微生物絮凝剂MBFGA1的结构鉴定及絮凝机理研究

以对高岭土的絮凝率为指标对GA1发酵液中各组分的絮凝活性进行预分析,确定MBFGA1精产品为该絮凝剂的核心有效成分.通过丙酮沉淀法提取MBFGA1粗产品,经Sevage试剂纯化后得到MBFGA1精产品,采用全波长扫描、苯酚-硫酸法及考马斯亮蓝法鉴定精产品为多糖类物质,并经2次凝胶过滤层析分离获得MBFGA1-1和MBFGA1-2两组分;分别使用电镜(ESEM)、红外光谱(FTIR)、高效液相色谱(HPLC)以及气相色谱(GC)对MBFGA1、MBFGA1-1和MBFGA1-2进行检测分析.结果显示MBFGA1为线性长链状分子结构,多糖主链上单糖间的连接主要为α-型糖苷键,含有羟基,羧基,甲氧基等有利于絮凝的基团;高效液相色谱和气相色谱测定MBFGA1-1分子量为1.18′106D,单糖组成为0.3木糖:1甘露糖:1.09葡萄糖,另含有少量鼠李糖;MBFGA1-2分子量为3.08′103D,单糖组成为0.68鼠李糖:0.28木糖:1.82甘露糖:1半乳糖:3.73葡萄糖.根据分析结果推测絮凝机理主要为吸附架桥,其中MBFGA1的大分子量以及所含的极性基团使得絮凝剂长链结构分子能够充分伸展,较好地发挥吸附架桥作用.     

杜氏藻（Dunaliella sp．）多糖DPS-1的提取分离纯化和糖基组成分析

以实验室培养的新鲜的杜氏藻为原料,采用冻结-融化冷水提取、乙醇沉淀,Sephadex G-100柱层析等一系列步骤,分离纯化得到杜氏藻多糖,简称DPS-1.醋酸纤维素薄膜电泳和Sephadex G-50柱层析对DPS-1进行纯度鉴定,结果表明该糖组分均一.IR、UV等理化性质测定及HPAEC-PAD分析,结果表明该糖含有硫酸根,糖环为吡喃环.组成DPS-1的糖基有:D-岩藻糖、D-鼠李糖、2-D-氨基葡萄糖、D-半乳糖、D-葡萄糖和两种未知单糖.其摩尔比为 D-岩藻糖:D-鼠李糖:2-D-氨基葡萄糖:D-半乳糖:D-葡萄糖=2.1: 1: 1.6: 2.3: 4.2.另外还检出了两种已知糖醛酸,分别是半乳糖醛酸和葡萄糖醛酸.其摩尔比为 半乳糖醛酸:葡萄糖醛酸=1:3.4.     

巨大芽孢杆菌A25产生物絮凝剂的研究

从活性污泥中分离筛选到一株产絮凝剂的细菌A2 5 ,鉴定为巨大芽孢杆菌 (Bacillusmegaterium) .A2 5产生絮凝剂与菌体生长同步 ,均在 10h达到最高值 .用乙醇沉淀及SephacylS - 5 0 0分子筛层析得到纯化的絮凝剂BP2 5 .通过Bradford反应、琼脂糖凝胶电泳及硫酸 -酚法测定糖 ,证明BP2 5是一类多糖类物质 .其分子量为 10 6道尔顿 .薄层层析的结果表明BP2 5含有葡萄糖和甘露糖两种单糖 ,高效液相色谱分析其摩尔比为 4∶1.实验证明 ,BP2 5对供试的各种悬浮液和菌悬液都具有良好的絮凝效果     

膜生物反应器中膜污染层胞外多糖性质及污染特征

胞外多糖是污水处理膜生物反应器中的重要膜污染物质,经醇析、Sevag法去除蛋白质、层析纯化、透析、冷冻干燥得胞外多糖样品。紫外光谱扫描鉴定该胞外多糖样品不含核酸及蛋白质,分别采用HPLC、GC、FT-IR及SEM等手段对其性质进行分析,考察其对聚偏氟乙烯膜的污染特征。结果表明,所得胞外多糖的重均分子量Mw为4.8×106,糖苷键类型主要为1-3和1-6型,是由葡萄糖、鼠李糖、木糖、甘露糖等组成、具有高度分枝网状结构的杂多糖。胞外多糖膜污染过程受沉积层控制,膜的主要污染形式为胞外多糖在膜表面的沉积。     

