一株微生物絮凝剂产生菌的培养基优化研究

一株微生物絮凝剂产生菌的培养基优化研究（精选3篇）

1.一株微生物絮凝剂产生菌的培养基优化研究 篇一

微生物絮凝剂产生菌的筛选及其培养条件研究

采用常规稀释法和划线纯培养法,从三个污泥样中分离出194株细菌,经过初筛和复筛获得14株产高效MBF的.菌种.在对各菌株进行絮凝活性的遗传稳定性检验后,得到I-41菌株.并对其培养条件进行了研究.伴随实验过程获得菌株筛选模式.

作 者：杨延梅 YANG Yan-mei  作者单位：重庆交通学院,河海学院,重庆,400074 刊 名：重庆交通学院学报  ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF CHONGQING JIAOTONG UNIVERSITY 年，卷(期)： 24(4) 分类号：X703.5 关键词：微生物絮凝剂   菌株   培养条件  

2.一株微生物絮凝剂产生菌的培养基优化研究 篇二

笔者从苏州新区污水处理厂浓缩池污泥、学校花园土壤、石湖湖边泥土中成功筛选出一株絮凝剂产生菌,经过生理生化鉴定为奥默柯达菌,目前对于奥默柯达菌产生絮凝剂的研究鲜有报道。鉴于此,本文在已经筛选到菌株的基础上,通过单因素试验对菌株产絮凝剂的培养条件进行优化,微生物絮凝剂絮凝活性的高低一方面与产生菌的基因有关,另一方面与产生菌所处的环境和培养条件有关。所以考察了奥默柯达菌的培养时间、接种量、装液量、摇床转速、初始pH、温度、碳源和氮源对絮凝效果的影响并进行了成本核算,从而确定产絮凝剂的最佳培养条件。对于工程应用,具有良好的理论和实践指导意义。

1 材料和方法

1.1 菌种及培养基

菌种:由苏州科技学院生物与化学工程学院实验室提供一株名为J-3的微生物絮凝剂产生菌,经过法国ATB半自动菌种鉴定仪鉴定为奥默柯达菌。所产奥默柯达菌絮凝剂对4 g/L的高岭土悬浊液的最高絮凝率为91.4%。

通用发酵培养基:葡萄糖20 g,KH2PO4 2 g,K2HPO4 5 g, (NH4)2SO4 0.2 g,NaCl 0.1 g,尿素0.5 g,酵母膏0.5 g,MgSO4·7H2O 0.2 g,H2O 1 000 mL,pH 7.0～8.0,115 ℃灭菌20 min。

1.2 絮凝活性的测定

在250 mL三角瓶中加入100 mL(4 g/L)高岭土悬浊液、5 mL 1%CaCl2溶液和2 mL絮凝剂,调节pH到7.0左右,快速搅拌3 min后,慢速搅拌5 min,静沉5 min,用移液枪吸取液面下2 cm处溶液于723型分光光度计550 nm处测定吸光度,以2 mL超纯水代替絮凝剂做对照试验,并用以下公式计算其絮凝率:

絮凝率$=\frac{A-B}{A}\times 100\%$

式中:A——对照上清液的OD550值

B——样品上清液的OD550值

1.3 培养基各成分的絮凝率

按照培养基中各组分的配比,分别溶于100 mL的超纯水中,测其对高岭土悬液的絮凝率。

1.4 微生物絮凝剂粗提

将奥默柯达菌接种到通用发酵培养基,摇床培养,培养液在5 000 r/min下离心20 min,菌体溶入与发酵液同体积的超纯水,上清液加入4倍体积无水冰乙醇,混匀4 ℃下静置24 h,将乙醇溶液在5 000 r/min下离心30 min收集,得到微生物絮凝剂沉淀,将沉淀物溶入与发酵液同体积的超纯水,即得奥默柯达菌絮凝剂粗品。

1.5 絮凝剂活性的分布

分别测定菌体生长72 h的菌体、上清液、发酵液、奥默柯达菌絮凝剂粗品对高岭土悬液的絮凝率。

1.6 奥默柯达菌培养时间与产絮凝率的关系

取16个250 mL的锥形瓶,每个瓶中装入50 mL灭菌的发酵培养液,在每隔6 h取样测定菌体OD560及菌体、粗品的絮凝率。

1.7 培养条件优化

分别改变培养基的接种量、装液量、摇床转速、温度、初始pH、碳源、氮源以确定奥默柯达菌的最佳培养条件。

2 试验结果与讨论

2.1 培养基各成分的絮凝率

培养基是提供微生物生长及新陈代谢的人工配制养料,一般含有碳源、氮源、磷源、无机盐和水等。培养基的一些成分在微生物的生长起到了很大的作用,同时会对微生物絮凝剂絮凝率的测定会起到一定干扰作用。

