利用实际市政污水培养小球藻及优化外加碳源

为探究不同工段市政污水培养小球藻过程中生物量与氮、磷、化学需氧量(COD)的去除效率,利用灭菌前后的进水、初沉池出水、污泥脱水液培养小球藻,经过7 d培养,在未灭菌污泥脱水液中获得最大藻生物量1.17 g/L;总氮、总磷、氨氮、COD的去除率分别为85.3%、99.0%、90.4%、62.0%.为进一步提高污泥脱水液培养小球藻的生物量,对比两种低成本外加碳源CO_2和粗甘油不同浓度(CO_2:5、10、15、20%;粗甘油:1、2、4、6 g/L)下的藻生物量与污水处理效果.结果在5%CO_2和2 g/L粗甘油条件下得到最大藻生物量,分别为1.57 g/L和1.45 g/L,氨氮的去除率分别为95.1%和99.3%,总氮的去除率分别为95.5%和97.5%.本研究表明未灭菌污泥脱水液更适合小球藻的培养,外加碳源于该工段污水中可提高藻生物量和氮的去除,结果可为能源微藻培养耦合实际市政污水处理和生物柴油副产物粗甘油的再利用提供基础参考.     

葡萄糖和氯化钠对米根霉利用鱼粉废水生成乳酸的影响

米根霉AS3.254能较好地利用鱼粉废水生成乳酸,葡萄糖和NaCl浓度能显著影响该过程的实现.当外加葡萄糖浓度为30g/L,发酵培养72h的鱼粉废水CODCr去除率为97.8%,乳酸产量为19.4g/L,生物量为3.56g/L;最大乳酸得率和总氮去除率分别为0.66g/g和55%.鱼粉废水中较高浓度氯化钠(NaCl)能抑制菌株生长,降低其产酸能力.当NaCl浓度大于12g/L时,菌株生长被完全抑制,产酸能力完全丧失.图4表1参20     

植物激素与底物浓度对小球藻生长及油脂积累的影响

利用植物激素提高微藻生长速率及油脂合成速率是降低微藻生物柴油开发成本的有效手段之一.对比不同浓度天然植物激素吲哚-3-乙酸(IAA)和人工合成类激素1-萘乙酸(NAA)作为微藻培养添加剂对小球藻(Chlorella vulgaris)生长及脂质积累的影响,以BG11培养基作为培养底物,探讨不同底物浓度(10%、25%、50%、75%、100%)对植物激素施用效果的影响.结果显示,两种植物激素对小球藻生长及脂质合成影响显著(P 0.05),IAA的促生长效果优于NAA,最佳施用浓度均为2 mg/L,培养15 d后所获生物量为(525.87±5.91)mg/L、(367.72±4.1)mg/L,分别是对照组生物量的2.48倍和1.7倍;IAA和NAA浓度与脂质积累呈线性相关,IAA在0.05-2 mg/L时表现为促进中性脂积累,NAA在1-5 mg/L时表现为促油脂积累;2 mg/L IAA和2 mg/L NAA诱导后的小球藻生物质产率及油脂产率最高,分别为(35.06±0.39)、(24.52±0.27)mg L~(-1) d~(-1),(21.96±0.62)、(14.38±0.09)mg L~(-1) d~(-1),与未加植物激素对照组相比,分别提高了59.68%、41.23%、74.99%、61.78%;小球藻在不同底物浓度中生长及脂质积累差异显著(P 0.05),但对植物激素施用效果影响不明显.本研究表明植物激素对微藻培养体系影响巨大,低浓度IAA与NAA的施用均有助于提升培养效率,且满足生态效益的要求,但从经济效益角度考虑,2 mg/L NAA更适宜作为小球藻养殖的植物激素及添加剂量.(图3表2参35)     