藻-菌颗粒污泥中微生物胞外多糖特性研究

藻-菌颗粒污泥（Microalgal-bacterial granular sludge,MBGS）工艺在城市污水生物处理领域引起了越来越多的研究兴趣.胞外多糖（Polysaccharides,PS）是胞外聚合物（Extracellular polymeric substances,EPS）的重要组分,是维持颗粒稳定性的关键物质之一.研究了MBGS中PS的凝胶性能,以及松散结合的胞外聚合物（Loosely bound EPS,LB-EPS）和紧密结合的胞外聚合物（Tightly bound EPS,TB-EPS）中PS的含量、分布及单糖组成,并探究了MBGS的EPS中PS可能的微生物来源.结果表明,MBGS的PS具有凝胶性,主要分布在TB-EPS中,含量为 （40.06±2.30） mg·g^-1,其中半乳糖、葡萄糖和鼠李糖为主要单糖组分,而果糖和古罗糖醛酸未被检出.Thauera、Hydrogenophaga、Azoarcus和Acutodesmus是PS的主要微生物潜在来源.本文研究结果阐释了MBGS PS的基本特性,为MBGS工艺的稳定运行提供了理论基础.     

镉胁迫对屎肠球菌CX2-6生理代谢及胞外多糖合成的影响

过量合成胞外多糖是微生物在抵御外界不良环境时重要的应激手段,探索不同胁迫条件对微生物合成胞外多糖的影响对于理解微生物应激代谢至关重要.本研究对屎肠球菌CX2-6所产胞外多糖进行分离纯化和初步结构解析,进而探索了镉胁迫对屎肠球菌CX2-6生理代谢及其产胞外多糖结构的影响,并采用动力学模型探索了不同多糖对镉吸附性能的差异.结果表明,CX2-6所产胞外多糖主要单糖组成为葡萄糖、甘露糖等,且由3个单一组分构成,其中,含量较高的EPS-1组分为粗糙的片状,而EPS-2组分为不规则扭曲的片状.镉胁迫下屎肠球菌CX2-6胞外多糖产量明显增加,其中,培养基中镉浓度为200 mg·L^-1时胞外多糖产量最高,达到1110.89 mg·g^-1,较胁迫前增加了51.71%,且此时胞外多糖对镉的吸附能力最高.镉胁迫条件下所产生的胞外多糖对镉的吸附能力显著提高,且其吸附过程符合二级动力学,其中,Langmuir等温模型可以更好地拟合胞外多糖对重金属镉的吸附.综上所述,屎肠球菌CX2-6所产生的胞外多糖对重金属离子具有良好的吸附作用,并且在镉胁迫下胞外多糖的产量和吸附性能...     

混合碳源制备生物絮凝剂的絮凝效能及产量预测模型

为实现混合底物的高效定向转化,以产絮菌根癌农杆菌(Agrobactrium tumefaciens)F2为研究对象,考察不同单一碳源及不同初始浓度对菌体生长、絮凝效能及絮凝剂产量的变化规律,采用BP算法构建絮凝效能及产量预测神经网络.产絮菌F2利用葡萄糖时的絮凝效能和产量分别为88.98%和2.20 g·L-1,过低的初始浓度将影响产量,不低于7.5 g·L-1为佳.以D-(+)-葡萄糖、D-半乳糖和D-甘露糖3种单糖为混合碳源,构建网络结构为3-5-2的产絮效能及絮凝剂产量预测模型,对两个输出层的预测误差范围均在4%以内,预测葡萄糖、半乳糖、甘露糖浓度的最优解为6.59 g·L-1、1.32 g·L-1、3.57 g·L-1,经验证混合碳源发酵产絮可使絮凝效能和产量比单一葡萄糖发酵时分别提高6.87%和26.82%,本文为产絮菌F2利用含糖有机质废液发酵产絮凝剂提供数据参考.     

