生物破乳菌XH-1的破乳有效成分研究

对破乳菌XH-1（Bacillus mojavensis）的破乳效能进行研究,并对该菌所产生的破乳剂有效成分及其理化性质进行考察。结果表明,破乳菌XH-1全培养液针对O／w型模型乳状液24h破乳率为86．0％,48h破乳率可达100％;XH-1菌的破乳有效成分为胞外分泌物质,该物质耐低温、不耐高温、经胃蛋白酶、胰蛋白酶及尿素处理后其基本失活;采用不同蛋白质粗体方法对破乳活性物质进行处理,发现粗提产物均具有较好的破乳功能,说明该物质具有蛋白质的特性;经可见-紫外分光光度法扫描及红外光谱扫描分析发现该生物破乳剂的有效成分为破乳菌株XH-1发酵产生的胞外蛋白类物质。     

活性污泥胞外聚合物(EPS)的分层组分及其理化性质的变化特征研究

针对活性污泥的胞外聚合物(EPS),采用阳离子交换树脂(CER)法和离心/超声波法对总EPS和分层EPS(由外至内依次为slime,LB-EPS,TB-EPS)分别进行提取,测定EPS中多糖(PS)、蛋白质(PN)和DNA的含量,并对各EPS溶液的理化特性随溶液条件的变化特征进行了探讨.结果表明,EPS的化学组分(PS、PN和DNA)在TB-EPS层中含量最高,其亲水性组分的含量高于疏水性组分,但PN的疏水比高于PS.各层EPS中PS/PN的值对其Zeta电位和等电点有重要的影响.其中,PS/PN越高,各层EPS的Zeta电位越小,分层EPS的等电点越高.各种EPS溶液pH的增加导致其Zeta电位基本呈下降趋势,对应的等电点分别为pH总EPS=2.9、pHslime=2.2、pHLB-EPS=2.3、pHTB-EPS=1.3.离子强度的增加可以导致EPS溶液的电导率呈直线上升,对应的Zeta电位却迅速增加然后趋于稳定,但并未出现电位逆转现象.此外,升高温度(<40℃)可以降低各种EPS溶液的表观黏度,并在40～60℃之间时逐渐趋于稳定.     

交替好氧/缺氧运行模式对生物脱氮效能及活性污泥胞外聚合物的影响

以实际生活废水为处理对象,考察了SBR工艺好氧/缺氧(O/A)和缺氧/好氧(A/O)运行模式对生物脱氮性能、胞外聚合物(extracellular polymeric substance,EPS)及其组分(蛋白质PN、多糖PS和核酸DNA)的影响.结果表明,O/A和A/O运行模式下,SBR工艺均获得了高效稳定的NH_4~+-N去除,去除率分别为97.5%和98.0%,且硝化速率与NH_4~+-N负荷呈现较好正相关性.交替缺氧/好氧运行模式对于EPS影响,A/O模式下EPS产量略高于O/A模式下,且运行模式对TB-EPS及其组分(PN、PS和DNA)产量无显著影响,但A/O模式下LB-EPS及其组分(PN和PS)产量均高于O/A模式下,倍数介于1.38~1.56之间.2种模式条件下,PS是TB-EPS和EPS的主要组分,而PN是LB-EPS的主要成分.EPS含量与污泥沉降性能具有良好的线性正相关.     

