（微生物学专业论文）根瘤菌絮凝剂的研究.pdf

原创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是在导师指导下完成的，研究工作所取得的 成果和相关知识产权属广西大学所有，本人保证不以其它单位为第一署名单位 发表或使用本论文的研究内容。除已注明部分外，论文中不包含其他人已经发 表过的研究成果，也不包含本人为获得其它学位而使用过的内容。对本文的研 究工作提供过重要帮助的个人和集体，均已在论文中明确说明并致谢。 论文作者躲韩争 砂l 口年月纠e l 学位论文使用授权说明 本人完全了解广西大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即： 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本： 学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务； 学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文； 在不以赢利为目的的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 请选择发布时间： 仞即时发布口解密后发布 ( 保密论文需注明，并在解密后遵守此规定) 敝储躲靳新虢鸟碜缈6 月 根瘤菌絮凝剂的研究 摘要 微生物絮凝剂是由微生物产生的活性物质，它在食品制造、处理 工业废水等领域被广泛应用。本研究以罗汉松和相思树的根瘤为对 象，采用根瘤菌选择性培养基和稀释平板法，筛选出l o 株絮凝率较 高的菌株，其中有一株絮凝剂产生菌的絮凝率达到7 8 以上，命名为 p 2 。经过在固体培养基上培养7 2 h 后，此筛选株的菌落呈圆形、光滑、 透明，菌株杆状、菌体大小为o 5 x ( 1 2 ) g m 。经过微生物学染色后 观察，该筛选株呈革兰氏阴性，有糖被，无芽孢，有鞭毛。经过对 比其1 6 s r d n a ，结果表明该筛选株序列与r h i z o b i u ms p d v 8 序列的 同源性达到到9 8 以上，再根据此筛选菌株的生理和生化特征，初步 判断该菌株为r h i z o b i u m 属。经过对其生长和产絮凝剂培养基的优化， 可知p 2 产絮凝剂的最佳培养基成分是：甘露醇1 0 9 、酵母膏o 3 9 、 脲0 3 9 、k 2 h p 0 4 3 0 9 、n a c l5 0 9 、( y i - 1 4 ) 2 s 0 4 0 1 9 、蒸馏水1 0 0 0 m l 、 p h 7 o ；最佳的生长培养基为：果糖1 0 9 、酵母膏o 4 9 、脲o 3 9 、k 2 h p 0 4 4 0 9 、n a c l5 0 9 、( n h 4 ) 2 s 0 4 0 1 9 、蒸馏水1 0 0 0 m l 、p h 7 0 。再对其产 絮凝剂的主要条件进行正交试验，得出的最佳组合为：p h 7 0 ，温度 3 0 ，转速2 0 0 r m i n ，接种量2 o 。在产絮凝剂最佳条件下进行发 酵试验，絮凝率可达9 2 。该絮凝剂具有良好的热稳定性，在相同条 件下要比无机和有机絮凝剂高2 0 以上；用2 5 倍体积的乙醇进行沉 淀可以获得最大化的产量；当絮凝剂添加量在1 5 m 1 2 5 m l ，c a c l 2 添加量在2 0 m l - 3 0 m l ，温度2 0 。c 以上，p h 7 0 , - - 9 0 条件下可以发挥 很好的絮凝作用。用其处理校园污水、活性污泥、豆制品企业排放的 污水和酒厂废水，结果显示浊度去除率最大能达到7 6 2 ，化学需氧 量( c o d ) 去除率达到7 5 6 ，沉降速度也有一个较明显的变化。 关键词：微生物絮凝剂菌种筛选和鉴定条件选择实际应用 s t u d y0 nf l o c c u l a n to f r o o tn o d u l eb a c t e rla a b s t r a c t m i c r o b i a lf l o c c u l a n ti sak i n d o fa c t i v es u b s t a n c ep r o d u c e db y m i c r o o r g a n i s m s i ti sw i d e l yu s e di nf o o dp r o d u c t i o ni