微生物絮凝剂产生及絮凝特性影响因素的研究.

《现代农业科技》２００８年第１８期随着工农业生产的规模不断扩大，人们对水资源的需求量和使用率不断增加，水资源供需矛盾日益加大。

为缓解矛盾、改善环境，水质净化和污水处理方面的技术开发已成为现今研究的热点。

在众多水处理的方法中，应用较广、成本较低的方法为絮凝沉淀法。

分析絮凝剂的使用现状可以看出：无机絮凝剂价格便宜，但对人类健康和生态环境会有不利影响；有机高分子絮凝剂具有用量少、絮凝能力强、絮体容易分离等优点，但其残余单体有致畸、致癌、致突变效应，因而应用范围受限；微生物絮凝剂安全高效，不存在二次污染，可生物降解，使用方便，应用前景广阔。

１概述微生物絮凝剂是一类由微生物或其分泌物产生的代谢产物，它是利用微生物技术，通过细菌、真菌等微生物发酵、提取、精制而得的，是具有生物分解性和安全性的高效、无毒、无二次污染的水处理剂。

微生物絮凝剂被广泛应用于畜产废水处理、染料废水的脱色、高浓度无机物悬浮液废水的处理、活性污泥沉降性能的改善、污泥脱水、浮化液的油水分离等方面。

２微生物絮凝剂产生的影响因素微生物絮凝剂产生菌生长条件的好坏直接影响其是否能制备絮凝剂，并牵连絮凝剂絮凝效果的优劣。

２．１培养基的组成（１）碳源和氮源。

碳源和氮源的种类对微生物絮凝剂的产生、产生量的多少起着重要的作用。

如：红平红球菌用乙醇作为碳源和葡萄糖加果糖作为碳源，絮凝活性的最大值一致；在各种受试氮源中以尿素和硫酸铵为最佳，采用氯化铵和硝酸铵也可刺激生长，但絮凝剂的产量较低［１］。

广泛产碱菌以果糖为碳源培养的絮凝剂的产量超过其他所有受试碳源。

寄生曲霉产生絮凝剂的最佳氮源为硝酸钠［２］。

碳氮比对菌体生长和絮凝剂的合成均有较大影响。

若絮凝活性物质主要成分为多糖，微生物在生长及分泌絮凝剂过程中碳源的影响大于氮源；反之，絮凝活性物质主要成分为蛋白质类，氮源的种类和数量的改变对絮凝活性的影响。

（２）其他物质。

在培养基中加入微量生长因子，如络蛋白氨基酸、蛋白陈、酵母膏、络蛋白、丙氨酸和谷氨酸等，可以促进絮凝剂的产生。

无机盐Ｃａ２＋、Ｆｅ２＋、Ｍｎ２＋、Ｂａ２＋的添加对絮凝剂的产生也有一定的影响，且因产生菌的不同而差异显著。

ＥＤＴＡ、苹果酸、柠檬酸、多聚赖氨酸、小牛血清蛋白等对微生物絮凝剂的形成也有不同的影响。

２．２ｐＨ值一般来说，初始ｐＨ值过高或过低都不利于絮凝剂的产生。

细菌和放线菌在中性或偏碱性环境下，有利于产生絮凝剂，而酵母菌和霉菌在偏酸性条件下易于生长。

在发酵过程中，培养液的酸碱会发生变化，ｐＨ值是一个动态变化的过程，其特点是先下降后上升，然后稳定。

２．３温度温度是影响微生物生长代谢与存活的重要因素之一。

当微生物处于最适生长温度时，有刺激生长的作用。

温度太低，可以导致微生物的形态和代谢的改变温度太高，使微生物的蛋白质凝固变性而死亡。

不同絮凝剂产生菌对培养温度需求有不同。

产生絮凝剂的最佳温度在２５～３５℃之间。

２．４通气量好氧微生物充分供氧才能快速生长，提高絮凝剂的产率。

微生物不同培养时期对通气量的要求不同。

王镇等研究发现培养初期增加通气量可阻止菌体絮凝成较大的凝集体，有利于产生絮凝剂，而培养后期减少通气量有利于多糖类絮凝剂的产生［３］。

程金平等人研究Ｄｆｊｍ－１早中后各时期发现最适通气量分别为：２５０ｒ／ｍｉｎ、１５０ｒ／ｍｉｎ、１００￣１５０ｒ／ｍｉｎ。

也有报道菌产絮凝剂的能力不受通气量的影响［４］。

２．５接种量不同的接种量不仅影响细胞的生长还会影响絮凝剂的生成。

白京生等研究发现接种量小时培养初期菌体增殖速度不快，随着培养基的更换，有活性较高的新菌体产生，可较长期维持絮凝活性；当接种量较大，初期菌体生长过快，被载体吸附后表面无剩余空间随着培养基的更换而流失，老菌丝活性下降，最终使产絮凝剂水平下降［５］。

