微生物絮凝剂产生菌的筛选-鉴定及絮凝试验

微生物絮凝剂产生菌的筛选\鉴定及絮凝试验

摘要:从武汉市某印染厂活性污泥中分离出17株具有絮凝活性的菌株,复筛后得到1株较高絮凝活性菌,命名为fd20｡采用全自动细菌鉴定系统Vitck-32进行生化特征鉴定,初步鉴定该菌株为少动鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas paucimobilis)｡对该菌的絮凝条件进行了优化,结果表明,加入0.6mL的1%CaCl2或絮凝菌液投加量为0.1 mL时,该菌株对高岭土悬浊液的絮凝率可达93%以上｡

关键词:微生物絮凝剂;菌株;筛选;鉴定;絮凝优化

Screening, Identification and Preliminary Experiment of High-efficiency Bioflocculant-producing Bacteria

Abstract: 17 bioflocculant-producing bacteria were screened from activated sludge from outfall of a printing and dyeing mill. After rescreening, a strain(named fd20) with higher activity was obtained. Analyzed by the automated bacterial identification system, Vitck-32, this strain was identified as Sphingomonas Paucimobilis. The flocculation rate of this strain to kaolin suspension was above 93% when 0.6mL of 1% CaCl2 or 0.1mL bacilli was added in.

Key words: bioflocculant; bacteria; screening; identification; optimized flocculation

絮凝剂是一种广泛应用于水处理的助剂,可使水中不易沉淀的固体悬浮颗粒凝聚沉降｡目前应用的絮凝剂存在易产生二次污染､有毒害作用的缺点;天然生物高分子絮凝剂具有良好的絮凝沉淀性能,且安全､无毒､可生物降解,对生态环境不会产生危害,具有广阔的发展前景[1]｡国外微生物絮凝剂于20世纪90年代开始商业化[2];我国对生物絮凝剂的研究起始于20世纪90年代,目前多数研究处于菌种的筛选阶段[3]｡原材料价格高､絮凝剂产量低､研究水平低等是阻碍絮凝剂实现产品化的主要因素｡

本课题组从武汉市某印染厂排污口的活性污泥中分离出具有絮凝活性的微生物菌株,对其进行了生化鉴定和絮凝条件的优化研究,现将结果报告如下｡

1材料与方法

1.1材料

1.1.1菌种采集菌种来源于武汉市某印染厂排污口的活性污泥中｡

1.1.2菌种培养基筛选培养基(%):葡萄糖

2.00,KH2PO4 0.20,K2HPO4

0.20,(NH4)2SO4 0.02,NaCl 0.01,脲0.05,酵母膏0.05,MgSO4·7H2O 0.02,琼脂粉2.00｡发酵培养基(%):葡萄糖 2.00,KH2PO4 0.20,K2HPO4 0.20,(NH4)2SO4

0.02,NaCl 0.01,脲0.05,酵母膏0.05,MgSO4·7H2O 0.02｡

1.1.3主要试剂及仪器高岭土､氯化钙､摇床､恒温培养箱､Vitek-32全自动细菌鉴定系统｡

1.2方法

1.2.1絮凝检测方法高岭土悬浊液:4 g高岭土溶于1 000 mL去离子水中,快速搅拌5 min,备用｡助凝剂:1g CaCl2溶于100 mL去离子水中得到1%的CaCl2溶液｡取一支洁净试管,加入10 mL高岭土溶液､0.6 mL CaCl2溶液､0.5 mL的菌液,另

取一试管加入相同体积的空白培养基､10 mL高岭土溶液､0.6mL CaCl2溶液,用塞子塞好｡将试管上下快速颠倒10次,再慢速颠倒10次,静置3 min｡取上述静置后的上清液进行吸光度测定(波长550 nm),以空白培养基为对照｡

絮凝活性用絮凝率来表示,絮凝率(%)=(A-B)/A×100%;式中,A为对照上清液在550 nm处的光密度值;B为絮凝处理后的上清液在550 nm处的光密度值[4]｡