培养基成分中的KH2PO4、K2HPO4是微生物良好的磷源,同时在发酵过程中起到很好的酸碱缓冲作用。通过表1可以看出,在加入助凝剂Ca2+,pH值为7的时候,KH2PO4、K2HPO4显示出了较强的絮凝性,两者相加絮凝率达到88%,对微生物絮凝剂的絮凝率产生了很大的干扰,这一点与江苏大学黄卫红教授研究相一致[2];葡萄糖、(NH4)2SO4、NaCl、尿素、酵母膏、MgSO4·7H2O则不具有絮凝能力。

2.2 絮凝剂活性的分布

微生物絮凝剂组成成分主要分为三类:①微生物的细胞;②微生物细胞提取物;③微生物的次级代谢产物,由于组成成分不同导致在发酵液活性分布也不同。

由表2可知,奥默柯达菌的菌体和代谢物水溶液均具有絮凝能力,发酵液、上清液、奥默柯达菌粗品的絮凝率不同,表明发酵后溶液中残留一定量的KH2PO4、K2HPO4。发酵液和上清液不能准确的反映奥默柯达菌絮凝剂絮凝率的真实情况,以后试验以奥默柯达菌絮凝剂粗品絮凝率为准。

2.3 奥默柯达菌培养时间与产絮凝率的关系

由图1可知,在延迟期和对数生长前中期,菌体絮凝率和菌体的量呈正向平行关系,随着菌体的生长,奥默柯达菌体的絮凝率快速提高,在30 h时菌体的絮凝率达到98%,接着菌体的絮凝率逐渐下降,随后稳定。

奥默柯达菌絮凝剂的絮凝率在延迟期和对数生长前中期,增长缓慢,但在对数生长期快速提高,在66 h的时候生物絮凝剂絮凝率达到最大值91.4%,随后逐渐缓慢下降。絮凝剂在对数生长中后期大量出现,表明生物絮凝剂为菌体次级代谢产物,由菌体合成并分泌到胞外。

2.4 最佳培养条件

2.4.1 接种量

接种量是指种子液体积和培养基体积的比例,接种量的大小决定了菌种的生长和代谢的速度。由图2可知,接种量为8%的时候,微生物絮凝剂粗品的絮凝最高。由于采用合适的接种量可以缩短菌种的发酵时间,减少杂菌的生长机会,使产物的形成提前到来。当接种量小于8%或高于8%的时候,絮凝活性都会降低。由于接种量较低的时候,菌体种子较少,带入的酶也少,菌体生长所需的一些酶需要重新合成,延长了菌体延迟期,而接种量过大会致使微生物絮凝剂高峰值的提前到来,同时也会移入太多的代谢废物。

2.4.2 装液量

装液量影响着培养基溶解氧的含量及生产的成本,对微生物的新陈代谢及成本核算具有重要意义。从图3中可以看出,培养基量在50～70 mL时,菌株的絮凝率变化不明显,60 mL的量为最佳量。当装液量过少的时候,会使相对接种量过大,溶解氧含量相应高,致使产物高峰期的提前到来;当装液量过高的时候,絮凝率下降,这是由于相对接种量过小,溶解氧相对减少,导致菌体延迟期加长,使微生物絮凝剂产生量减少,从而使絮凝效果下降。

2.4.3 摇床转速

摇床转速影响溶解氧的含量以及菌体活动状态,不同的摇床转速会对微生物絮凝剂的产生不同影响。从图4看出,转速在200 r/min的时候絮凝率达到最高,摇床速度过低的时候,容易造成发酵液中缺氧,影响菌体的生长繁殖,营养物质难以充分利用,从而使发酵产物减少;当摇床速度过大的时候,菌体摇动剧烈,水流剪切力加大,从而很难使微生物吸附到营养物质,进而进行合成代谢,从而导致产生的奥默柯达菌絮凝剂产量减少,絮凝活性下降。

2.4.4 初始pH

pH值能引起生物体表面电荷的变化、影响有机化合物的离子化程度和生物酶的活性,与微生物的生命活动、物质代谢有密切关系。通过图5可知,在偏酸的环境中产微生物絮凝剂的絮凝率较高,絮凝率一致保持80%以上,当初始pH为6的时候,絮凝率达到的最高值,在碱性环境中,絮凝率较低。这是因为在酸性环境中酵母菌比较适应生长和代谢。

2.4.5 温度

生存环境的温度与微生物的生命活动和物质代谢都有关,任何微生物只能在一定的温度范围内生长、繁殖和有目的的物质代谢。从图6可知,当温度在30 ℃的时候,微生物絮凝剂的絮凝率达到最大值,当温度过低和过高的时候,微生物絮凝剂的絮凝率较低,表明温度过低或过高,都会使生物酶活性的下降,导致菌体生长和代谢缓慢,影响发酵的进行。

2.4.6 碳源

碳源为微生物生长和代谢提供细胞的碳架、细胞生命活动所需能量、代谢产物的碳架等,对微生物生长和代谢具有重要的意义。从表3可知,单糖的絮凝率较高,都在90%以上,因为单糖结构简单,可以被菌体直接吸收和利用,利于微生物的生长和代谢产物的合成。其中葡萄糖的絮凝率最高,可见葡萄糖为奥默柯达菌的最佳碳源。多糖的絮凝率相对较低,一般都在90%以下,原因由于奥默柯达菌的胞外多糖水解酶较少,从而使菌体不能充分利用多糖进行生长和代谢产物的合成。