碳源胁迫下脱氮除磷颗粒污泥性能变化及其机制

在SBR反应器中,逐步提高颗粒污泥反应器进水葡萄糖比例(醋酸钠/葡萄糖比分别为1∶0、3∶1、1∶1、1∶3和0∶1,以COD计)研究碳源胁迫下,5个阶段污泥的物理性能、生化反应性能、胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)、磷组分以及反应器脱氮除磷等变化.反应器运行705 d结果表明,阶段Ⅳ污泥结构松散,平均粒径仅为0.5 mm,污泥释/吸磷速率、反硝化速率及总磷(total phosphorus,TP)含量最低,系统脱氮除磷效果最差;阶段Ⅰ和Ⅱ,污泥释/吸磷速率和反硝化速率较快,TP在72.36 mg·g~(-1)以上,EPS高达350 mg·g~(-1)左右,系统氮和磷去除率在94%以上;阶段V中,生化速率略慢于阶段Ⅰ和Ⅱ,污泥TP 69.60 mg·g~(-1),糖原高达224.18 mg·g~(-1),EPS约为200 mg·g~(-1),系统表现出良好的脱氮除磷性能.各阶段污泥中,与Ca结合态磷(Ca-P)是污泥中磷的主要构成,无机磷(inorganic phosphorus,IP)对颗粒污泥除磷有重要影响.     

不同负荷下生物膜脱落与载体生物膜生物特性的相互影响

为探究不同负荷下生物膜的脱落特性,对试验过程中生物膜脱落量及载体上生物膜生物特性进行了研究.结果表明:生物膜脱落量随运行时间延长而增大;有机负荷对生物膜脱落量的影响不同,负荷高脱落量大.紧密结合胞外聚合物(TB-EPS)是生物膜胞外聚合物(EPS)的主要组成部分,生物膜EPS量随负荷的增大而增大;EPS中多糖含量越高,生物膜脱落量越小.系统中pH值逐渐下降并抑制生物膜活性,生物膜脱落量随着脱氢酶活性的下降而增加,载体上生物膜脱氢酶活性也会随着生物膜脱落量的增加而下降.生物膜脱落过程中,生物膜微型动物多度、物种数减少,物种多样性水平随着运行时间延长而降低;有机负荷较高,生物膜微型动物多样性较高,物种稳定性指数WS较高而多样性稳定性指数WH较低,但其生物膜脱落量大.因子分析揭示了不同负荷下生物膜脱落与生物膜特性的相互关系,与生物膜脱落紧密相关的因子依次为生物膜组成与活性因子、生物因子、负荷因子等.生物膜脱落与载体上附着生物膜相互作用、相互影响.     

胞外多聚物在废旧锌锰电池生物浸提中的作用机制

以A.thiooxidans和L.ferrooxidans为浸提菌株,研究其胞外多聚物(EPS)在废旧锌锰电池生物浸提中的作用.通过三维荧光获取了生物浸提中EPS的组成及特征变化,并利用半透膜包覆生物淋滤实验和扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等手段探讨了菌株及其EPS与电极材料的界面行为.结果表明:EPS促进了菌株与材料的接触,强化了Fe~(3+)/Fe~(2+)的生物循环;EPS总荧光区域积分标准体积(ΦT,n)与锌、锰的溶出效率之间拟合的决定系数分别为0.942和0.981,EPS保有量显著提升了锌、锰浸提效率;废旧锌锰电池溶释是菌株EPS参与下的直接接触浸提及其代谢产物间接浸提的共同结果.     

SRT对酵母-SBR处理油脂废水稳定性的影响

污泥龄(SRT)是影响废水生物处理系统稳定性的重要参数,SRT对酵母菌处理废水系统的影响尚不明确.为探明SRT对酵母处理油脂废水的影响,在序批式反应器(SBR)中考察了不同SRT(5、10、20、40 d)对废水处理效果、胞外聚合物(EPS)、酵母污泥沉降性的影响,并通过PCR-DGGE及克隆测序方法解析了系统中的酵母菌群落结构.结果表明:酵母菌处理油脂废水合适的SRT为5~10 d;较长SRT会导致COD去除率降低及污泥中EPS总量下降;酵母污泥中EPS以紧密型EPS为主,主要成分为多糖;5~40 d范围内的SRT对系统中酵母污泥的污泥容积指数(SVI)影响不显著,但系统在长的SRT(20d)下运行会导致系统中丝状细胞明显增多,有丝状菌性膨胀的趋势;长、短SRT下酵母群落结构相似,系统中都出现了3株可以利用或者降解油脂的外源性酵母菌株.综上结果,短SRT有利于酵母处理油脂废水系统的运行稳定性.     

