请高人设计一方案:从土壤中分离一株能产淀粉酶的菌株,

请高人设计一方案:从土壤中分离一株能产淀粉酶的菌株,
请高人设计一方案:从土壤中分离一株能产淀粉酶的菌株,

请高人设计一方案:从土壤中分离一株能产淀粉酶的菌株,
下了一篇相关文章供你参考,希望能有所帮助!

微生物絮凝剂研究

2006-3-24 14:12:08 新闻来源：网易给排水
摘要
从土壤中分离得到一株能产高效絮凝剂的菌株,经鉴定为硅酸盐芽孢杆菌,该菌产生的絮凝剂命名为MBFA9,本研究首次发现芽孢杆菌能够产生絮凝剂.该菌产生的絮凝剂MBFA9具有用量少,絮凝效果好等特点.该絮凝剂絮凝5000mg/L的高岭土悬浮液时,不需添加CaCl2、Al2(SO4)3等助凝剂,絮凝率高达99.6%,絮凝剂（培养液）用量仅为0.1 ml/L,约为一般生物絮凝剂用量的1/10 – 1/200.通过提纯分析得知絮凝剂MBFA9为多糖,由糖醛酸、中性糖和氨基糖组成,其中糖醛酸的含量高达19.1%.粘度法测得絮凝剂MBFA9的平均分子量为2.594×106.动物急毒试验表明该絮凝剂无急毒反应,可以安全使用.絮凝剂MBFA9絮凝河水的用量为0.05ml/L,河水浊度由106.1 mg/L降为0.8 mg/L,而药剂成本仅为0.04元/吨.絮凝剂MBFA9处理淀粉厂的黄浆废水效果良好,SS和COD的去除率分别达到85.5%和68.5%,优于常用的化学絮凝剂.因此,絮凝剂MBFA9在食品废水中回收有价物质和给水中具有很好的应用潜力.
微生物絮凝剂因为具有可生物降解、无二次污染等独特性质,近些年来受到人们的广泛关注.目前已发现多种微生物能够产生絮凝剂,如酱油曲霉[1]、红平红球菌[2]、拟青霉[3]产碱菌属[4]等,但普遍存在絮凝剂用量大、成本高、对实际废水絮凝性差等问题.因此,寻找高效微生物絮凝剂产生菌,提高絮凝活性,降低絮凝剂用量,是微生物絮凝剂能能否在工业上推广的关键所在.本文研究筛选得到的一株高效絮凝剂产生菌,经培养、絮凝实验表明,该菌产生的絮凝剂的絮凝率高、用量低,展示了良好的应用前景.
1. 材料和方法
1.1 菌种来源
从树丛中的肥沃土壤中分离得到.
1.2 菌种鉴定
按《一般细菌常用鉴定方法》和《Bergey’s Mannual of Systematic Bacteriology》 进行鉴定.
1.3 培养基(%)及培养条件
可溶淀粉1.5,K2HPO4 0.6,酵母膏0.3 ,MgSO4•7H2O 0.02,NaCl 0.01,pH=8.0,在30℃、140 r/min的摇床中培养72h.
1.4 絮凝剂的提纯
培养液稀释10倍6000r/min离心10min去除菌体,然后浓缩、乙醇沉淀、氯仿正丁醇去除游离蛋白,透析后真空冷冻干燥得到絮凝剂MBFA9精品.
1.5 絮凝剂的成分分析
通过糖的Molish反应、蒽酮反应以及紫外光谱,定性判断絮凝剂MBFA9样品中是否含有糖类成分[5].多糖经水解,可以测出中性糖、酸性糖和氨基糖的含量[5、6].中性糖的测定采用酚硫法,己糖醛酸的测定采用咔唑－硫酸法；氨基糖的测定方法见“糖复合物生化技术研究”[6].红外光谱测定絮凝剂中所含基团.
1.6 絮凝剂分子量测定(粘度法)
试验所用毛细管的直径为0.5 mm,水浴温度为30℃,以1％NaOH 10ml溶解0.01g絮凝剂MBFA9精品,即初始浓度C0为0.001g/ml,分别测得絮凝剂溶液和纯溶液流出时间,则可求出絮凝剂的分子量[7] .
1.7 絮凝剂的毒性试验（急性毒性试验测LD50）
试验按“国家食品卫生法则”要求进行急性毒性试验[8].取60只小白鼠（由中国医科大学动物部提供）,体重为20±2g,雌雄随机分为两组,一组为试验组,另一组为对照组.将絮凝剂MBFA9溶于水中,以1g/kg 的剂量均匀配给各鼠,24小时内喝完,饲养15天,观察小白鼠的体态、饮食、运动有无异常反应.
1.8 实际废水的性质
废水一：淀粉厂黄浆废水
废水取自沈阳市南塔淀粉厂的沉淀池溢流废水.黄浆水经沉淀池沉淀,大部分黄浆沉淀下来,溢流水排放.废水中仍含有一些细小的悬浮物,主要成分是淀粉和蛋白质.废水指标见表1.
废水二：沈阳南湖湖水
浊度为106.1ppm,pH=7.06,COD=79.03mg/L,悬浮物主要为微小的泥土颗粒及少量有机物.
2 结果和讨论
2.1 菌种鉴定
从土壤中分离筛选得到A-9菌株,该菌株的培养液对高岭土悬浮液的絮凝率高达99.6%.该菌的菌体形状为两端圆形的长杆菌,周生鞭毛,菌体大小为4.16-4.83×0.5-0.83 mm（见图1）；该菌好氧,革兰氏染色为阳性,适宜培养温度为25-30℃,用复红或结晶紫染色时可以见到很大的荚膜,荚膜内含有1-3个菌体.该菌能水解淀粉,不水解酪素,在含淀粉的PDA平板培养基上能形成大量的椭圆形芽孢（见图2）.经鉴定该菌为硅酸盐芽孢杆菌新变种（Bacillus mucilgnons n. var）,由该菌产生的絮凝剂命名为MBFA9.