吸附菌HX5对活性艳蓝KN-R的吸附脱色作用

研究了吸附菌HX5对活性艳蓝KNR的吸附脱色作用,碳源、氮源、盐度和染料浓度对KNR吸附脱色的影响,以及HX5生长菌体对KNR的脱色机理.结果表明,菌株HX5对KNR脱色的最佳碳、氮源分别为葡萄糖和硫酸铵;碳源浓度在10g/L以上时,可使200mg/L的KNR完全脱色,碳源浓度过高,脱色效果不显著;HX5对KNR脱色的最佳氮源浓度为0.75g/L,在0～2%的浓度范围内,盐度对脱色无显著影响;染料对菌株HX5具有一定的生长抑制毒性,但对于400mg/L的KNR,脱色率仍可达95.1%;HX5生长菌体对KNR作用96h内主要为生物吸附作用,96h外则可能发生了生物降解.图5表2参9     

葡萄糖脱氢酶基因的缺失对Acetobacter sp.碳源代谢及3-羟基丙酸合成的影响

3-羟基丙酸(3-HP)是一种新兴的高附加值平台化合物,醋酸杆菌(Acetobacter sp.)可高效催化1,3-丙二醇(1,3-PDO)合成3-HP,但其膜上脱氢酶亦可将葡萄糖氧化使培养液酸化,菌体生长受限导致生物量较低.利用同源重组技术对葡萄糖脱氢酶(GDH)基因gdh进行敲除,并考察该基因缺失对细胞生长、碳源代谢及3-HP合成的影响. gdh基因敲除后混合(葡萄糖、甘油)碳源培养条件下菌体量较野生菌提高了1.72倍;碳流分析显示葡萄糖在膜上被GDH氧化生成葡萄糖酸,大部分葡萄糖酸最终被氧化为2-酮基葡萄糖酸,少量经戊糖磷酸途径(PPP)途径被分解,而甘油经磷酸化后进入中心代谢途径或糖异生途径.本研究表明gdh基因敲除后混合碳源培养可大幅度提高菌体量且可以保证较高的催化合成3-HP性能,可为改善醋酸菌碳源利用及催化性能提供理论基础.     

纤维素酸解副产物对Clostridium acetobutylicum CICC8012发酵的影响

为确定纤维素酸解副产物对C.acetobutylicum CICC8012发酵生产纤维燃料丁醇的影响,选择乙酸根、甲酸、葡萄糖醛酸、氯化钠、硫酸钠、糠醛、羟甲基糠醛(HMF)、香豆酸、阿魏酸、丁香醛、香草醛等纤维素酸解副产物,研究其对菌种发酵的影响.结果表明:甲酸和酚类物质的抑制作用强烈,0.5 g/L的甲酸、阿魏酸或香豆酸存在时对丁醇的抑制率分别为88.1%、22.1%、82.4%,丁香醛(≥0.5 g/L)、香草醛(≥2 g/L)可使发酵的延滞期变长,但抑制作用小于阿魏酸和香豆酸;1 g/L的糠醛、HMF、葡萄糖醛酸存在时对丁醇的抑制率分别为9.8%、4.6%、7.3%,10 g/L乙酸钠存在时对丁醇的抑制率为4.8%,这4种物质对丁醇发酵的抑制作用不大;硫酸钠、氯化钠质量浓度大于5 g/L时对发酵产生抑制作用,浓度达到20 g/L时菌体几乎不能生长.当各抑制物混合时,若抑制物的含量超过临界点,各抑制物间存在相互促进的作用;小麦秸秆水解液的发酵结果表明,水解液成分复杂,抑制作用更为强烈.     