n d u s t r ya n dt h e d i s p o s a lt oi n d u s t r i a lw a s t e w a t e r i nt h i sr e s e a r c h ，w et o o kp o d o c a r p u s a n da c a c i aa s m a t e r i a l s ，b ye m p l o y i n g s e l e c t i v em e d i u mf o r n o d u l e - b a c t e r i aa n dd i l u t i o n - p l a t ea p p r o a c h ，w es e l e c t e dt e ns t r a i n sw i t h h i g hf l o c c u l a n t i n g r a t e a s t r a i n ，d e s i g n a t e d a s p 2 w i t h h i g h e s t f l o c c u l a n t i n gr a t e ，w a ss e l e c t e df i n a l l y a f t 、e rc u l t u r e df o r7 2 hi ns o l i d m e d i u m ，m o r p h o l o g i c a lo b s e r v a t i o ns h o w e dt h a t t h ec o l o n yp r e s e n t r o u n d s h a p e ，s m o o t h ，c o l o r l e s s ，t r a n s p a r e n t ，t h ec e l li sr o d s h a p e d ，a n d t h es i z eo ft h er o di s0 5 9 mi nl e n g t ha n dr a n g ef r o mlg , mt o2 9 mi n w i d t h t h r o u g hm i c r o b i o l o g yd y e i n g ，i tw a sd e s c r i b e da sg r a m n e g a t i v e b a c t e r i u mw i t h c a p s u l e ，w i t h o u te n d o s p o r e ，p e r i t r i c h o u sf l a g e l l a s e q u e n c ea n a l y s i sd e m o n s t r a t e dt h a tt h e16 s r d n as e q u e n c eo fp 2h a s m o r et h a n9 8 h o m o l o g yw i t ht h a to fr h i z o b i u ms p d v 8 a c c o r d i n gt o t h ep h y s i o l o g i c a la n db i o c h e m i c a lc h a r a c t e r i s t i c s ，w ea s s u m e dt h i ss t r a i n i l l b e l o n g st or h i z o b i u mg e n u s t h r o u g ho p t i m i z a t i o no ft h eg r o w i n ga n d f l o c c u l a n t - p r o d u c i n gm e d i u m ，t h eb e s tf l o c c u l a n t p r o d u c i n g m e d i u m c o m p o s i t i o n sa r e ：m a n n i t o l10 9 ，y e a s te x t r a c t i o no 3 9 ，u r e ao 3 9 ，k 2 h p 0 4 3 0 9 ，n a c l5 0 9 ，( n h 4 ) 2 s 0 4 0 1g ，d i s t i l l e dw a t e r10 0 0 m l ，p h 7 o ；t h eb e s t g r o w i n gm e d i u mc o m p o s i t i o