微生物絮凝剂菌种的筛选

Posted 2023-01-13 絮凝

篇首语：不学习历史的人注定要重复错误。——丘吉尔本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了微生物絮凝剂菌种的筛选相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

絮凝剂是一类可使水中不易沉降的固体悬浮颗粒和胶体颗粒凝聚、沉降的物质，已广泛应用于废水处理、发酵工业预处理和食品工业中的澄清、脱色等方面。目前普遍使用的絮凝剂主要有两大类：无机絮凝剂和有机高分子絮凝剂。这些絮凝剂尽管具有较好的絮凝活性，但它们的残留物大多有害，且存在二次污染问题，因此，这些絮凝剂的应用受到了很大程度的制约，而开发无毒、无二次污染、可生物降解的高效絮凝剂———微生物絮凝剂越来越受到絮凝工作者的青睐。微生物絮凝剂是天然高分子絮凝剂的一种，主要分为3种类型：直接利用微生物细胞的絮凝剂、利用微生物细胞提取物的絮凝剂以及利用微生物细胞代谢产物的絮凝剂[2～4]。本实验以筛选微生物絮凝剂菌种为目的，利用高岭土悬浮液对所产微生物絮凝剂进行絮凝活性测定，考察影响絮凝剂产生和絮凝活性的几个因素，找出微生物絮凝剂产生和絮凝的最佳条件。
1 材料与方法
1.1 实验材料
1.1.1 菌种来源：普通爆裂玉米表面分离纯化得到。
1.1.2 培养基液体培养基(发酵培养用)：牛肉膏3g，蛋白胨10g，NaCl5g，蒸馏水1000mL，pH7.0，121℃下灭菌20min。固体培养基(分离及菌种保藏用)：在上述液体培养基的基础上，添加15～20g琼脂即可。
1.1.3 1000mg/L高岭土悬液的配制取定量高岭土加水搅拌均匀，制成1000mg/L高岭土悬液，现用现配。
1.2 实验方法
1.2.1 絮凝剂产生菌的初筛将分离得到的纯菌株接种到发酵用培养基中，35℃、160r/min振荡培养72h。之后，取2mL发酵液加入到100mL1000mg/L的高岭土悬液中，同时加入2mL浓度为1%的CaCl2溶液作为助滤剂，快速搅拌1min后，视其絮凝矾花出现的快慢和沉降速度来进行絮凝剂产生菌的初筛。
1.2.2 絮凝率的测定方法100mL量筒中加入0.1g高岭土、90mL水、2mL发酵液或0.3g湿絮凝剂，加水至100mL，调pH至7.0，搅拌1min，静置5min，同时以不加发酵液或湿絮凝剂的高岭土悬液作为对照液。取同一高度的上清液用721分光光度计测定OD550nm，通过吸光度值的减少来衡量其絮凝活性，絮凝率的具体计算方法如下[7，8]。絮凝率的计算公式：絮凝率(%)=A-BA×100式中，A—对照上清液550nm处吸光度值；B—样品上清液550nm处吸光度值。
2 结果与讨论
2.1 具有絮凝活性菌株的筛选对从玉米表面分离纯化的菌株进行初筛，得到3株有絮凝活性的菌株。在初筛过程中，我们通过实验发现，有的菌株发酵液有絮凝活性，有的没有，并且有的菌株发酵液甚至有反絮凝的作用，即对高岭土悬液具有一定的稳定作用。通过絮凝率的测定，选出絮凝效果较好的菌株，命名为F 8。F 8于35℃、160r/min发酵培养72h，再将发酵液于5000r/min离心5min，得到沉淀物和上清液，然后分别检测它们的絮凝活性。试验表明，沉淀物有絮凝活性，当沉淀物加入量为0.3g时，絮凝率为30%；而发酵液絮凝率为负值，不但没有絮凝活性，反倒有稳定高岭土悬液的作用。
2.2 影响F 8号菌产生絮凝剂的因素
2.2.1 培养时间对F 8产絮凝剂的影响于35℃、160r/min、培养液的初始pH=7.0的条件下，进行摇床培养，定期测定絮凝率，结果如图1所示。

从图1中可以看出，F 8的絮凝活性随着时间的延长而不断提高。当培养90h以后，絮凝活性达到最大值74.9%，并保持不变。
2.2.2 培养基初始pH对F 8产絮凝剂的影响于35℃、160r/min的条件下，摇床培养72h，考察培养基不同的初始pH对絮凝剂产生的影响，结果如图2所示。
从图2可以看出，培养基的初始pH为8.0时，絮凝活性最高，为47.6%。可以认为，适宜的碱性环境有诱导微生物絮凝剂产生或被释放的作用。但综观整条曲线的变化趋势，我们发现，培养基的初始pH过高或过低都不利于絮凝剂的产生，这可能是由于pH过高或过低都不利于菌体生长的缘故。
2.2.3 培养温度对微生物絮凝剂产生的影响培养基的初始pH=7.0，于160r/min条件下，摇床培养72h，测定不同培养温度下的絮凝活性，结果如图3所示。
从图3可以看出，当培养温度在35～40℃时，絮凝活性较高，为59.5%。而当培养温度较高或者较低时，絮凝活性却有所下降，说明当培养温度在35～40℃时，有利于絮凝活性物质的产生。当培养温度达到45℃时，菌体几乎不生长。
2.2.4 通气量对微生物絮凝剂产生的影响实验中，我们以摇床转速来衡量发酵过程中通气量的大小，从而进行以下实验：于35℃、发酵液初始pH=7.0的条件下，摇床培养72h，考察通气量不同对絮凝剂产生的影响，结果如图4所示。
由图4可以看出，通气量不同，絮凝活性也不同。当转速较高时，即在160～190r/min时，絮凝活性也较高，为38.4%，这可能是由于转速较高时，通气量也较高，促进了菌株生长，从而使菌体达到自溶期或者分泌絮凝剂的成熟期，所以在该条件下所产的絮凝剂絮凝活性较高；反之，当通气量较低时，絮凝活性就较低。但是，转速也不能太高，实验证明，当转速过高时，菌体生长缓慢，随之絮凝活性也有所降低。所以，要获得具有较高絮凝活性的絮凝剂，最好将摇床转速控制在160～190r/min之间。
2.3 F 8灭活后絮凝活性的变化将发酵液离心，沉淀物于100℃水浴加热60min，以检测灭活后絮凝剂絮凝活性的变化情况。灭活前絮凝率为51.9%，灭活后絮凝率为40.9%，灭活后虽较灭活前絮凝率略有下降，但仍具有较好的絮凝性能，这有利于我们在实际应用中将其制成粉状，便于使用，同时，还可以提高该絮凝剂使用的安全性。
3 结论通过筛选分离，得到高絮凝活性的菌株———F 8，采用肉汤培养基，对1000mg/L高岭土悬浮液絮凝，得出该菌产絮凝剂最佳培养条件分别为初始pH值8.0，培养温度35～40℃，摇床转速190r/min，培养时间90h。并且该菌灭活后仍有絮凝效果。