胞外生物絮凝剂的制备与特性研究

论文摘要

本课题采用稀释分离和划线分离法从曝气生物滤池活性污泥中分离筛选出6株产絮凝剂絮凝效果较好菌株,对这6株菌株进行稳定性测试,G15、N5的絮凝效果稳定,初步鉴定N5为芽孢杆菌属,定名为Bacillus N5。G15为变绿链霉菌,定名为Streptomyces viridoris G15。以这两株菌为研究对象,研究了培养条件和培养基成份种类及其用量对菌产微生物絮凝剂的影响,同时对其所产微生物絮凝剂的絮凝特性也进行了研究。试验结果表明,培养基的成份及其用量对菌产絮凝剂具有重大影响。采用单因素法考察各种因素对菌产絮凝剂的影响,得到菌株N5的最佳絮凝剂生成条件为:蔗糖20g/L,酵母膏0.5g/L,脲0.5g/L,硫酸铵0.2g/L,KH2PO45g/L,pH=8,培养温度25℃,培养时间36h。通过单因素试验和正交试验确定G15产絮凝剂优化培养基组成为:蔗糖20g/L,酵母膏0.8g/L,脲0.5g/L,硫酸铵0.8g/L,KH2PO45g/L,适宜的培养条件为:pH=8、温度25℃、培养时间72h。G15产絮凝剂的影响大小依次为磷酸二氢钾>蔗糖>脲>酵母膏>硫酸铵。较高的无机盐有利于絮凝剂的产生,但过高就会抑制。碳源蔗糖和有机氮脲对菌产絮凝剂的影响也较大,产絮凝剂的培养基应该合理控制此两者的加入量以使C/N比有利于菌产絮凝剂。对Streptomyces viridoris G15所产絮凝剂的絮凝特性试验发现,G15絮凝活性由菌细胞生长后期的次生代谢产物产生。絮凝物质主要存在于发酵液中,是由微生物分泌到胞外的。高价离子对絮凝都有促进作用,尤其是Ca2+助凝效果最好,最稳定。微生物絮凝剂与助凝剂都有最佳投加量。pH值、温度等条件都能够影响絮凝剂的絮凝活性。100℃水浴加热1小时后絮凝率只降低7.9%,说明该絮凝剂对高温不敏感,热稳定性较强。对Streptomyces viridoris G15所产絮凝剂进行了初步的提纯,得到微生物絮凝剂粗产品约0.8g/L。对Streptomyces viridoris G15所产絮凝剂的研究表明,絮凝剂投加量低、温度适用范围宽、具有较高的絮凝活性,显示出其良好的应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 絮凝剂的发展史
• 1.2 传统絮凝剂
• 1.2.1 传统絮凝剂的种类
• 1.2.2 传统絮凝剂的缺点
• 1.3 微生物絮凝剂
• 1.3.1 微生物絮凝剂的概念
• 1.3.2 生物絮凝剂产生菌种类
• 1.3.3 生物絮凝剂的合成
• 1.3.4 微生物絮凝剂的结构及絮凝机理
• 1.3.5 微生物絮凝剂絮凝活性的影响因素
• 1.3.6 微生物絮凝剂的研究状况
• 1.3.7 微生物絮凝剂的应用研究及发展趋势
• 1.4 选题背景与主要研究内容
• 第2章 微生物絮凝剂产生菌的分离筛选与鉴定
• 2.1 试验材料与设备
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 主要试验设备
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 菌种的分离
• 2.2.2 菌种的筛选
• 2.2.3 菌株的鉴定
• 2.3 微生物絮凝剂产生菌的筛选
• 2.3.1 菌株的初筛
• 2.3.2 菌株的复筛
• 2.4 菌株的鉴定
• 2.4.1 菌株的形态特征观察
• 2.4.2 菌株的生理生化特征
• 2.5 本章小结
• 第3章 产絮凝剂菌的优化培养
• 3.1 N5 培养条件对菌产絮凝剂的影响研究
• 3.1.1 培养基成分对菌产絮凝剂的影响
• 3.1.2 培养基初始pH 值对菌产絮凝剂的影响
• 3.1.3 培养温度对菌产絮凝剂的影响
• 3.1.4 培养时间对菌产絮凝剂的影响
• 3.2 G15 培养条件对菌产絮凝剂的影响
• 3.2.1 培养基成分对菌产絮凝剂的影响
• 3.2.2 培养基初始pH 值对菌产絮凝剂的影响
• 3.2.3 培养温度对菌产絮凝剂的影响
• 3.2.4 培养时间对菌产絮凝剂的影响
• 3.3 利用正交试验研究培养基成分配比对菌株G15 的影响
• 3.3.1 正交试验原理
• 3.3.2 正交试验优化培养基成分配比
• 3.4 本章小结
• 第4章 微生物絮凝剂的提取制备
• 4.1 引言
• 4.2 试验药品与设备
• 4.3 G15 分泌的絮凝剂提取
• 4.3.1 菌体培养液的制备
• 4.3.2 离心分离
• 4.3.3 冷冻沉淀
• 4.3.4 低温干燥
• 4.4 本章小结
• 第5章 微生物絮凝剂絮凝特性研究
• 5.1 菌体培养液的制备
• 5.2 菌G15 絮凝特性曲线
• 5.3 絮凝活性的分布
• 5.4 不同阳离子作为助凝剂对絮凝活性的影响
• 5.5 阳离子浓度对絮凝活性的影响
• 5.6 絮凝剂投加量对絮凝活性的影响
• 5.7 絮凝反应体系PH 值对絮凝活性的影响
• 5.8 静置时间对絮凝效果的影响
• 5.9 絮凝剂耐热性
• 5.10 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录