的损失的解决方案或对策。然而，目前建立的传统方法或 对策可能在第2生态系统或第3生态系统中引发问题，此外需要花费长的时间以奏效。下 面是消除绿藻的传统方法的实例。
[0008] 首先，消除淡水中的绿藻的最传统的方法之一是播撒黄土（红色粘土）。黄土是具 有高比重的矿物质，以便使粒子的电双层显著聚合且易于沉降，由此能够使绿藻凝结并向 下沉降至淡水或海水。该方法在韩国广泛应用，以预防和消除绿藻。然而。该方法能够引 起二次环境污染，使得该方法并未在其它国家广泛应用。即，当喷洒黄土时，该处的水固化 或水流缓慢，微小的黄土颗粒沉降并毁灭其它水生生物。另外，根据最近的报道，沉降的藻 类甚至在休眠期后能够再次生长，可能导致二次损害。
[0009] 其次，绿藻的物理控制方法是疏浚或更换沉积层以防止绿藻。当聚集在陆地或养 鱼场的沉积层中的所有废弃物和污染物分解时，它们消耗溶解氧并产生引起水华的多种有 毒物质。因此，如上所述，该方法是疏浚或更换沉积层。然而，在实际上经常观察到绿藻的 大的湖泊或巨大的坝中，这种方法并不那么有效。
[0010] 控制绿藻的另一方法是构建人工岛或安装遮光网。然而，该方法在宽阔区域中也 不是那么有效（非专利文献1)。能够提供氧气的深曝气系统是可用的，但只在约5m深的浅 水中有效（非专利文献2)。此外，目前市场上有最近开发的通过使用超声波来破坏有害藻 类的膜的设备（专利文献1)。然而，该设备也有缺点，即超声波强度可能影响到其它水生生 物。此类物理方法为了控制绿藻而花费较多，说明其可用性是非常受限的。
[0011] 考虑到传统方法的上述缺点，本发明人尝试对形成水华的藻类使用壳聚糖，所述 壳聚糖对人类和生态系统而言环境友好且无毒。作为结果，本发明人证实了所处理的壳聚 糖对此类形成水华的藻类显示出抗藻效果，但对水生生物而言无毒，从而完成本发明。
[0012] 现有技术文献
[0013] 专利文献
[0014] (专利文献1)韩国专利No. 10-1235053
[0015] 非专利文献
[0016] (非专利文南犬 l)K_water，Algae research study report generation mechanism and abatement techniques in the river reservoir system，2007 ;
[0017] (非-专利文南犬 2)K-water， Multipurpose water aerator installation feasibility study report，1990〇
【发明内容】
[0018] 技术问题
[0019] 本发明的目的是提供含有水溶性游离胺壳聚糖作为活性成分的抗绿藻组合物，所 述游离胺壳聚糖对形成水华的藻类具有抗藻活性。
[0020] 本发明的另一目的是提供消除绿藻的方法，通过在显示出水华的淡水中喷洒抗绿 藻组合物来消除绿藻，所述抗绿藻组合物包含水溶性游离胺壳聚糖作为活性成分。
[0021] 另外，本发明的又一目的是提供抗绿藻组合物的用途，所述抗绿藻组合物含有分 子量为20kDa-100kDa的水溶性游离胺壳聚糖作为活性成分，所述游离胺壳聚糖对形成水 华的藻类显示出抗藻活性。
[0022] 技术方案
[0023] 为实现上述目标，本发明提供了含有水溶性游离胺壳聚糖作为活性成分的抗绿藻 组合物，所述游离胺壳聚糖对形成水华的藻类具有抗藻活性。
[0024] 本发明还提供了消除绿藻的方法，通过在显示出水华的淡水中喷洒抗绿藻组合物 来消除绿藻，所述抗绿藻组合物含有水溶性游离胺壳聚糖作为活性成分。
[0025] 有益效果
[0026] 本发明的水溶性游离胺壳聚糖能够直接杀死形成水华的藻类，表明该组合物具有 抑制水华的优异的抗绿藻活性，而且对淡水生物体细胞而言无毒。因此，包含所述水溶性游 离胺壳聚糖作为活性成分的抗绿藻组合物能够有效地用作安全的抗绿藻组合物，所述抗绿 藻组合物可适用于包括如下的淡水生态系统：固化坝、水库、湖泊、高尔夫球场水障、池塘、 淡水养鱼场和渔场。
【附图说明】
[0027] 图1为示出在光学显微镜和荧光显微镜下观察到的、制备例2中制备的水溶性游 离胺壳聚糖对铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa)的抗藻活性的照片。
[0028] 图2为示出在光学显微镜和荧光显微镜下观察到的、制备例2中制备的水溶性游 离胺壳聚糖对斜生栅藻（Scenedesmus obliquus)的抗藻活性的照片。
[0029] 图3为示出制备例1、制备例2和对比例1-4中制备的水溶性游离胺壳聚糖对鲤鱼 (淡水生物的一种）的红细胞溶血率的效果的图表。
[0030] 图4为示出如下的照片：在用制备例2中制备的水溶性游离胺壳聚糖对培养基处 理4小时和36小时后所观察到的（制备例2-1示出了经水溶性游离胺壳聚糖处理4小时 后的培养基；制备例2-2示出了经水溶性游离胺壳聚糖处理36小时后的培养基）、该水溶 性游离胺壳聚糖对铜绿微囊藻的抗藻活性。
[0031] 图5为示出在用制备例2中制备的水溶性游离胺壳聚糖对培养基处理36小时后 所观察到的、该水溶性游离胺壳聚糖对斜生栅藻的抗藻活性的照片。
[0032] 图6为示出在用制备例2中制备的水溶性游离胺壳聚糖处理1小时后观察到的显 示出水华的池塘的变化的照片。
[0033] 图7为示出在用制备例2中制备的水溶性游离胺壳聚糖处理12小时后观察到的 显示出水华的池塘的变化的照片。
【具体实施方式】
[0034] 下面，对本发明进行详细说明。
[0035] 本发明提供了含有分子量为20kDa_100kDa的水溶性游离胺壳聚糖作为活性成分 的抗绿藻组合物，所述游离胺壳聚糖对形成水华的藻类显示出抗藻活性。
[0036] 本发明的抗绿藻组合物对形成水华的藻类（以铜绿微囊藻、斜生栅藻和普通小球 藻（Chlorella vulgaris)为例）显示出抗藻活性。
[0037] 本发明的抗绿藻组合物中所包含的作为活性成分的水溶性游离胺壳聚糖可通过 包括如下步骤的方法制备，但并不总限于此：
[0038] 使用有机酸和无机酸诱导不溶性壳聚糖中的盐形成，随后，通过酶分解制备壳聚 糖多糖（步骤1);
[0039] 用三烷基胺处理步骤1中制备的壳聚糖多糖的有机酸盐溶液或无机酸盐溶液（步 骤2);
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