n sa r e f r u c t o s e10 9 ，y e a s te x t r a c t i o no 4 9 ， u r e ao 3 9 ，k 2 h p 0 44 0 9 ，n a c l5 0 9 ，( n h 4 ) 2 5 0 4o 1g ，d i s t i l l e dw a t e r 10 0 0 m l ，p h 7 0 c a r r y i n go u tt h ef e r m e n t a t i o ne x p e r i m e n tu n d e rt h eb e s t f l o c c u l a n t p r o d u c i n gc o n d i t i o n s ，t h ef i n a lf l o c c u l a n t i n gr a t e c a nr e a c h 9 2 t h i sk i n do ff l o c c u l a n ti st h e r m a l s t a b i l i t y , t h ef l o c c u l a n t i n gr a t e w a s2 0 h i g h e rt h a ni n o r g a n i ca n do r g a n i cf l o c c u l a n t s m a x i m u m h a r v e s t i n gw i l lo b t a i ni fp r e c i p i t a t e db y2 5t i m e st h ev o l u m eo fe t h a n 0 1 t h eb e s tf l o c c u l a n t i n gr e s u l t sw i l lh a p p e nw h e nt h ed o s a g eo ff l o c c u l a n t i s1 5 m l - 2 5 m l ，t h ed o s a g eo fc a c l 2i s2 0 m l - 3 0 m l ，t e m p e r a t u r ei su pt o 2 0 。c ，p h 7 0 - 9 0 w h e nt r e a t e dw i t hc a m p u sw a s t e w a t e r , a c t i v es l u d g e ， w a s t e w a t e r d i s p o s e db ys o y b e a nf a c t o r y , b r e w e r yw a s t e w a t e r , t h e t u r b i d i t yr e m o v a lw i l lr e a c h7 6 2 ，c h e m i c a lo x y g e nd e m a n d ( c o d ) r e m o v a lw i l lr e a c h7 5 6 ，t h ep r e c i p i t a t e ds p e e dw i l lc h a n g eal o t k e y w o r d s ：m i c r o b i a lf l o c c u l a n t ；s c r e e n i n ga n di d e n t i f i c a t i o no fs t r a i n s e l e c t i o no ft h ec o n d i t i o n s ；p r a c t i c a la p p l i c a t i o n i v 目录 前言1 1月u 舌 第一章文献综述3 1 微生物絮凝剂的研究现状3 1 1国外研究进展3 1 2 国内研究进展6 2 微生物絮凝剂的研究内容7 2 1 菌种的筛选7 2 2 微生物絮凝剂的产生及影响因素8 2 2 1 碳氮比对产絮凝剂的影响8 2 2 2p h 对产絮凝剂的影响8 2 2 3 温度对产絮凝剂的影响9 2 2 4 金属离子对产絮凝剂的影响9 2 2 5 分子量对絮凝活性的影响9 2 2 6 温度对絮凝活性的影响9 2 2 7p h 对絮凝活性的影响10 2 2 8 金属离子对絮凝活性的影响1 0 2 3 微生物絮凝剂的化学组成1 0 2 4 微生物絮凝剂的絮凝机理1 1 2 5 微生物絮凝剂的实际应用。