pH对鱼腥藻和普通小球藻生长竞争的影响

pH值是藻类生长环境的重要理化指标,它可以通过改变环境酸碱度和碳酸盐平衡系统及不同形态无机碳分配关系来影响藻类的生长。为揭示水体中常见藻类的生长过程及其与pH的相互关系,设置了6.0,7.0,8.0和9.0等4个pH梯度,通过室内实验模拟水体条件,研究不同pH条件下主要水华藻类--鱼腥藻（Anabaena sp.strain PCC）和常见淡水藻类--普通小球藻（Chlorella vulga）的生长和种间竞争。结果表明,无论是在单种培养还是在共同培养体系中,4个pH条件下两种藻类的最大生物量差异显著（P〈0.05）,鱼腥藻和普通小球藻的最适pH均为9.0,其中单种培养时鱼腥藻和普通小球藻的最大生物量分别为4473.5×104,689.6×10^4 cells·mL-1;共同培养时鱼腥藻和普通小球藻的最大生物量分别为2798.0×10^4,296.5×10^4 cells·mL-1。竞争试验结果表明,pH对藻类种间竞争抑制参数能够产生显著影响,pH 7.0时普通小球藻对鱼腥藻的竞争抑制参数（β）最大,为12.91;鱼腥藻对普通小球藻的竞争抑制参数（α）则是pH 6.0时最大,为1.778。在4个pH条件下普通小球藻对鱼腥藻的竞争抑制参数（β）均大于鱼腥藻对普通小球藻的竞争抑制参数（α）,与单种培养相比,鱼腥藻最大藻细胞数受到明显削弱,说明普通小球藻在竞争中占优势。因此,在水产养殖过程控制和精准培水技术研究,以及控制养殖水体富营养化的过程中,可以通过调节养殖水体pH值以及普通小球藻的浓度来控制鱼腥藻的生长。     

漂白废水白腐菌脱色的条件

碳源、氮源、Mn^2 浓度及pH值对F7菌漂白废水脱色有较大的影响，最佳培养基组成为：ρ（葡萄糖）10g/L，ρ（NH4Cl）0．13g/L，ρ（Mn^2 )20mg/L，随葡萄糖和NH4Cl添国量的增加，菌体生物量增加，但高浓度的NH4Cl对F7菌脱色有抑制作用，F7菌适宜生长pH值为4－5，适宜脱色pHwfhgo 3-6,最适脱色pH值为5．0另外，经脱色处理的漂白废水的毒性明显下降。     

沼液培养的普通小球藻对CO2的去除

利用微藻固定CO2和处理污水已成为微藻应用的一个重要研究方向.利用营养丰富的沼气发酵废液培养小球藻,藻种经驯化后在不同浓度沼液中能良好生长.小球藻在高浓度的CO2中有较好的生长和较强的耐受能力,在1.5%CO2通气下生物量最高.在此基础上考察了沼液中小球藻对CO2的去除情况.结果表明,提高小球藻生长速率和CO2浓度可以增加小球藻对CO2的去除量,降低通气也可提高CO2去除率.在1.5%CO2浓度、通气量60 mL min-1条件下,CO2去除率可达30.61%;在10%CO2浓度、通气量100 mL min-1时最高去除量为279.7 mg L-1 h-1.采用六管串联通气培养小球藻去除粗沼气中的CO2,去除量为(205.80±13.20)mg L-1 h-1,去除率为60.32%±3.73%.在同样的通气量下,CO2的去除量与单管培养相近,去除率是单管培养的近6倍,因此小球藻对沼气中的CO2具有良好的去除效果.图4表2参17     

悬沙对小球藻生长的影响

在实验生态条件下研究了不同浓度和粒径大小的悬沙对小球藻(Chlorella sp.)生长的影响.结果发现:在泥沙与小球藻直接混合培养体系中,小球藻的种群增长可用Logistic增长模型拟合,拟合后的生长参数表明,随着悬沙浓度的增加,小球藻的环境负载能力a和种群瞬时增长率K显著减小,但到达拐点时间Tp的变化趋势在不同悬沙粒径组中存在差异.结果对于利用泥沙条件抑制水华爆发有着重要的意义.     