1.2.2絮凝剂产生菌的分离将污泥样品稀释,取10-1､10-2､10-3､10-4､10-5共5个浓度梯度,置于恒温箱37℃下培养48 h,选取菌落分布均匀的平板进一步划线分离,于37℃恒温箱培养48 h｡

1.2.3菌株的初筛将分离得到的单菌落接种到装有100 mL发酵培养基的250 mL三角瓶中,37℃,100 r/min恒温振荡培养48 h后测絮凝率｡

1.2.4菌株的复筛将初筛得到的具有絮凝活性的菌株接种到装有100 mL发酵培养基的250 mL三角瓶中,每株接3瓶,37℃,100 r/min恒温振荡培养48 h后测絮凝活性｡

1.3菌株稳定性的检测

菌株复筛后,选择絮凝率最高的菌株进行活化传代培养,转接5代,测每代菌株的絮凝活性｡

1.4菌种的鉴定

将目的菌株平皿划线活化24 h后,观察单菌落形态,镜检后进行革兰氏染色､接触酶试验｡挑取单菌落,用全自动细菌鉴定系统Vitek-32进行生化鉴定｡

1.5絮凝条件的优化研究

1.5.1不同CaCl2浓度的助凝效果比较按上述絮凝检测方法,在6个试管中分别加入0､0.2､0.4､0.6､0.8､1.0mL的1%的CaCl2溶液,计算絮凝率｡

1.5.2絮凝菌液投加量对絮凝率的影响按上述絮凝检测方法,在6个试管中分别加入0､0.05､0.10､0.15､0.20､0.25 mL的菌液,计算絮凝率｡

2结果与分析

2.1菌株初筛结果

从200余个单菌落中,筛选得到17株具有絮凝活性的细菌,编号后保藏菌株｡由表1可知,fd17､fd19､fd20､fd21､fd23､fd28､fd29､fd37､fd38､fd42､fd43､fd46等12株菌株的絮凝率均超过10%,絮凝效果较好,作为复筛备用菌株｡

2.2菌株的复筛及稳定性考察结果

将表1中的12株菌株每株接种3瓶进行复筛,有5株仍具有絮凝活性(表2),选取絮凝率最高的菌株fd20,转接5代,考察其产絮凝菌液的稳定性｡由图1可知,fd20传代5代后仍能保持原代62.6%的絮凝产量,表明该菌株絮凝效果较为稳定｡

2.3菌种鉴定结果

2.3.1fd20菌株的细菌学试验fd20活化1d后,镜检细胞呈杆状,氧化酶试验阴性,革兰氏染色阴性(图2);菌落呈淡黄色､干燥､突起,边缘不整齐(图3)｡

2.3.2菌株生化鉴定利用微生物鉴定系统Vitek-32的革兰氏阴性菌鉴定卡(GNI)对fd20进行鉴定,结果见表3｡由表3可知,fd20可利用葡萄糖､七叶树苷､枸橼酸盐等;不能利用尿素､丙二酸盐､苯丙氨酸等;精氨酸､赖氨酸､鸟氨酸等试验阴性;初步鉴定该菌为少动鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas paucimobilis)｡

2.4絮凝条件的优化研究结果

2.4.1不同CaCl2浓度的助凝效果由图4可知,该菌株在加入0.6 mL的1% CaCl2时的絮凝效果最好,达9

3.6%｡

2.4.2絮凝菌液投加量对絮凝率的影响由图5可见,絮凝菌液投加量为0.10 mL 时的絮凝效果最佳,达9

3.0%｡

由fd20的絮凝条件的优化研究结果可知,加入0.6 mL的1%CaCl2或絮凝菌液投加量为0.10 mL时,对4 g/L的高岭土悬浊液的絮凝效果最佳,可达93%以上｡与初筛和复筛结果相比较,优化后絮凝率有大幅度的提高｡

3结论