２．６培养时间通常在菌体生长对数期结束时，絮凝剂的活性达到最大值。

ＨａｒｕｈｉｋｏＹｏｋｏｌ的研究表明生物量与絮凝剂活性在培养４０ｈ后同时达到最大值，继续培养菌体量和絮凝剂活性又同步下降［６］。

何宁等人同样发现培养后期的絮凝活性下降［７］。

推测可能在后期由于缺少营养物质，絮凝剂作为一种营养物质被菌体吸收，或由微生物自身分泌酶降解了絮凝活性物质。

微生物絮凝剂产生及絮凝特性影响因素的研究徐长绘１，２张大明３周洪荣１，２（１苏州大学，江苏苏州２１５００６；２山东丝绸纺织职业学院；３山东新华制药集团）摘要系统的阐述了微生物絮凝剂培养基的组成、ｐＨ值、温度、通气量、接种量、培养时间等因素对微生物絮凝剂产生的影响，以及絮凝剂的分子质量、投加剂量、ｐＨ值、温度、金属离子等对微生物絮凝剂絮凝特性的影响。

关键词微生物絮凝剂；微生物絮凝剂产生菌；影响因素；絮凝特性中图分类号Ｑ９３９．９文献标识码Ａ文章编号１００７－５７３９（２００８）１８－０３３０－０２收稿日期２００８－０７－２０工作研究３３０《现代农业科技》２００８年第１８期（上接第３２９页）的一条新途径，土地整理不仅仅是“三农”主要工作，也是我国经济和社会发展的一项战略性措施，对此，我们必须要有清醒的认识。

在过去的土地政策宣传和执法工作中，邹平县国土资源局根据本县的实际情况，从多个方面构建保障机制，加强耕地保护，在“做好土地宣传工作，促进和谐国土建设”的原则基础上，将土地宣传工作向纵深拓展，不断延伸宣传链条，采取四个“改变”，做足土地宣传这篇文章：一是改“只对土地政策宣传”为“宣传土地政策与提高队伍素质兼顾”；二是改“对点”为“点面兼顾”；三是改“注重对群众宣传”为“干群兼顾”；四是改“集中宣传”为“与日常宣传结合”。

邹平县从２００６年６月开始，在全县广泛开展了以“空心村”、砖瓦窑场和工矿废弃地治理为内容的“三项治理”活动，至目前全县累计整治７６７ｈｍ２土地，新增土地４１３ｈｍ２。

事实证明这四个“改变”是行之有效的。

就目前邹平县的具体情况，仍要重点抓好以下两个方面的工作：一是对社会的宣传。

不但土地管理部门要大力宣传，农业、水利、城建以及新闻宣传单位，也应加强这方面的宣传，在全县造就一种社会舆论氛围，形成全社会的一种共识。

二是对领导干部的宣传，特别是对县乡一级领导的宣传。

根据邹平县的实际情况，对基层国土资源管理人员和县乡一级领导开办各种形式的培训班、座谈会、讲座等，进行政策、法律法规、技术等方面的学习，增强其对土地开发整理、实现土地动态平衡重要性的认识，激发各级领导的时代感、紧迫感和责任感，从而认真抓好这方面的工作。

总之，面对新的形势，国土资源管理部门和基层管理工作者要立足在现有耕地外寻找出路，加快土地整理、土地复垦步伐，进一步增加补充耕地的数量，为经济快速发展的用地需求创造一个较为宽松的环境，从而更好地为经济建设这个中心服务。

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２．７其他因素混合培养基中不同微生物之间的相互作用是对细胞聚集和分泌ＭＢＦ起积极作用而这些菌种单独存在时都不能产生絮凝剂。

值得注意的是，遗传因素是影响微生物絮凝剂的产率的内在决定性因素。

３微生物絮凝剂絮凝特性的影响因素废水处理的程度取决于微生物絮凝剂的絮凝特性，而影响其絮凝特性的因素很多，只有掌握其规律才能更好地被利用。

３．１分子质量、分子结构与形状絮凝剂分子量大小对其絮凝效果的影响很大。

分子量越大絮凝活性越高，分子量小絮凝活性明显下降。

一般线性结构的大分子絮凝剂的絮凝效果较好，而交链或支链结构的分子结构，其絮凝效果就差［８］。

３．２投加剂量絮凝剂本身作为一个“聚电解质”，是在适当的浓度下降低胶体离子之间的静电斥力并在胶体之间发生吸附、架桥作用而絮凝沉降。

因此，投加剂量过多或过少，絮凝效果均会下降。

如ＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓｓｐＡ－９９分泌的絮凝剂的最佳投入量为２０ｍｇ／Ｌ，投入量增大至１００ｍｇ／Ｌ后无絮凝效果［６］。