1 2 2 5 1 改良酿酒工艺1 2 2 5 2 应用于食品工业1 2 2 5 3 废水净化1 2 2 5 4 脱色反应1 2 3 本研究的内容及意义1 3 第二章材料和方法1 4 2 1 材料1 4 2 1 1 材料来源14 2 1 2 培养基k 1 4 v 2 1 3 所用的主要仪器1 4 2 2 方法1 4 2 2 1 主要的测定项目1 4 2 2 2 液体菌种的制备1 4 2 2 3 摇床培养14 2 2 4 絮凝剂产生菌的分离和筛选1 5 2 2 5 絮凝剂产生菌的复筛1 5 2 2 6 筛选株的形态观察1 5 2 2 7 筛选株的分子生物学鉴定15 2 2 7 1 筛选株总d n a 的提取1 5 2 2 7 2p c r 产物扩增和凝胶电泳1 5 2 2 7 31 6 s r d n a 序列测定。1 5 2 2 7 416 s r d n a 序列对比和分子发育树的建立1 6 2 2 8 筛选株生长及产絮凝剂培养基的优化1 6 2 2 8 1 不同碳源的选择1 6 2 2 8 2 不同酵母膏浓度的选择1 6 2 2 8 3 不同k 2 h p 0 4 浓度的选择。1 6 2 2 8 4 不同n a c l 浓度的选择1 6 2 2 9 筛选株产絮凝剂最佳培养条件的优化1 7 2 2 9 1 不同转速。1 7 2 2 9 2 不同温度17 2 2 9 3 不同起始p h 17 2 2 9 4 产絮凝剂多因素条件的选择1 7 2 2 9 5 在所选择的产絮凝剂最佳条件下，筛选株的生长曲线和絮凝效果。1 8 2 2 1 0 筛选株所产絮凝剂的性质1 8 2 2 10 1 热稳定性18 2 2 10 2 在不同p h 下的稳定性18 2 2 1 0 3 筛选株p 2 所产絮凝物质与无机和有机絮凝物质的絮凝率比较1 9 2 2 1 0 4 筛选株p 2 所产絮凝活性物质对高岭土悬液的沉降速度1 9 v i 2 2 1 1 筛选株p 2 所产絮凝剂的提取1 9 2 2 1 1 1 絮凝活性物质在发酵液中的分布1 9 2 2 1 1 2 不同有机溶剂比例对絮凝活性物质的沉淀效果19 2 2 1 2 筛选株p 2 所产絮凝剂絮凝条件的研究1 9 2 2 1 2 1 絮凝剂添加量对絮凝率的影响1 9 2 2 1 2 2 不同c a c l 2 添加量对絮凝率的影响1 9 2 2 1 2 3 不同温度条件对絮凝率的影响2 0 2 2 1 2 4 不同p h 条件对絮凝率的影响2 0 2 2 1 3 筛选株p 2 所产絮凝剂在实际中的应用2 0 2 2 1 3 1 筛选株p 2 所产絮凝剂处理校园生活污水2 0 2 2 1 3 2 筛选株p 2 所产絮凝剂处理活性污泥2 0 2 2 1 3 3 筛选株p 2 所产絮凝剂用于豆制品企业所排放污水的处理。2 0 2 2 1 3 4 筛选株p 2 所产絮凝剂用于酒厂废水的处理2 1 第三章结果与分析2 2 3 1 絮凝剂产生菌的分离和筛选2 2 3 1 1 絮凝剂产生菌的初筛2 2 3 1 2 絮凝剂产生菌的复筛2 3 3 1 3 筛选株p 2 的形态2 3 3 1 4 筛选株p 2 的分子生物学鉴定2 5 3 1 4 1 筛选株p 2 总d n a 的提取2 5 3 1 4 2 电泳分析结果2 5 3 1 4 3 筛选株p 2 的1 6 s r d n a 的序列分析2 5 3 1 4 41 6 s r d n a 序列对比结果2 6 3 1 4 5 分子进化树2 6 3 2 筛选株p 2 生长和产絮凝剂培养基的优化2 7 3 2 1 不同碳源的选择2 7 3 2 2 不同酵母膏浓度的选择2 7 3 2 3 不同k 2 h p 0 4 浓度的选择2 8 3 2 4 不同n a c l 浓度的选择2 9 v i l 3 3 筛选株p 2 产絮凝剂最佳培养条件的优化3 0 3 3 1 不同转速3 0 3 3 2 不同温度31 3 3 3 不同起始p h 3 2 3 3 4 产絮凝剂多因素条件的选择3 3 3 3 5 在所选择的产絮凝剂最佳条件下，菌株p 2 的生长曲线和絮凝效果3 5 3 4 筛选株p 2 所产絮凝剂的性质3 7 3 4 1 热稳定性3 7 3 4 2 在不同p h 下的稳定性3 8 3 4 3 筛选株p 2 所产絮凝物质与无机和有机絮凝物质的絮凝率比较。