2.2 絮凝剂MBFA9的絮凝特性
絮凝剂MBFA9突出的特点是絮凝效果好、絮凝剂用量少[9].当絮凝5000mg/L的高岭土悬浮液时,絮凝剂（培养液）的用量仅为0.05ml/L,为一般微生物絮凝剂用量的1/10 –1/100,而絮凝率高达99.6%,且不需添加Ca2+及Al3+等助凝剂.
尽管絮凝剂MBFA9絮凝高岭土悬浮液时不需添加CaCl2,但絮凝其它对象CaCl2的作用非常重要
可见,添加CaCl2对墨汁配水的影响较小,而对印染废水、黄浆废水和泥水的影响较大,絮凝率明显提高.泥水、黄浆废水和印染废水中即有微小的悬浮物又有稳定的胶体,不加CaCl2时,MBFA9只能絮凝其中的悬浮物,因而絮凝率低；加入CaCl2后,Ca2+能使水中的胶体脱稳,生成小絮团,加入的MBFA9为高分子絮凝剂,能起吸附架桥的作用,使微小颗粒絮凝成大絮团.墨汁配水为典型的胶体溶液,不加CaCl2时絮凝率为0%,加入CaCl2絮凝率为31.2%.可见,絮凝剂MBFA9对水中的悬浮物有较好的絮凝效果,对于较稳定的胶体,需要有CaCl2的协同作用才会有较好的絮凝效果.
2.3 絮凝剂MBFA9的分析
为了深入研究絮凝剂MBFA9的絮凝机理,对提纯后得到的絮凝剂精品进行糖、蛋白质的呈色反应.结果表明絮凝剂MBFA9有明显的糖类颜色反应：Molish反应在浓硫酸和样品液分界面上有清晰的紫环生成,蒽酮反应呈现为蓝绿色,而没有蛋白质/氨基酸的特征反应.因而,可以定性地判断出该絮凝剂的有效成分为多糖.
多糖是由多种单糖构成的,而单糖又分为中性、酸性和碱性糖.不同多糖组成的絮凝剂分子的结构和性能会有很大差异,测定絮凝剂的多糖组成,可以解释絮凝剂的性能,为研究MBFA9的絮凝机理奠定基础.为此对其进行浓硫酸水解,分别测定絮凝剂中己糖醛酸、氨基糖和中性糖的含量.另外,采用乌氏粘度计对MBFA9的分子量进行测定.结果见表3.用IR-470 红外光谱分析仪,对絮凝剂MBFA9精品进行分析,光谱图见图3 .
图3 为一个典型的多糖红外光谱图,具有多糖的特征吸收峰3420、2926、1615、1025、810cm-1,这些特征峰进一步证实絮凝剂MBFA9是多糖.光谱图在1733、1615和1415 cm-1处有特征吸收峰.1733 cm-1为—COOH中的C=O伸缩振动所致；而1615 cm-1处的宽吸收峰为—COO—中的C=O非对称伸缩振动的结果；1415 cm-1为—COO—中的C—O伸缩振动所致.因此可以断定絮凝剂MBFA9中含有羧基,为阴离子絮凝剂.
2.4絮凝剂MBFA9的急毒试验 (急毒LD50)
微生物絮凝剂是微生物分泌的代谢产物,作为水处理药剂,要求无毒无害.因此,对絮凝剂MBFA9进行急毒试验,结果表明,小白鼠一次性吞食1g/kg的絮凝剂MBFA9后,无一死亡,体态、饮食、运动均无异常反应,LD50>1g/kg,初步证明絮凝剂MBFA9无急毒反应.
