第二篇第6章 微生物学新技术在环境工程中应用
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第六章
微生物学新技术在环境工程 中的应用
遗传诱变育种 基因工程 微生物学新技术
微生物制剂 酶工程
生物表面活性剂
第一节 固定化酶和固定化微生物在 环境工程中的应用
酶是由细胞产生的能够催化生物化学反应的活性物质。 酶在微生物细胞内能够发挥作用，将它提取出在体外也能发 挥作用。酶制剂广泛应用于食品加工、发酵工业、印染退浆、 生丝脱胶、制革、化妆品、污废水生物处理、废气生物净化 等。
固定化技术 Ⅳ
逆胶束酶反应系统： 表面活性剂的两性分子在 有机溶剂中自发形成聚集体，
表面活性剂
缓冲液
其亲水性一端连接成逆胶束的
极性核，水分子插入核中，其 疏水性的一端进入主体有机溶 剂中，酶分子溶于逆胶束中， 组成逆胶束酶系统。
逆胶束酶反应系统
酶
第二节 微生物细胞外多聚物的开发与应用
微生物的胞外多聚物（Extracellular polymers, ECP）是微生
Bacillus mucilaginosus
MBFA9 REA-11
多聚糖
糖醛酸(19.1%)、中性糖(47.4%)、氨基 糖(2.7%)
由半乳糖醛酸作为结构单元，同时含有 微量的蛋白质。 由蛋白质(40.3%)和多聚糖(56.5%)组成， 其中多聚糖是由葡萄糖、甘露糖、葡萄 糖醛酸以5:4:1的比例组成。 由葡萄糖、果糖、甘露糖、半乳糖以摩 尔比为12.1:5.7:3.1:1 的比例组成。 由葡萄糖、甘露糖和葡萄糖醛酸组成,其 比例约为5∶3∶1
从环境中可以筛选的菌种有：①降解有毒、有害有机污染物
的微生物：食酚菌，分解氰化物、苯系化合物、萘、菲、蒽、沥
青等的微生物；②适应极端环境的微生物，如嗜热菌、嗜冷菌、
嗜酸菌、嗜碱菌、嗜盐菌、耐压菌；③降解农药的微生物；④分 解难降解污染物（如废塑料、尼龙）的微生物；⑤除臭菌。
菌种筛选的步骤
采集样品，然后用稀释平板法分离出单个菌落，进行几次平板
①生物膜挂膜；
②废水活性污泥法处理过程的添加剂，初沉池、曝气池的投加，
提高废水处理效率； ③有机固体废弃物堆肥的菌种和添加剂，加速堆肥腐熟； ④家庭便池、公厕的除臭剂； ⑤家禽粪便处理的菌种；
⑥污染严重的河道生物修复，疏浚河道底泥；
⑦降解和清除海面浮油和炼油厂的废弃物； ⑧土地生物修复和河床底泥的生物修复。
微生物絮凝剂
NOC-1
絮凝剂产生菌
R. Erythropolis S-1 Asp. sp. JS-42 Asp. Sojae AJ 7002 Alcaligenes latus B-16
应用范围
微生物细胞、活性污泥、泥浆水、河底沉 积物、煤灰水、活性炭粉水等 微生物细胞、纤维素粉、硅胶、活性炭、 氧化铝、河底污泥等 啤酒酵母、活性污泥
划线纯化菌种，再将纯化的菌种接入斜面保存；进行菌种性能测定。
取性能良好的菌种接斜面，于４℃冰箱保存。或真空冷冻干燥保存。 制取微生物制剂时，根据废水、废物和废气的化学组分与需要 量，合理搭配多种菌种。经扩大培养后用板框压滤，干燥，制成干 活菌制剂。或制成浆状活菌制剂或液体活菌制剂。
微生物制剂的用途
的两亲化合物。生物表面活性剂分子中具有脂肪烃链构成的非极性疏
水基和有极性的亲水基，如磷酸根或多羟基基团。可以改变两相界面 的物理性质，降低表面张力。生物乳化剂不能显著降低两相表面张力， 但对油——水界面有很强的亲和力，能够吸附在分散的油滴表面，防 止油滴聚集，从而使乳状液稳定。
生物表面活性剂和生物乳化剂的分类
4磷脂
5聚合物 6细胞表面本身
磷脂酰乙醇胺
脂杂多糖、脂多糖 复合物、蛋白质— 多糖复合物 生物破乳剂 肽脂
红球菌属、硫杆菌属
不动杆菌属、地霉属 诺卡氏菌属、红球菌属 不动杆菌属
二
微生物自身絮凝和沉淀作用