3 9 3 4 4 筛选株p 2 所产絮凝活性物质对高岭土悬液的沉降速度4 0 3 5 筛选株p 2 所产絮凝剂的提取4 1 3 5 1 絮凝活性物质在发酵液中的分布4 l 3 5 2 不同有机溶剂比例对絮凝活性物质的沉淀效果4 3 3 6 筛选株p 2 所产絮凝剂絮凝条件的研究4 5 3 6 1 絮凝剂添加量对絮凝率的影响4 5 3 6 2 不同c a c l 2 添加量对絮凝率的影响4 6 3 6 3 不同温度条件下对絮凝率的影响4 6 3 6 4 不同p h 条件下对絮凝率的影响4 7 3 7 筛选株p 2 所产絮凝剂在实际中的应用。4 8 3 7 1 筛选株p 2 所产絮凝剂处理校园生活污水4 8 3 7 2 筛选株p 2 所产絮凝剂处理活性污泥4 9 3 7 3 筛选株p 2 所产絮凝剂用于豆制品企业所排放污水的处理5 0 3 7 4 筛选株p 2 所产絮凝剂用于酒厂废水的试验5 0 第四章结论与讨论5 2 4 1 菌株的分离与筛选5 2 4 2p 2 菌株形态及分子生物学鉴定5 2 4 3p 2 生长和产絮凝剂条件的优化选择5 2 4 4p 2 所产絮凝的特性、提取方法以及最佳絮凝条件的选择5 3 v i i i 4 5p 2 所产絮凝剂在实际中的应用5 4 4 6 本研究的展望5 5 参考文献。5 6 附录6 7 致谢7 3 攻读硕士学位期间发表论文情况7 4 i x 1 _ - l - 月i j 吾 絮凝作用是这样一个过程，微粒不断凝聚在一起，形成大的颗粒，然后成团， 最后沉淀下来，使整个体系变澄清。絮凝剂就是这样一种物质，它在固液快速 分离中被广泛应用，能在微粒表面进行分子水平的作用，减小粒子间的斥力、增 大相互吸引力，使分散的微粒聚集成团，最终达到快速沉淀的目的。由于具有以 上这些特点，它在许多工业领域，如废水处理、下游加工、食品发酵工程等广泛 使用0 1 。根据其组分的不同可以分为：无机絮凝剂、有机絮凝剂和微生物絮凝 剂。 无机絮凝剂的应用历史很久，一些二价或者三价的金属离子形成的盐就能发 挥絮凝作用，如a 1 c 1 3 、f e c l 3 等。但是无机絮凝剂存在不少缺点： ( 1 ) 大剂量的使用无机絮凝物会给排放造成压力； ( 2 ) 对p h 过于敏感； ( 3 ) 普适性太差。 基于以上原因，无机絮凝剂几乎被放弃使用 有机絮凝剂是最近几十年才发展起来的合成物，絮凝效率很高，根据来源可 以分为以下两大类： ( 1 ) 人工合成的有机絮凝剂。它由许多单体组成，如丙烯酰胺、丙烯酸、二烯 丙基二甲基氯化铵、苯乙烯磺酸等。 ( 2 ) 自然界存在的有机絮凝剂。根据天然的聚合物成分如葡萄糖、树胶及其衍 生物进行分类。 有机絮凝剂在广泛使用的同时也不可避免的具有以下不足： ( 1 ) 易在生物体内富集； ( 2 ) 单体成分容易致癌； ( 3 ) 残留量大。 因此，许多国家和团体对其使用作了严格规定，而且有些产品已经明令禁止 使用弘1 7 1 。 微生物絮凝剂( m b f ) 是某些微生物( 也包括某些藻类) 分泌的生物大分 子，因为其具有一定的活性，可以凝聚悬浮的颗粒，净化体系，因此而得名。严 格来说，微生物絮凝剂也是有机絮凝剂的一种，因为它是生物体分泌的，未经过 人工合成 1 8 之9 】。此类絮凝剂具有以下特点： ( 1 ) 效率高。与同条件下的其他类型相比，微生物絮凝剂的效率要比传统絮凝 剂高； ( 2 ) 安全性好。大多数的微生物絮凝剂由多种成分组成，包括单糖、多糖、蛋 白、核酸等，这些物质对人类和环境是无害的，而且很容易降解，不会造 成二次污染； ( 3 ) 应用范围很广。由于组分的原因，微生物絮凝剂可在多个领域内应用。自 来水、活性污泥、生活废水等都是其处理对象；另外，在食品工业、造纸 业、医药废水处理方面都有比较广的应用； ( 4 ) 取材方便，来源广泛。经科学家的开发研究，从自然界筛选出多种此类产 絮凝剂的微生物，进行此项研究的前景十分广阔； ( 5 ) 成本低廉。微生物的生长需要培养基，许多工业生产的下脚料和废弃物都 能为其提供生长所需的氮源、碳源和其它生长因子。因此在生产此类絮凝 剂的时候成本比较低，不用化学合成那样需要提供反应的动力和较高的外 部条件。 当今社会，“污染”、“环保”等名词被史无前例的提及，所生活的环境是否健 康成为人们关心的热点问题，各国政府都在努力制定各项政策来保护环境，尤其 是在处理工业废水方面。由于人工合成的絮凝剂存在多个问题，出于对环境的考 虑，创造一种效率高、成本低、环境友好型的絮凝剂已是当务之急，并以此来替 代化学合成试剂，这些都成为当前研究的重点 3 0 - 3 1 】。 当前在世界范围内已经展开了对微生物絮凝剂的研究，关于它的应用也展开 了世界范围内的讨论。近二三十年来，关于这方面的国内和国际交流层出不穷， 吸引了好多科学家投身于该领域的研究。