2.4.7 氮源

氮源作为构成微生物体的蛋白质、核酸及其他氮素化合物合成的材料,在微生物的生长过程中起着重要作用。从表4可知,各种有机氮源的絮凝率均在70%以上,其中酵母膏对产絮凝剂的效果最好,而其它的无机氮源对絮凝效果的影响不明显。但是从上面的实验结果来看,与发酵培养基的氮源相比,有机氮源和无机氮源在一起的时候,产奥默柯达菌絮凝剂的絮凝能力最好。以后的试验中以酵母膏+硫酸铵作为培养基的最佳氮源。

2.3 最佳培养条件下絮凝剂的产量和成本

在最佳培养条件下,通过发酵培养,奥默柯达菌絮凝剂对于4 g/L的高岭土悬浊液的絮凝率达到95.3%,通过旋转离心、冰乙醇沉淀及真空冷冻干燥,得到微生物絮凝剂的产量为2.15 g/L。

通过表5成本核算,可以得出:

每L湿态絮凝剂的成本约:0.188元;

每t湿态絮凝剂的成本约:0.188×103=188元。

在试验中,每处理100 mL的4 g/L的高岭土悬浊液,需要微生物絮凝剂约2 mL,处理1 t类似废水则需要20 000 mL的奥默柯达菌絮凝剂,每处理1 t水需要3.75 元。

以湿态絮凝剂为例计算工程实践:以10 t发酵罐培养奥默柯达菌产生絮凝剂,人工费、水电费、利税等费用约为1 600～1 800 元/10 t,则生产奥默柯达菌絮凝剂的成本约为300～400元/t。如果利润为生产成本的50%,则絮凝剂的产品价格约为600 元/t。

现在市场销售的湿态微生物絮凝剂的价位为3 000～6 000 元/t,相比而言奥默柯达菌絮凝剂价格占很大优势。

3 结 论

(1)通过试验,得出培养基成分中的HPO${}_4^{3-}$和H2PO${}_4^{3-}$会与Ca2+反应,表现较强的絮凝功能,对微生物絮凝剂的絮凝起很大的干扰作用,冰乙醇沉淀法可以消除其干扰。

(2)通过絮凝剂活性分布试验,得出微生物絮凝剂主要分布在上清液之中,菌体也具有较强的絮凝能力。这是首次发现奥默柯达菌能够产生微生物絮凝剂。

(3)此株奥默柯达菌的最优培养条件为:培养时间为66 h,接种量为8%,装液量为60 mL,摇床速度为200 r/min,初始pH为6,温度为30 ℃,碳源为葡萄糖,氮源为酵母膏加硫酸铵。

(4)在最佳培养条件下,奥默柯达菌絮凝剂对于4 g/L的高岭土悬浊液的絮凝率达到95.3%,奥默柯达菌絮凝剂的产量为2.15 g/L,成本约为300～400元/t。

摘要：采用单因素试验对一株名为J-3的奥默柯达菌进行产絮凝剂最佳培养条件的优化。通过试验得出产絮凝剂的最佳培养条件:接种量为8%,装液量为60 mL,摇床速度为200 r/min,初始pH为6,温度为30℃,培养时间为66 h,碳源为葡萄糖,氮源为酵母膏+硫酸铵。最佳培养条件下奥默柯达菌絮凝剂的产量为2.15 g/L,成本为0.188元/L。

3.一株微生物絮凝剂产生菌的培养基优化研究 篇三

从青岛近海养殖场废水样品中筛选到一株具有硝化与反硝化双重功能的细菌,命名为YZC.菌株YZC兼性厌氧,革兰氏阳性,杆状;菌落干燥、圆形隆起、边缘锯齿状,在不同培养基上菌落颜色有所变化.该菌能以硝酸钠为氮源在好氧条件下进行反硝化作用;能以乙酸钠和硫酸铵分别为碳源和氮源进行硝化作用;该菌能以乙酰铵为唯一碳源和氮源而生长,并能利用多种糖和其他碳源.我们还测定了该菌的最适pH值和其生长盐浓度,以及其水解淀粉和明胶的`能力,因此,YZC菌株对自然水体,尤其是废水的生物脱氮具有潜在的研究价值.

作 者：罗琼芳 徐恒 张学俊 佘红英 张辉 邓宇 LUO Qiong-fang XU Heng ZHANG Xue-jun SHE Hong-ying ZHANG Hui DENG Yu  作者单位：罗琼芳,徐恒,张学俊,佘红英,LUO Qiong-fang,XU Heng,ZHANG Xue-jun,SHE Hong-ying(四川大学生物资源与生态环境教育部重点实验室,成都,610064)

张辉,邓宇,ZHANG Hui,DENG Yu(成都沼气研究所同生生物工程公司,成都,610041)