根据单一菌种微生物 (纯种)细胞表面的解离层 (胞外多聚物 )
性质不同可以划分为两类，即疏水性的 R 型 ( 菌落为粗糙型 ) 和亲
C-62
猪粪尿废水、红豆加工厂废水等
土壤 活性污泥 湖水 菌制剂
稀释平板法
30℃培养24h
接种
琼脂培养基平板
菌落
斜面培养基 接 种
培养液 静置后测定上清 液的吸光值，与 空白相对比，可 得出絮凝率
搅拌后静置
30℃摇床培养72h
高岭土悬浮液絮凝 絮凝微生物的筛选过程
液体培养基
第三节 优势菌种与生物制剂的开发与应用
2 表面活性剂提取法
3 丁醇提取法
三 酶的纯化
（一）浓缩 葡聚糖凝胶—分子筛浓缩法、聚乙二糖浓缩法、超滤膜浓缩法、盐析 或乙醇沉淀后分离。 （二）去杂质 pH沉淀法、利用蛋白质热变性的温度差异、蛋白沉淀剂法。 （三）纯化 盐析法、有机溶剂沉淀法、层析法。 （四）结晶
当酶达到一定纯度后，在适当的温度下、 pH 下，逐渐加入 (NH4)2SO4
分类 1糖脂 产物类型 海藻糖脂 生产菌 节杆菌属、分枝菌属、诺卡氏菌属、 棒杆菌属、红球菌属
鼠李糖
槐糖脂 2中性脂/脂肪酸 3含氨基酸类脂 甘油酸、脂肪酸、 脂肪醇、蜡
假单胞菌属
Torulopsis 不动杆菌属、梭菌属
芽孢杆菌属、诺卡氏菌属、棒杆菌属、 脂蛋白、脂肽、脂 链霉菌属、分枝菌属、假单胞菌属、 氨基酸 葡糖杆菌属
一
（一）干燥粗酶制剂
酶制剂剂型
将培养液除菌（或不除菌）后与淀粉等惰性填料混合、烦躁制成粗酶。 （二）稀液体酶制剂 将培养液过滤除去菌体杂质后直接加入稳定剂和防腐剂。 （三）浓液体酶制剂 将培养液过滤除去菌体杂质后浓缩，加入稳定剂和防腐剂。 （四）结晶酶 将酶浓缩、去杂质、纯化后在适当的温度、pH下加入铵盐或有机溶剂使其 析出结晶。 （五）固定化酶 将酶和酶菌体固定在载体上，制成不溶于水的固态酶，可以较长时间使用。
是亲水性还是疏水性，取决于两者的比例和它们的表面电荷。从 而导致活性污泥的吸附能力、活性污泥与水之间的表面张力的不 同，进而影响活性污泥对废水中成分的吸附力和废水的处理效果。
三 微生物絮凝剂和沉淀剂的开发与应用
无机低分子絮凝剂 无机阳离子絮凝剂：AlCl3.6H2O； 无机絮凝剂 Al2(SO4)3； FeCl3等。 无机阴离子絮凝剂：CaO 无机高分子絮凝剂：PAS、PAC、PFC、PFS 化学合成类高分子絮凝剂 阳离子型：PAM 阴离子型：聚丙烯酸钠 非离子型：聚乙烯醇 天然类高分子絮凝剂：壳聚糖、藻酸钠、几丁 质、纤维素、 淀粉、环糊精、微生物絮凝剂
水性的S型(菌落为光滑型)。凡具有R型解离层的微生物表现疏水
性而自身发生絮凝、聚集而沉降，可将R型细菌应用于废水处理 中。具有 S型解离层的微生物表现出亲水性，均匀分散于水中， 不易絮凝和沉降。
活性污泥中的微生物可能全由 R 型细菌组成，也可能有R型细
菌和S型细菌共同组成，或者全部由S型细菌组成，这种活性污泥
溶液，酶可以慢慢析出结晶，也可以加入某些有机溶剂析出结晶。
四 固定化酶和固定化微生物
１.固定化酶：从筛选、培育获得的优良菌体中提取活性极高的酶，再用
包埋法（或交联法、载体结合法、逆胶束酶反应系统）等方法将酶固 定在载体上，制成不溶于水的固态酶，即固定化酶。 ２.固定化微生物：用固定酶的方法将酶活力强的微生物固定在载体上， 即成固定化微生物。微生物本身是多酶体系的固定化载体，将整个细 胞固定化更有利于保持原有活性。有死细胞固定化和生长细胞固定化 两种。 ３.固定化酶和固定化微生物特性：性能稳定、降解有机物性能强、耐
常见微生物絮凝剂的物质属性、组成和相对分子质量
絮凝剂产生菌 Bacillus haloalkalophilic sp. I450 絮凝剂 物质属性 絮凝剂的组成 中性糖(52.4%)、糖醛酸(17.2%)和氨基 糖(2.4%)，中性糖包括半乳糖、果糖、 葡萄糖、棉子糖 分子量