立足于以上背景，本研究从实际应用出 发，运用现代微生物学技术从自然界筛选产絮凝剂菌株，对其培养条件、生理生 化特性、提纯等进行初步探索，并对其发挥作用的条件进行选择，以期对微生物 絮凝剂的研究提供菌株和有效的方法。 2 第一章文献综述 微生物絮凝剂的研究现状 1 1 国外研究进展 人类在很早以前就已经具备了絮凝方面的知识，而真正关于絮凝现象的研究 可以追溯到1 0 0 多年以前，科学家发现处在发酵后期阶段的啤酒酵母具有凝聚的 现象，随后进行了初步的探索，使之应用于废水处理领域，可以观察到此类微生 物能够分泌活性物质，加速了污泥的沉淀速度。最早进行微生物絮凝方面报道的 科学家是美国人b u t t e r f i e l d ，他在1 9 3 5 年从活性污泥中分离出来了一株能产生絮 凝活性物质的菌；1 9 7 6 年j u n j i n a k a m u r a 筛选出曲霉菌属的一株菌株，在 3 0 一3 4 条件下培养7 2 h ，特别是在有酪蛋白或者谷氨酸成分的培养基中能产 生很好的絮凝结果【3 2 】；1 9 8 4 年a l if a t t o m 从藻类中分离得到了一株产絮凝剂的 菌株，这种絮凝剂能够絮凝膨胀土。假若有二价金属离子的存在，则能大大促进 i 其絮凝的速度，它还能够高效的处理浑浊的土壤悬浮液，在p h 4 0 - 1 0 0 之间都。：， 锚 能发挥比较好的絮凝作用，当温度升高到5 5 。c 的时候能够加速絮凝的速度 3 习i ；。 ， 1 9 8 5 年h i r o a k it a k a g i 分离得到了一株拟青霉素菌株，能产生分子量大约在 3 0 x 1 0 5 道尔顿左右的絮凝物质，成分是大约8 0 为半乳糖的聚合物，8 为n 。 乙酰基化合物，并具有好多优点，产量高并且能在廉价的培养基上生长，提取方： 法简便易行【3 4 1 ；1 9 8 6 年r y u i c h i r ok u r a n e 分离得到了红球菌、诺卡氏菌、棒状 杆菌总共1 4 株菌株。其中的红串红球菌具有最强的絮凝能力，它能够很有效的 凝聚液体中悬浮的固体，可以处理湖水、膨胀污泥、浑浊的泥水，还可以用来处 理禽畜废水等有机或无机物【3 5 】；1 9 8 7 年yb a r - o r 发现底栖蓝藻能够产生非常明 显的胞外絮凝物质，这种絮凝物质是酸性的，含有糖醛酸、鼠李糖等，不含脂肪 类物质，可以用十六烷基三甲基溴化铵沉淀，它可以被用来处理染料废水【3 6 】； 1 9 9 0 年n l e v y 从蓝藻中筛选到一株产絮凝剂的菌株，能够很明显的对膨胀土悬 e 浮液起到絮凝的作用【3 7 】；1 9 9 1 年，m i n o r u t a k e d a 分离到了一株能降解邻苯二甲 ： 酸酯的红串红球菌，命名为n o c 1 。它能够凝聚多种悬浮的固体，经分析证实 ! 此菌株所分泌的活性物质含有1 1 的氮，能够形成直径为0 2 2 5 9 m 的微胶束， 3 用孔径为o 8 9 i n 的膜过滤后，它的活性降低了大约5 0 ，用孔径为0 2 2 9 m 的膜 过滤，其活性几乎消失。它有两个重要的吸收光谱，在含有酶的缓冲液中温浴 1 8 个小时后，絮凝活性降低了1 0 左右，说明该活性物质发挥作用离不开蛋白 成分【3 8 】；1 9 9 2 年m i n o r ut a k e d a 分离得到一株诺卡氏菌株，它的絮凝效率能由 于n a + 、c a 2 + 、a 1 3 + 的存在而大大加快，但是f e 3 + 则会抑制其部分活性【3 9 】； 19 9 4 年k u r a n e 从活性污泥中分离得到了一株絮凝剂产生菌，它分泌的活性物质可以 通过乙醇沉淀的方法获得，其成分有半乳糖、琥珀酸等，具有良好的絮凝效果】； 1 9 9 5 年y o k o i 分离得到一株芽孢杆菌，命名为p y - 9 0 ，所分泌的絮凝活性物质的 成分是y 谷氨酸的聚合物，在加入c a 2 + 后能够很明显的加快絮凝的速度，由于它 具备水溶性和可降解性，因此在许多生产领域都能应用。它可以在p h 3 0 5 0 之 间发挥最佳的絮凝作用。它可以应用在废水处理方面，也可以应用在饮用水的净 化，还可以应用在食品和发酵工业的下游工艺领域【4 i 】；1 9 9 6 年k w o ng s 从腐 烂的树叶中分离到了拟盘多毛胞菌属的一株菌，命名为k c t c 8 6 3 7 p 。