2.5絮凝剂MBFA9处理实际废水
絮凝剂MBFA9是一种絮凝性能优异的无毒絮凝剂,在对人类或动物直接相关的食品、给水等领域具有广阔的应用前景.本研究以淀粉厂的黄浆废水和河水作为絮凝对象,研究絮凝剂MBFA9的实际应用效果.
2.5.1 黄浆废水的处理结果
在废水中加入0.5g/L的CaCl2,再加0.2ml/L MBFA9,后调pH至10.0,絮凝效果最佳,试验结果见表4.试验中发现加入CaCl2后,生成小絮团,沉降缓慢,加入絮凝剂MBFA9后絮团大且结实,沉降速度快.可见絮凝剂MBFA9絮凝黄浆废水时,CaCl2有助凝作用.经絮凝处理,SS和COD的去除率分别达到85.5%和68.5%.
分别用聚合氯化铝、阴离子聚丙烯酰胺（320万）和非离子聚丙烯酰胺（580万）絮凝处理黄浆废水,结果见表5.从表中可以看出聚合氯化铝和非离子聚丙烯酰胺几乎没有絮凝效果；阴离子聚丙烯酰胺效果较明显,悬浮物絮团大,沉降快,最终SS和COD分别为520 mg/L和2330 mg/L,比絮凝剂MBFA9的处理效果略差.可见絮凝剂MBFA9的絮凝效果明显优于常用的化学絮凝剂.处理1吨废水可以回收2 kg沉淀物.沉淀物中含有高蛋白物质,可以作为动物饲料的添加剂加以利用.
2.5.2絮凝剂MBFA9处理河水
用Al2(SO4)3作凝聚剂,分别以絮凝剂MBFA9、阴离子PAM、海藻酸钠、明胶作絮凝剂,絮凝处理湖水,结果见表6 .从试验结果可以看出,用絮凝剂MBFA9作助凝剂,不仅絮团大,沉降快,上清液清澈,而且处理后COD最小；阴离子PAM、海藻酸钠、明胶处理后的浊度依次增大,COD也随之增加.絮凝剂MBFA9（培养液）的产品价格约为800元/吨,处理湖水的成本约为0.04元/吨.可见,MBFA9完全可以作为高分子絮凝剂应用于给水处理中.
3 结论
⑴. 筛选得到的高效菌株A-9经鉴定为硅酸盐芽孢杆菌新变种（Bacillus mucilgnons n.var）.A-9是一株性能优异的絮凝剂产生菌,该菌产生的絮凝剂MBFA9絮凝高岭土悬浮液时不需添加CaCl2作助凝剂,而絮凝其它对象时CaCl2有较好的促凝作用.毒性试验表明絮凝剂MBFA9无毒无害,可以安全使用.
⑵. 对MBFA9的组成、结构及絮凝性进行了系统的分析鉴定,确定絮凝剂MBFA9为酸性多糖,其中糖醛酸、中性糖、氨基糖的含量分别为19.1%、47.4%、2.74%,平均分子量为2.594×106,分子中含有极性较强的—COO-等亲固基团.
⑶. 处理实际废水的试验结果表明,用絮凝剂MBFA9处理黄浆废水和高浊度河水,技术指标优于聚铝、PAM等常规化学絮凝剂.絮凝剂MBFA9处理黄浆废水,SS和COD的去除率分别可达85.5%和68.5%；处理河水浊度降至0.8ppm.