产絮凝剂菌株的絮凝机理研究
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摘要:不同微生物在特定条件下产生絮凝剂的种类不同，主要为结构复杂的高分子物质，按其化学组成分类，目前己知的微生物絮凝剂有蛋白质、多糖、脂类和DNA类等大分子物质[1~3]。本文从望塘污水处理厂与合肥钢铁厂活性污泥中，筛选出四株絮凝效果较好的菌株，分别为J1、J3、W1、W2。对它们做多糖分析，这四株菌的主要成分是多糖。
关键词:絮凝,微生物絮凝剂,多糖
中图分类号：Q93 文献标识码：A
目前已经鉴定的微生物絮凝剂多属于多糖类物质。Alcaligenes cupids KT201[4]代谢产生的Al-201即是一种由葡萄糖、乳糖、葡萄醛酸和乙酸(摩尔比为6.34: 5.55:1.0)组成的微生物絮凝剂，其中，乙酸以酯的形式存在;Enterobacter sp. BY 29[26]所产絮凝剂为酸性多聚糖;Pacecilomyces sp I-1[5]所产的PF-101是氨基半乳糖以a-1,4糖苷键相连而成的分子量大于 3×105的粘多糖，其分子中80%是N-末取代的半乳糖胺残基，8%为N-端乙酰化。
纤维素作为一种多糖物质，也是某些微生物絮凝剂的主要活性组分，但微生物产生的纤维素不像其他的微生物絮凝剂一样游离于细胞之外，而是紧紧附着于产生菌的细胞壁上，直接引起菌细胞的絮凝沉降。由于该类絮凝剂主要引起菌细胞本身的絮凝，因而使用范围较窄。
1. 材料与方法
1.1 菌种的采集
望塘污水处理厂活性污泥、合肥钢铁厂活性污泥
1.2 所需仪器
QHZ-98A全温度振荡培养箱、TDL-5离心机、高温灭菌锅、DHP-9082恒温培养箱、721分光光度计、760Crt紫外分光光度计、JJ-4A六联电动搅拌器、XSP-16A倒置显微镜、GDS-3B光电式浊度仪、PHS-25pH计
1.3 所需的药剂、材料
4‰高岭土悬浊液
1#牛肉膏3g、蛋白胨10g、氯化钠5g、蒸馏水1000mL、pH=7.5;
2# 可溶性淀粉20g、硝酸钠1g、磷酸二氢钾0.5g、七水硫酸镁0.5g、蒸馏水1000mL、pH=7.0;
3#蔗糖40g 、硝酸钠0.5g、磷酸二氢钾0.5g、七水硫酸镁0. 25g、酵母汁2g、蒸馏水1000mL、pH=7.5。
1.4 絮凝活性的测定[6]
取经72h发酵的1.0mL培养液，加入20mL的4g/L悬浊液中，六联电动搅拌器100r/min搅拌10min后，721型分光光度计550nm处测定上层清液B，以不加发酵液的上层清液A为对照，通过浊度的减少来确定絮凝程度，以絮凝率定量表示絮凝活性。
絮凝率(%)＝（A－B）/A×100
A—对照上清液550nm处的光密度值；
B—样品上清液550nm处的光密度值。
1.5选择480nm为测定波长，样品冷却4h后用比色分析[7]；
1.6精密称取0.0346g 105℃下烘干至恒重的葡萄糖用250mL容量配制成浓度为0.1384mg/L的 溶液，分别吸取该溶液0.1、0.2、0.3、0.4、0.5和0.6mL于10mL比色管中，加水至2mL左右，再加1.0mL5％苯酚溶液5m/L浓硫酸，最后加蒸馏水至10mL刻度处并于沸水中加热15min，取出置于冷水中冷却4h，以苯酚－硫酸溶液为空白，于480nm处测其光密度，按下式计算回收率：
葡萄糖的百分含量（％）＝v/w×100
v—为检出量（mg）；
w—为样品重量（mg）。
1.7 J1（J3、W1、W2）多糖含量的测定：精密称取0.1000g经真空干燥的J1（J3、W1、W2），移入100mL容量瓶配成1.0mg/mL的溶液，重复吸取两次该溶液0.3mL移入10mL的 比色管中，加水至2mL左右，其余操作同上，在480nm处测其光密度值，按下式计算J1（J3、W1、W2）中多糖的含量：
J1（J3、W1、W2）中多糖的的百分含量（％）＝v/w×100
v—为检出量（mg）；
w—为样品重量（mg）。
2. 结果与分析
2.1 葡萄糖的标准曲线
图1葡萄糖的标准曲线
测葡萄糖的标准曲线见图，对标准曲线作回归处理后地直线方程：
y = 0.0183x + 0.0449
R2 = 0.9996
x—葡萄糖标准溶液的浓度（ug/mL）；
y—标准溶液的光密度。
2.2 回收率实验
表1 回收率试验
浓度（0.1384mg/mL） 0.15 0.15 0.25 0.25 0.35 0.35
吸收光密度 0.080 0.081 0.110 0.106 0.139 0.134
加入量（umg/mL） 2.076 2.076 3.460 3.460 4.844 4.844
检出量（umg/mL） 1.960 1.995 3.571 3.353 5.148 4.821
回收率（%） 94.4 96.1 103.2 96.9 106.3 99.5
对 J1、J3、W1、W2所做的多糖含量分析结果如图
表2 J1菌的多糖含量
J1 吸光度 检出量（g） 样品质量 百分含量（%） 平均（%）
0.1021 0.361 0.0831 1.0mg/mL 83.1 84.3
0.1021 0.375 0.0855 85.5
表3 J3菌的多糖含量
J3 吸光度 检出量（g） 样品质量 百分含量（%） 平均（%）
0.1022 0.38 0.0867 1.0mg/mL 86.7 88.7
0.1022 0.400 0.0907 90.7
表4 W1菌的多糖含量
W1 吸光度 检出量（g） 样品质量 百分含量（%） 平均（%）
0.1022 0.373 0.0856 1.0mg/mL 85.6 84.85
0.1022 0.359 0.0841 84.1
表5 W2菌的多糖含量
W2 吸光度 检出量（g） 样品质量 百分含量（%） 平均（%）
0.1020 0.369 0.0850 1.0mg/mL 85.0 86.15
0.1020 0.385 0.0873 87.3
由表可知，J1、J3、W1、W2多糖含量分别为84.3％、88.7%、84.85％、
86.15％，这证明这四株菌的有效成分主要是多糖。
3. 讨论
（1）通过对J1、J3、W1、W24株菌的机理分析，确定它们的成分主要是多糖，在絮凝试验中，可能还有其它物质起作用，需进一步研究。
（2）菌种的采集于望塘污水处理厂和肥钢铁厂的活性污泥，区域较小，代表性有限，不能说明产絮凝剂微生物的主要成分都是多糖。
通讯作者*：徐明，给排水工程师，现合肥供水集团有限公司给排水设计研究院工作。