它能够产 生絮凝活性物质，用9 5 的酒精进行沉淀后提取，经过研究分析，它主要含有葡 萄糖、氨基葡萄糖、葡萄糖醛酸、鼠李糖等物质，能够耐受7 0 以上的高温， 与助凝剂c a c l 2 一起作用效果非常显著【4 2 】；1 9 9 6 年h y o k o i 分离得到了一株枯 草芽孢杆菌，能分泌丫谷氨酸的聚合物，在处理活性炭悬液和酸性土壤悬液方面 具有很高的活性【4 3 】；1 9 9 7 年s u hh y u n h y o 从土壤样品中分离得到一株芽孢杆 菌，命名为d p 1 5 2 。它所产生的絮凝活性物质可以通过乙醇沉淀法获得，经过 分析其分子量超过2 1 0 6 道尔顿，是由包括岩藻糖、半乳糖等成分组成的聚合糖 类物质，它可以广泛应用于许多领域的污水处理，因为它无毒、能进行生物学降 解】；1 9 9 8 年m w a t a n a b e 分离得到一株海洋光合细菌，在污水处理和产酒精 发酵废水处理方面具有良好的絮凝效果。此菌株在以谷氨酸或者是苹果酸为底物 的培养基上生长良好，n a c l 溶液显著影响它的絮凝速度，在经过核酸水解酶的 作用后，活性基本消失，而淀粉酶、胰蛋白酶、果胶酶与其不发生作用，活性保 持不变【4 5 】； 19 9 9 年m a s a n o r iw a t a n a b e 分离出一株海洋光合细菌，在3 0 的时 候能够获得最佳的絮凝活性，它是一种带微弱的阴离子的聚合物，絮凝效果远高 于a 1 c 1 3 等无机分子组成的絮凝剂【拍】；2 0 0 0 年m a s a n o r if u j i t a 筛选到了株枸 橼酸杆菌菌株，命名为t k f 0 4 ，通过测定得知它在对数生长期会分泌一种分子 4 量大约为2 3 x 1 0 5 - 4 4 x 1 0 5 道尔顿的絮凝物质，最佳的产絮凝剂温度是3 0 。c ，p h 为7 2 1 0 0 ，并且在以丙酸盐或醋酸盐为底物的培养基上生长具有最佳的絮凝剂 产生状态。它能有效地絮凝硅藻土、膨胀土、活性炭等有机或无机悬浮离子，用 几丁质酶处理过的絮凝活性物质的活性几乎消失【4 7 1 ；2 0 0 1 年s h i h 分离得到了一 株地衣芽孢杆菌属的菌株，将其命名为c c r c l2 8 2 6 ，它在含有柠檬酸、谷氨酸 等成分的培养基上，在有氧条件下能生产出大量的絮凝活性物质。它是一种非常 粘稠的物质，分子量大约在2 1 0 6 道尔顿。经过对比试验证实，这种生物大分子 能够非常高效的絮凝好多有机和无机的悬浮物，并且环保、无害、能够进行生物 学降解【4 8 】；2 0 0 2 年h s a l e h i z a d e h 从土壤当中分离得到了一株芽孢杆菌，它产 生的絮凝物为酸性、聚合糖类物质，能够耐受高温加热，它可以絮凝有机或者无 机粒子，如染料废水，活性炭，可以采用化学沉淀的方法加以提取【4 9 】；2 0 0 4 年 c g a n e s h k u m a r 从海洋中分离得到一株芽孢杆菌1 - 4 7 1 ，它的絮凝活性物质是在 对数生长期的后期大量产生的，经分析得知它的成分以糖类为主，结构呈网状， 可以应用在金属制造业的废水处理等方面【5 0 】；2 0 0 5 年j l a b i l l e 研究了粘土悬浮 颗粒与细菌分泌的聚合糖之间的相互作用，将主要的研究重点放在了絮凝物大分 子的羧基所带电荷与土壤表面所带电荷之间产生的反应上，土壤颗粒之间的凝结 需要盐溶液消除土壤之间的斥力，这样才能够使大分子将两个颗粒之间象桥梁一 样连接起来，聚合物分子所带的电荷，尤其是这些电荷在分子表面的分布，决定 了桥联作用和最终形成的聚合物的表面张力【5 i 】；2 0 0 6 年p o o n s u kp r a s e r t s a n 从活 性污泥中分离得到了一株能够大量产生胞外多糖的阴沟肠杆菌，经过筛选和试验 得知蔗糖成为最佳碳源，而氮源如f t 岫) 2 s 0 4 、n h 4 n 0 3 或蛋白胨的改变则不会 影响其活性物质的产出，它含有羟基、羧基、羰基和甲氧基，具有热稳定性，不 溶于有机溶剂，在4 。c 一6 0 。c ，p h 5 7 0 条件下都能保持比较高的活性。进一步 研究证明此菌株可以在比较廉价的培养基上生长【5 2 】；2 0 0 7 年j o u n gh a r t y i m 得到 一种生长在海洋中能产生絮凝活性物质的藻类，命名为k g 0 3 ，它在酸性环境下 ( p h 3 肚6 o ) 可以发挥高效的絮凝作用，发挥作用的温度也在4 c 9 0 ( 2 之间， 分子量超过1 8 x 1 0 6 道尔顿。