Pyruvate-utilizing bacteria as potential contributors to the food web in the Arabian Gulf

Water samples from the Kuwaiti coasts of the Arabian Gulf were used for counting and isolating bacteria capable of growth on low molecular weight organic compounds known to be released by picocyanobacteria. The compounds tested were potassium acetate, sodium pyruvate, fumaric acid, succinic acid, sodium citrate and glycerol. For comparison, the bacterial numbers on glucose (a conventional carbon source) and Tween 80 and crude oil (unconventional carbon sources), as sole sources of carbon and energy were also determined. Sodium pyruvate was, in most cases, the carbon and energy source most commonly utilized by the cultivable surface water bacteria. The most common cultivable bacterial genera on the test carbon sources were Pseudoalteromonas, Vibrio, Cobetia and Roseobacter. Less common genera were Rhodococcus, Pseudomonas and Bacillus. Quantification of heterotrophic bacteria associated with cultures of local picocyanobacterial strains, originally isolated from the Gulf surface water, also revealed that the carbon source most commonly utilized by cultivable bacteria was sodium pyruvate. However, a different bacterial composition was identified, with Alcanivorax, Stappia and Marinobacter as the major heterotrophic genera. All heterotrophic bacteria that grew on sodium pyruvate could also grow on β-alanine, as sole sources of carbon and energy. From this study we suggest that the Arabian Gulf bacteria utilizing picocyanobacterial low molecular weight compounds, particularly pyruvate may potentially contribute to the food web in this aquatic system. The experiments comply with the current laws of Kuwait.     

一株能产生聚乙烯醇降解酶的委内瑞拉链霉菌

以聚乙烯醇(PVA)为唯一碳源,从土壤中筛选到1株能产生胞外PVA降解酶的放线菌GY1.根据扩增出的该菌株的16SrDNA全序列在GenBank中的比较结果,结合生理生化实验、细胞化学成分及菌落形态分析,确定该菌为委内瑞拉链霉菌(Stretopmycesvenezuelae).GY1菌株以PVA为唯一碳源时,产生的PVA降解酶活性达到120UL-1,是以葡萄糖或可溶性淀粉为唯一碳源时的10倍.当在PVA培养基中添加1gL-1至3gL-1的葡萄糖时,该菌株细胞量和PVA降解酶总酶活随着葡萄糖添加量的增加而增加,最大细胞量是未添加葡萄糖时的2.4倍,最高总酶活是未添加葡萄糖时的2.6倍,而单位质量细胞产生PVA降解酶的能力提高不大.但当添加的葡萄糖浓度从3gL-1增至10gL-1时,总酶活随着细胞量的增加出现下降趋势,同时单位质量细胞产生PVA降解酶的能力也大大降低.在相同PVA聚合度下,高醇解度PVA比低醇解度PVA更有利于GY1菌株的生长及产生PVA降解酶.图5表1参16     

一株耐盐嗜热菌Aneurinibacillus thermoaerophilus H7的分离及其油脂降解特性

针对高盐、高油餐厨垃圾高温堆肥功能菌株缺乏的问题,以大豆油为唯一碳源,通过测定生物量、脂肪酶活性和油脂降解率,从餐厨垃圾堆积处的土壤样品中分离筛选出一株嗜热油脂降解菌H7.通过形态特征、生理生化特征和16SrDNA序列分析,对筛选的菌株进行鉴定,考察其耐盐能力、油脂降解和生长特性.结果表明,菌株H7为嗜热嗜气解硫胺素芽孢杆菌(Aneurinibacillus thermoaerophilus),最高耐盐浓度为30 g/L.菌株H7在油脂浓度为15 g/L的发酵培养基中发酵72 h,油脂降解率为60.11%,菌体浓度OD600为1.88,脂肪酶活性为11.65 U/mL.菌株H7可生长的温度为40-60℃,pH值为5-8,摇床转速为120-240 r/min,最适生长的温度为50℃,pH值为6,摇床转速为220 r/min.本研究获得了具有耐盐性和能降解高浓度油脂的嗜热菌株H7,可为高盐高油脂含量的餐厨垃圾堆肥提供微生物菌种资源.(图8表2参34)     