微生物絮凝剂MBF7的化学组成及絮凝特性研究

青霉菌株HHE-P7能够分泌对高岭土悬浊液具有高絮凝活性的胞外多聚物MBF7。应用无水乙醇可从发酵液的上清液中将絮凝多聚物提取出来。采用FTIR(傅立叶红外光谱)方法测定,MBF7由磷酸根、氨根、羟基和羧基等活性基团组成;通过凝胶色谱法得出此微生物絮凝剂分子量大约在3×105Da。另外根据絮凝实验结果显示,HHE-P7所产微生物絮凝剂具有较好的热稳定性,絮凝效果受到高岭土悬浊液pH、微生物絮凝剂及Ca2+投加量等因素的影响。     

螺旋藻多糖SPS-1的组成与结构研究

利用IR、UV、C13-NMR光谱分析技术和元素分析、HPAEC-PAD液相色谱法,对冷水提取的螺旋藻多糖SPS-1进行结构和糖基组成研究。结果发现,螺旋藻多糖的糖环是吡喃环,单糖以α-型糖苷键相连。是硫酸粘多糖,糖环上连有甲氧基和乙酰氨基,组成的糖基有六种,已知的糖基分别是D-岩藻糖、D-鼠李糖,D-葡萄糖,相对应的摩尔比为5.0:1:63.5。     

微生物絮凝剂及与壳聚糖复配处理亚甲基蓝废水

利用屠宰废水为原料制备了微生物絮凝剂,考察了微生物絮凝剂单独使用或与壳聚糖复配使用处理亚甲基蓝废水的性能,并通过响应面分析法优化了复配处理条件.实验结果显示,制备微生物絮凝剂的最佳培养基组分为1L屠宰废水、2g尿素、2g葡萄糖、2g K_2HPO_4、1g KH_2PO_4,在发酵温度35℃、摇床速度150r/min条件下发酵60h后,微生物絮凝剂产量达2.92g/L.对于浓度为20mg/L的亚甲基蓝废水,单独使用微生物絮凝剂处理时,在微生物絮凝剂投加量为15mg/L、废水p H=7的条件下,亚甲基蓝的去除率可达64.9%.响应面分析结果表明,在微生物絮凝剂12.9mg/L,壳聚糖0.07g/L,p H=6的最优复配条件下,亚甲基蓝的去除率达到94.7%,说明微生物絮凝剂与壳聚糖的复配使用显著提高了亚甲基蓝废水的处理效果,达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)一级A标准.     

麦草木质素水泥混凝土减水剂研究

将从麦草造纸黑液中提取的木质素进行磺化改性,探索其作为水泥混凝土减水剂的可行性,研制了ＺＳ－３号减水剂,同时对麦草造纸黑液资源化治理工艺中产生的含磺化木质素素糖液进行了水泥混凝土减水性实验,研制了ＺＳ－２号减水剂,实验结果表明,ＺＳ－３使水泥混凝土减水率达１０％,７ｄ抗压强度增加１８％,２８ｄ抗压强度增加５％,达到水泥混凝土普通减水剂性能。ＺＳ－２使水泥混凝土减水率达１０％,７ｄ抗压强度增加７３％     

Production and application of a novel bioflocculant by multiple-microorganism consortia using brewery wastewater as carbon source

The flocculating activity of a novel bioflocculant MMF1 produced by multiple-microorganism consortia MM1 was investigated. MM1 was composed of strain BAFRT4 identified as Staphylococcus sp. and strain CYGS1 identified as Pseudomonas sp. The flocculating activity of MMF1 isolated from the screening medium was 82.9%, which is remarkably higher than that of the bioflocculant produced by either of the strains under the same condition. Brewery wastewater was also used as the carbon source for MM1, and the cost-effective production medium for MM1 mainly comprised 1.0 L brewery water （chemical oxygen demand （COD） 5000 mg/L）, 0.5 g/L urea, 0.5 g/L yeast extract, and 0.2 g/L （NH4）2SO4. The optimal conditions for the production of MMF1 was inoculum size 2%, initial pH 6.0, cultivating temperature 30℃, and shaking speed 160 r/min, under which the flocculating activity of the MMF1 reached 96.8%. Fifteen grams of purified bioflocculant could be recovered from 1.0 L of fermentation broth. MMF1 was identified as a macromolecular substance containing both protein and polysaccharide. It showed good flocculating performance in treating indigotin printing and dyeing wastewater, and the maximal removal efficiencies of COD and chroma were 79.2% and 86.5%, respectively.     