每一种絮凝剂都有一个最佳投加剂量。

有研究表明，投加剂量的最佳值约是固体颗粒表面吸附大分子化合物达到１／２饱和时的吸附量，此时架桥几率最大。

３．３温度温度的影响与微生物絮凝剂的构成物质有关。

絮凝物质结构上含有蛋白质或肽链的絮凝剂一般都是热不稳定的，高温可使这些高分子物质空间结构改变，导致变性，从而使絮凝活性下降。

如Ｓ－１生产的含蛋白质的絮凝剂在１００℃下加热１ｓ后活性下降５０％［３］。

而由糖类构成的絮凝剂则是热稳定的，对温度不敏感，活性不随温度的改变而改变，或改变较少。

如肖琳等人所分离得到的微生物絮凝剂在１００℃经９０ｍｉｎ处理后对高岭土的去除率不变，其主要成分为酸性多糖。

３．４ｐＨ值ｐＨ值直接影响着絮凝剂大分子和胶体颗粒的表面电荷、带电状态及中和电荷的能力，从而影响着它们之间的靠近和吸附行为，所以微生物絮凝剂的活性随ｐＨ值的变化而变化。

在一定的ｐＨ值范围内，微生物絮凝剂表现出良好的絮凝活性。

如ＲＥＡ－１１在ｐＨ值３．０～６．０的条件下能保持８０％絮凝活性，但在强酸或强碱条件下，絮凝活性迅速下降［９］。

３．５金属离子适当浓度的金属离子可以促进微生物絮凝剂分子与悬浮颗粒以离子键结合，从而提高絮凝活性。

但其浓度不能过高，否则由于大量离子占据了絮凝剂分子的活性位置，使其与悬浮颗粒隔开而抑制絮凝。

不同的絮凝剂适合的离子种类有所差异。

阳离子的影响，特别是Ｃａ２＋促进作用的报道很多，研究者发现Ｃａ２＋能增加了悬浮颗粒对大分子的吸附量，保护絮凝剂不受降解酶影响。

也有报道认为盐的加入会降低絮凝活性。

目前研究较多的金属离子有Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋、Ｍｎ２＋、Ａｌ３＋、Ｆｅ３＋等。

４参考文献［１］ＴＡＫＡＧＩＨ．ＦｌｏｃｃｕｌａｎｔｓＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎｂｙＰｅａｃｉｌｏｍｙｃｅｓ．ｓｐＴａｘｏｎｏｍｉｃＳｔｕｄｉｅｓａｎｄＣｕｌｔｕｒｅＣｏｎｄｉｔｉｏｎｓｆｏｒＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎ［Ｊ］．Ａｇｒｉｃ．ｂｉｏｌ．ｃｈｅｍ，１９８５，４９（１１）：３１５１－３１５９．［２］张通，卢文玉，田春．絮凝剂产生菌培养基的研究［Ｊ］．应用与环境生物学报，２００３，９（１）：６７－７０．［３］王镇，王孔星，谢裕敏，等．几株絮凝剂产生菌的特性研究［Ｊ］．微生物学报，１９９５，３５（２）：１２１－１２９．［４］程金平，郑敏，张兰英，等．影响微生物絮凝剂产生的因素研究［Ｊ］．环境科学与技术，２００１，９５（３）：２８－３１．［５］白京生，王兰．利用固定化菌半连续生产微生物絮凝剂的研究［Ｊ］．微生物学杂志，２００６，２６（４）：１６－１９．［６］ＨＡＲＵＨＩＫＯＹＯＫＯＩ．Ｂｉｏｐｏｌｙｍｅｒｆｌｏｃｃｕｌａｎｔｓｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙａｎｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓｓｐ．［Ｊ］．Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，１９９８，１２（７）：５１１－５１４．［７］何宁，李寅，陆茂林．营养和环境条件对生物絮凝剂合成的影响［Ｊ］．应用与环境生物学报，２００１，７（５）：４８３－４８８．［８］陈宗琪．胶体化学［Ｍ］．北京：高等教育出版社，１９８４．［９］何宁，李寅，陈坚．蛋白聚糖类生物絮凝剂ＲＥＡ－１１发酵和絮凝条件［Ｊ］．过程工程学报，２００１，２（１）：６３－６６．工作研究３３１。