Candida utilis生物合成谷胱甘肽的营养及环境条件

研究了摇瓶条件下Candida utilis WSH02—08生物合成谷胱甘肽(GSH)的营养条件，确定以葡萄糖作为碳源，硫酸铵和尿素作为混合氮源．在L6(4^5)正交试验的基础上，选用BP神经网络对营养条件进行优化和预测，得出较优的营养组合为：葡萄糖30gL^-1(NH4)2SO4gL^-1，尿素4gL^-1，KH2PO4 3gL^-1，MgSO4 0．25gL^-1．研究了GSH发酵的环境条件，得出较优的组合为：初始pH6．0，装液量30mL／250mL，接种量10％．利用优化后的营养及环境条件进行摇瓶发酵实验，结果表明，GSH产量和细胞干重均有较大幅度的提高．图7表2参13     

Influence of culture media and environmental factors on mycelial growth and sporulation of Lasiodiplodia theobromae (Pat.) Griffon and Maubl

Lasiodiplodia theobromae, a common tea (Camellia sinensis) pathogen, usually does not sporulate or sporulates poorly in common media, which makes spore production difficult. In this study the effects of culture media, carbon source, nitrogen source, temperature, pH and light on mycelial growth and sporulation were evaluated. Among several carbon sources tested, glucose and sucrose were found superior for growth. Potassium nitrate supplemented media showed maximum growth amongst the tested inorganic nitrogen sources while peptone produced maximum growth among the tested organic nitrogen sources. Tea root extract supplemented potato dextrose agar medium was found to be the most suitable for mycelial growth and sporulation of L. theobromae. The fungus grow at temperatures ranging from 40 to 36 degrees C, with optimum growth at 28 degrees C and no growth was noted at 40 degrees C. There was no significant effect of different light period on growth of L. theobromae, but light enhanced sporulation. The fungus grow at pH 3.0-8.0 and optimum growth was observed at pH 6.0. Tea root extract supplemented potato dextrose agar medium with pH 6.0 was the most suitable for production of conidia of L. theobromae at 28 degrees C. Hence this media may be recommended for inoculum production for further studies.     

氮源及其添加模式对钝齿棒杆菌JDN28-75合成L-精氨酸的影响

氮源是微生物过量合成L-精氨酸的重要营养因子之一,不同氮源对钝齿棒杆菌JDN28-75合成L-精氨酸的影响研究结果表明,硫酸铵为合适的氮源.不同初始硫酸铵浓度对JDN28-75产L-精氨酸的影响研究结果表明,氮源浓度过高或不足,都会使最终L-精氨酸产量有所降低.低浓度的硫酸铵虽然有利于菌体生长,但对L-精氨酸的合成明显不利,同时糖酸转化率也较低;而高浓度的硫酸铵尽管不利于细胞的生长且造成发酵结束时残糖含量过高,却有利于细胞合成L-精氨酸且实际耗糖的糖酸转化率维持在一个较高的水平.初始硫酸铵浓度为60 g/L时,对JDN28-75菌体的生长有明显的抑制作用,最终发酵液中剩余的硫酸铵也较多(大于30 g/L),但高浓度的硫酸铵是L-精氨酸合成所必需的.在上述研究结果的基础上,确定了初始硫酸铵浓度为20 g/L条件下的补氮策略,比较了4种不同的硫酸铵补加模式对产L-精氨酸的影响,结果表明,在总的硫酸铵浓度相同的情况下,采取分批、低浓度添加氮源的方式既可以有效解除发酵前期高浓度硫酸铵对菌体生长的抑制作用,又可以有效维持发酵中后期体系中菌体合成L-精氨酸所需的较高比例的氮源.最后,在5 L全自动发酵罐中采用20 g/L的初始硫酸铵浓度,连续流加25%的氨水来控制发酵体系pH及补加氮源,L-精氨酸的产量可以达到31.7 g/L,较对照组的产酸量(26.0 g/L)提高了21.9%.图4表2参11     