淀粉废水生产微生物絮凝剂及发酵动力学特征

以淀粉生产废水为原料制备微生物絮凝剂,考察了外加磷酸盐、氮源对微生物絮凝剂产量和絮凝活性的影响,分析了絮凝菌的生长与代谢特征,检测了发酵过程中pH值、COD、氨氮、及总磷的变化规律,分别利用Logistic和Luedeking-Piret模型对絮凝菌生长和代谢产物生成的动力学过程进行了拟合,并探索了微生物絮凝剂对淀粉废水的絮凝沉降性能.结果表明,外加6g/L的磷酸盐（K2HPO4：KH2PO4=2：1,w/w）和2g/L的尿素,所制备微生物絮凝剂的产量和絮凝活性分别显著提高至0.96g/L和92.8%.在对数生长期,菌体干重、细胞浓度OD₆₀₀和菌落数分别迅速增加至1.58g/L、0.86和5.3×10⁷cfu/mL,淀粉废水培养基的COD、氨氮、总磷分别由7836、975、712mg/L迅速降低至1736、188、146mg/L. 絮凝菌发酵结束后,发酵培养基的pH值由6.8略降至6.5.絮凝菌代谢获得的微生物絮凝剂中多糖含量为96.2%,基本不含蛋白质.Logistic和Luedeking-Piret模型的拟合结果能够较好地描述絮凝菌生长和代谢产物生成的动力学过程.此外,本实验制备的微生物絮凝剂在投加量为30mg/L时,能够去除淀粉废水中48.6%的COD和71.9%的浊度.     

Optimized production of a novel bioflocculant M-C11 by Klebsiella sp. and its application in sludge dewatering

The optimized production of a novel bioflocculant M-C11 produced by Klebsiella sp. and its application in sludge dewatering were investigated. The optimal medium carbon source,nitrogen source, metal ion, initial pH and culture temperature for the bioflocculant production were glucose, NaNO3, MgSO4, and pH 7.0 and 25°C, respectively. A compositional analysis indicated that the purified M-C11 consisted of 91.2% sugar, 4.6% protein and 3.9% nucleic acids（m/m）. A Fourier transform infrared spectrum confirmed the presence of carboxyl, hydroxyl,methoxyl and amino groups. The microbial flocculant exhibited excellent pH and thermal stability in a kaolin suspension over a pH range of 4.0 to 8.0 and a temperature range of 20 to 60°C.The optimum bioflocculating activity was observed as 92.37% for 2.56 mL M-C11 and 0.37 g/L CaCl2 dosages using response surface methodology. The sludge resistance in filtration（SRF）decreased from 11.6 × 1012 to 4.7 × 1012m/kg, which indicated that the sludge dewaterability was remarkably enhanced by the bioflocculant conditioning. The sludge dewatering performance conditioned by M-C11 was more efficient than that of inorganic flocculating reagents,such as aluminum sulfate and polymeric aluminum chloride. The bioflocculant has advantages over traditional sludge conditioners due to its lower cost, benign biodegradability and negligible secondary pollution. In addition, the bioflocculant was favorably adapted to the specific sludge pH and salinity.     

絮凝剂产生菌Geotrichum candidum的絮凝特性研究

本文研究了活性污泥中分离出的絮凝剂产生菌J-5的絮凝特性。通过形态学、理化特征、18SrDNA序列和G+C含量研究,鉴定J-5为Geotrichum candidum。培养3d,G.candidum的生长量达到最高,但其絮凝活性在1d培养后即达到最大值。絮凝活性分布研究表明G.candidum的胞外分泌物是起主要絮凝作用的物质。培养液的上层清液通过乙醇沉淀和去离子水渗析后得到粗制生物絮凝剂。利用化学分析、紫外分析和红外分析研究生物絮凝剂的化学组成,发现其主要由多糖构成,其中占主要成分的是中性糖和糖醛酸,生物絮凝剂分子含羟基、羧基和甲氧基官能团。     