温度对SBR生物脱氮效能及胞外聚合物的影响

本实验以人工模拟废水为研究对象,采用3组SBR反应器(R_(15℃)、R_(25℃)、R_(35℃)),重点考察了温度对生物脱氮效能、胞外聚合物(EPS)含量及其组分[蛋白质(PN)、多糖(PS)和核酸(DNA)]的影响.结果表明,高温条件有利于促进亚硝酸型生物脱氮体系的建立,显著提高氨氮去除性能.温度对EPS及其组分具有显著影响.随着温度的升高,EPS和TB-EPS含量逐渐降低,而LB-EPS含量逐渐升高,EPS以TB-EPS为主(占69.0%~79.5%),但TB-EPS/LB-EPS比值随着温度升高逐渐降低[3.8(15℃)→3.6(25℃)→2.2(35℃)].在EPS,LB-EPS和TB-EPS中PN和DNA含量随着温度升高而降低,LB-EPS和EPS中PS含量随温度升高而增加.而TB-EPS中PS含量随温度升高而降低,且25℃是各组分浓度变化重要折点.在15℃和25℃时,PN为TB-EPS和LB-EPS的主要成分,PS次之,DNA最少,35℃时,PS成为主要成分,PN次之,DNA最少.此外,本研究也发现,在15℃和25℃时,EPS含量在硝化过程中逐渐增大,反硝化过程中逐渐降低.     

拟南芥硫酯酶基因(atfata)在大肠杆菌中的表达及其对游离脂肪酸合成的影响

硫酯酶催化脂酰ACP(酰基载体蛋白)水解生成游离脂肪酸和ACP载体蛋白,能够解除脂肪酸合成与磷脂合成的偶联,是获得游离脂肪酸的关键基因.将拟南芥的硫酯酶基因atfata克隆到原核表达载体pET30a上,在大肠杆菌BL21(DE3)中成功表达了His-tag融合蛋白,经SDS-PAGE检测获得特异性表达条带.对该重组菌株进行摇瓶发酵实验,GC-MS检测表明其与对照菌株脂肪酸组成并未发生变化;但其脂肪酸产量达到232.06 mg/L,比对照菌株提高了70%;同时胞外游离脂肪酸产量达到了33 mg/L,占总脂肪酸含量的15%,是野生菌株胞外脂肪酸产量的7倍.图3表2参17     

栅藻LX1和雨生红球藻的胞外产物产生特性及其对藻细胞生长的影响

基于微藻在资源化大规模培养过程中,其胞外产物对藻细胞生长影响的不确定性,对比研究了两株高含油脂藻种,栅藻LX1（Scenedesmus sp.LX1）和雨生红球藻（Haematococcus pluvislis）的生长特征、胞外产物的产生特性,以及胞外产物对藻细胞生长的影响。研究结果表明,在相同培养条件下,栅藻LX1与雨生红球藻的内禀生长速率基本相当,分别为0.16和0.17 d-1。两株藻在不同生长期的胞外产物（以DOC值表征）产生速率不同,其中栅藻LX1胞外产物的对数期产生速率（1.4 mg·L-1·d-1）﹥稳定期后期产生速率（0.56 mg·L-1·d-1）﹥稳定期产生速率（0.48 mg·L-1·d-1）;雨生红球藻胞外产物的稳定期后期产生速率（2.3 mg·L-1·d-1）﹥稳定期产生速率（0.88 mg·L-1·d-1）﹥对数期产生速率（0.66 mg·L-1·d-1）。栅藻LX1胞外产物对其整个生长过程都有明显抑制;雨生红球藻胞外产物则在稳定期后期才对其生长产生明显抑制作用。