应用细胞合成计量关系模型分析鱼腥藻7120的混合营养生长

根据文献中鱼腥藻细胞大分子的含量和组成情况，计算了细胞合成所需要的小分子单体和前体代谢物的量，得到代谢意义上的细胞生物合成计量关系，此计量关系模型，对鱼腥藻7120细胞在气升式光生物反应器中光自养和混合营养生长的对数生长阶段进行了代谢通量分析。结果表明，葡萄糖的利用影响细胞初级碳代谢的流动状况，混合营养生长过程比光自养生长过程磷酸戊糖途径氧化性分支的反应程度明显加强，随着培养的进行，葡萄糖被细胞用作碳源的比例可能减小，而用作能源的比例可能增大。     

一株踝节霉菌的培养特性及其在污泥生物淋滤中的应用

于实验室嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)淋滤处理城市污泥酸性废液中分离出一株踝节霉菌ZJ-1,并对其进行了摇瓶液体培养特性研究.单因素试验结果表明:该菌株的最适碳源和氮源分别为葡萄糖和酵母膏,最适温度为28℃,最适转速为140 r/min,最适初始pH值为5.0.正交试验优化得到碳、氮源的最优水平分别为葡萄糖70 g/L,酵母膏15 g/L.采用HPLC对该菌株PDA培养液中的有机酸进行了分析,发现其中含有丙酮酸.初始PDA培养液中丙酮酸含量为0.039 g/L,接菌培养d 5.5时其含量达0.106 g/L.为探讨踝节霉菌ZJ-1对嗜酸氧化亚铁硫杆菌淋滤污泥过程的影响,在生物淋滤起始阶段接种10%A.ferrooxidans和4%踝节霉菌ZJ-1,以仅接种10%A.ferrooxidans作为对照.结果表明A.ferrooxidans和踝节霉菌ZJ-1的复合菌组与对照组相比,淋滤耗时由7 d缩短至4 d,淋滤处理时间缩短了43%.     

Characterization of the dissolved organic matter in sewage effluent of sequence batch reactor: the impact of carbon source

Dissolved organic matter (DOM) transformation in sequence batch reactor (SBR) fed with carbon sources of different biodegradability was investigated. During the biologic degradation process, the low molecular weight (MW) fraction (< 1 kDa) gradually decreased, while the refractory compounds with higher aromaticity were aggregated. Size exclusion chromatography (SEC) and fluorescence of excitation emission matrices (EEM) demonstrated that more biopolymers (polysaccharides or proteins) and humic-like substances were presented in the extracellular polymeric substance (EPS) extracted from the SBR fed with sodium acetate or glucose, while the EPS from SBR fed with slowly biodegradable dissolved organic carbon (DOC) substratestarch had relatively less biopolymers. Comparing the EfOM in sewage effluent of three SBRs, the effluent from SBR fed with starch is more aromatic. Organic carbon with MW>1 kDa as well as the hydrophobic fraction in DOM gradually increased with the carbon sources changing from sodium acetate to glucose and starch. The DOC fractionation and the EEM all demonstrated that EfOM from the effluent of the SBR fed with starch contained more fulvic acid-like substances comparing with the SBR fed with sodium acetate and glucose.     

Influence of glucose feeding on the ligninolytic enzyme production of the white-rot fungus Phanerochaete chrysosporium

The present work studied the influence of glucose feeding on the ligninolytic enzyme production of Phanerochaete chrysosporium in a nitrogen-limited (C/N ratio is 56/8.8 mmol/L) medium. Several sets of shaking flask experiments were conducted. The results showed that 2 g/L glucose feeding on the first day of the culture (24 h after the inoculation) simulated both fungal biomass growth and enzyme production. The manganese peroxidase (MnP) activity was 2.5 times greater than that produced in cultures without glucose feeding. Furthermore, the glucose feeding mode in fed-batch culture was also investigated. Compared to cultures with glucose feeding every 48 h, cultures with glucose feeding of 1.5 g/L (final concentration) every 24 h produced more enzymes. The peak and total yield of MnP activity were 2.7 and 3 times greater compared to the contrast culture, respectively, and the enzyme was kept stable for 4 days with an activity of over 200 U/L.