微生物絮凝剂MBFTRJ21的絮凝机理

筛选得到的乳酸杆菌属(Lactobacillus)具有用量少絮凝效果好等优点.蒽酮反应、考玛斯亮蓝、Elson-Morgan反应表明,絮凝剂MBFTRJ21为粘多糖类高分子絮凝剂;ξ电位测定及氢键和离子键检验结果表明,絮凝剂和碱泥之间的作用力为氢键;絮凝剂的热处理和KIO₄处理表明,其活性成分为蛋白质和糖胺;絮凝过程中粒度分析表明,絮凝过程存在架桥作用.其絮凝机理为:絮凝剂和碱泥在絮凝剂的活性部位--糖胺中的氨基以氢键的形式结合,然后再经过架桥作用絮凝沉淀.     

多粘类芽孢杆菌GA1产絮凝剂的培养基和分段培养工艺

对1株从土壤中筛选的产絮凝剂微生物GA1进行了研究.该菌株经形态学特征、生理生化反应及16S rDNA序列(GenBank序列登陆号为DQ166375)相似性分析鉴定为多粘类芽孢杆菌,并命名为Paenibacillus polymyxa GA1.对其进行了产絮凝剂培养条件和培养工艺的研究.结果表明:GA1产絮凝剂的最佳培养基成分(g/L)为蔗糖40.0、酵母浸膏4.0、K₂HPO₄5.0、KH₂PO₄、2.0、NaCl 0.1、MgSO₄ 0.2.研究了该菌株产絮凝剂的最佳培养条件,包括培养基的初始pH、培养温度、摇床速度和接种量.同时针对其产絮凝剂和菌体生长的关系,首次将分段培养工艺应用于GA1产絮凝剂中,即在培养的初期24h内采用菌体生长最佳培养条件,在培养后期采用菌体产絮凝剂的最佳培养条件.结果表明,采用分段培养的工艺,既可保证GA1絮凝剂的产量,又能缩短培养周期.     

Galactomyces sp.产生的生物絮凝剂絮凝活性研究

本文研究了活性污泥中分离出的絮凝剂产生菌Galactomycessp.M-2的絮凝活性。通过研究M-2在不同培养时间的生长情况、培养液中pH值变化情况及絮凝活性等,从而得出絮凝活性与菌生长量相关。利用离心技术分析了微生物絮凝剂的活性分布,发现起主要絮凝作用的物质为胞外物质,且主要由多糖构成。该菌产生的粗制生物絮凝剂对高岭土悬浊液具有较高的絮凝活性。     

菌株Enterococcus sp.Y025利用海带水解液生长及产絮凝性质分析

利用盐酸和硫酸分别对海带进行预处理,通过测定还原糖得率及葡萄糖含量,分析海带水解效率。结果表明,盐酸浓度为1%时,海带还原糖得率为24.16%,葡萄糖含量达到0.32 mg/mL,海带水解效率较高。在不添加K₂HPO₄和KH₂PO₄等磷酸盐时,产絮凝菌株Y025（Genbank号为:KX950932）在不同海带水解液体积比（20%、40%、60%、80%和100%）培养条件下,都能够生长并具有产絮凝性质。海带水解液体积比为80%时,菌株Y025具有最高产絮凝率（52.91%）。菌株Enterococcus sp.Y025能够利用海带水解液生长并具有产絮凝性质,这为探究生物絮凝剂的规模化应用提供理论依据。     

一株Pseudomonas sp.的分离鉴定与所产絮凝剂性能研究

从土壤中分离筛选出一株絮凝剂产生菌,命名为C-2,通过nPCR扩增试剂盒鉴定得出这株絮凝剂产生菌为荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens);絮凝性能实验表明:生物絮凝剂(命名为PS-2)在碱性条件下,以CaCl2作为助凝剂处理高岭土悬浊液时,用量仅为20mL/L,搅拌强度要求不高,能够使高岭土的絮凝率达到98%以上,絮体形成快,矾花大,沉降速度快,且温度的影响不大;将PS-2应用于多种高浊度废水的处理中,结果表明其对多种废水均具有良好的絮凝效果;成分分析表明PS-2是一种多糖和核酸的混合物。