试验证明它的活性远高于聚丙烯酰胺等物质【5 3 ；2 0 0 9 年s a t i s h vp a t i l 分离到了株固氮菌属的菌株，命名为a t c c 9 5 4 0 。能够分泌多 糖类絮凝物质，经化学分析，它含有糖醛酸、o 乙酰基、海藻酸等【5 4 1 。 1 2 国内研究进展 2 0 0 2 年何宁从土壤中分离得到了一株谷氨酸棒状杆菌菌株，菌落圆形、光 滑，所产活性物分子量大约为1 0 x 1 0 5 道尔顿，有广泛的p h 和温度适用性，能 应用于染料废水脱色，絮凝土壤悬浮颗粒等方耐5 5 】；2 0 0 3 年邓述波从土壤当中 分离得到了一株胶质芽孢杆菌，对高岭土悬液的絮凝率能达到9 9 6 ，其成分大 约为糖醛酸占1 9 1 ，中性糖占4 7 4 ，氨基糖占2 7 ，经过光谱分析，其中还 含有羧基和羟基基团，试验证实它是无毒的，能使淀粉颗粒快速形成絮状的凝集 物，这比传统的化学絮凝物质要好很多 5 印；2 0 0 5 年陆文誉从土壤当中分离得到 一株气肠杆菌菌株，所产活性物含有1 3 2 的糖醛酸，7 4 的丙酮酸，三种主要 的糖成分是葡萄糖、果糖和甘露糖。最佳的絮凝条件是在4 0 。c ，并且有z n 2 + 存 在会大大的促进这一过程。它可以用来处理水产养殖废水、禽畜生产排放的废水 等【5 刀；2 0 0 6 年高洁从河水样品中分离得到一株絮凝剂产生菌，它可以在一个比 较广泛的p h 和温度范围内发挥作用，红外光谱分析证实此活性物质中含有羟基、 羧基和甲氧基。它能应用于饮用水处理、发酵废水处理等方面【5 8 】；2 0 0 7 年王树 光分离得到一株克雷白杆菌菌株，絮凝活性能够达到9 5 4 ，经化学分析知此絮 凝物质是多糖的聚合物，而且不含氨基酸，可以在低温下( 4 ) 用乙醇进行提 取，在脱色方面具有极好的应用价值，脱色率能达到9 1 e 5 9 】；2 0 0 8 年宫文心从 土壤中分离得到了一株絮凝剂产生菌，它能使高岭土的絮凝率达到9 5 4 ，在弱 酸性到中性的条件下( p h 5 0 7 0 ) 能加速絮凝的速度，二价金属阳离子如c a 2 + 也 能加速这一过程，用它可以处理河水、啤酒厂废水、肉制品加工排放的废水，用 来处理造纸废水的效率达到9 9 ，脱色率达到7 2 1 t 删；2 0 0 8 年连斌从农田土 壤中分离到一株胶质芽孢杆菌，用考马斯亮蓝反应来研究其絮凝反应的机理，用 高岭土悬浮液作为模式反应来研究其桥联和电中和是如何发生的。经试验证实， 此活性物质可以用来处理家庭排放的污水、发酵后的废水、制药厂废水，化学需 氧量( c o d ) 去除率分别达到7 4 6 、7 0 5 、6 6 2 ，可溶性固形物( s s ) 的 去除率分别为9 3 3 、9 3 6 、8 8 4 【6 1 】；2 0 0 9 年胡用友分离出一株产紫青霉属 的菌株命名为m b f 7 ，试验结果表明其活性物质发挥絮凝作用的最佳p h 为8 0 ， 如果有阳离子m g + 、c e + 、a 1 3 + 的加入，活性能够增加，离子键在c a 2 + 和m b f 7 之间形成，c a 2 + 和高岭土之间也相互作用，随后形成了三维网状的结构【6 2 1 。 6 ! 查竺竺圭兰竺竺查一竺竺! 苎兰型竺兰堕 2 微生物絮凝剂的研究内容 2 1 菌种的筛选 在自然界中存在许多产絮凝剂的微生物。据报道，许多霉菌、海洋藻类都能 产生絮凝剂，而且极具应用价值。迄今为止，科学家在陆地和海洋中已经成功分 离出来多种絮凝剂产生菌【6 孓7 1 】。 袁1 - 1 一些主要的絮凝剂产生菌及其发现者 t a b l e1 - 1 s o m e o f t h e b i o f 1 o c c u 1 a n t - p r o d u c i n g m i c r o o r g a n i s m s a n d t h e f i n d e r s _ - _ _ - - - _ _ _ _ _ _ _ - - i - _ _ _ _ _ - i _ _ 一。 k l e b s i e l l as pdermlim，1 9 9 9 a r c u a d e n d r o nsplee，1 9 9 5 p e s t a l o t i o p s i ss p k w o n ，19 9 6 o s c i l l a t o r i as p b e n d e r ，19 9 4 a m 以r a e t a k e d a ，1 9 9 2 n o c a r d