酸性多聚糖
2.2×106
二
（一）预处理
酶的提取
①胞外酶：将液体培养液过滤或离心除去菌体，所得的清夜即粗酶液。如果是 固态发酵，用水或缓冲液浸泡，在离心或过滤除去菌体和杂质后得到粗酶液。 ②胞内酶：破碎细胞壁和质膜，制成无细胞提取液。 （二）酶的提取 由于不同的酶的等电点、pH、温度稳定性等性质不同，提取方法也不同。 1 水溶液 提取法
钢厂废水除浊、造纸厂废水脱色、油浊液 除油等
微生物细胞、红血细胞、活性污泥、纤维 素粉、活性炭、硅藻土、氧化铝等 果汁、血细胞悬液、菌悬液、泥浆水、屠 宰废水、碳素墨水、染料废水的脱色等 染料脱色
PF101
Paecilomyces sp. -1
MF-3 NAT
Sporolactobacillus GC3
物在一定的环境条件下，在其代谢过程中分泌的、包围在微生物细
胞壁外的多聚化合物。包括荚膜、粘液层及其他表面物质。这些多
聚物其成分为脂、脂肽、多糖脂、中性类脂衍生物等。 微生物细胞外多聚物可用作表面活性剂、絮凝剂或助凝剂、沉 淀剂。
一 生物表面活性剂和生物乳化剂的开发与应用
生物表面活性剂和生物乳化剂是具有亲水基和疏水基结构于一体
毒、抗杂菌、耐冲击负荷。
固定化酶
水溶性酶 水不溶性载体 载体结合 固定化技术 交联法
水不溶性 （固定化酶）
包埋法
逆胶束酶
固定化技术 Ⅰ
载体结合法：
以共价结合、离子结合
和物理吸附等将酶固定在非 水溶性载体上。载体有葡聚 不 溶 性 载 体
酶
糖、活性炭、胶原、琼脂糖
、多孔玻璃珠、高岭土、硅 胶、氧化铝、羧甲基纤维素 等。
本章授课内容到此结束 欢迎大家提出宝贵意见
湖南大学环境科学与工程学院 E-mail: yzh@hnu.cn
放线菌、霉菌及酵母菌，乃至原生动物的一些种类细胞表面的 胞外多聚物有絮凝作用。可以将有絮凝作用的微生物经扩大制成的
微生物制剂直接用作絮凝剂，或者从具有絮凝作用的菌株提取其表
面的有效絮凝成分做成制剂用作絮凝剂。
提取微生物细胞外多聚物制取絮凝剂的方法有高速离心超声波
和均化处理；酸水解、有机溶剂析出。提取步骤为：微生物浓缩和 洗涤、剥取ECP、有机溶剂析出 、富集和纯化。
载体结合法
固定化技术 Ⅱ
交联法：
将酶与两个以上的官能 团的试剂反应形成共价键的
固定方法。交联剂有：戊二
醛、双重氮联苯胺和六甲撑 二异氰酸酯。
交联法
固定化技术 Ⅲ
包埋法（微胶囊型）
包埋法（格子型）
包埋法： 将酶包埋在凝胶微小格子（格子型）中，或将酶包裹在半透性的 聚合物膜内（微胶囊型）的固定方法。格子型的包埋材料有聚丙烯酰 胺、聚乙烯醇、琼脂、硅胶等。微胶囊型的包埋材料有尼龙、乙基纤 维素和硝酸纤维素。
2.6×106 1×105
Corynebacterium glutamicum
糖蛋白
Nannocystis sp. NU-2
糖蛋白 酸性多聚糖
Bacillus firmus Sorangium cellulosum NUST06 Bacillus licheniformis Bacillus megaterium A25 BP 25 SC06
有机絮凝剂
三 微生物絮凝剂
微生物絮凝剂是一类由微生物在生长过程中产生的可使水体中
不易降解的固体悬浮颗粒、菌体细胞及胶体粒子等凝集、沉淀的特
殊高分子聚合物。微生物的絮凝作用最先由法国的 Louis Pasteur 在1876年研究酵母菌时发现的。 微生物絮凝剂的优点： (1)适应范围广，具有很好的除浊脱色作用，沉降效率高。 (2)可降解，其降解产物对环境无毒无害，不会产生二次污染， 是一种高效安全的絮凝剂。 (3)能够产生絮凝剂的微生物种类多，生长快，易于采取生 物 工程的手段实现产业化生产。
2×106
谷氨酸聚合物 多糖类物质
聚谷氨酸（PGA） 含葡萄糖和甘露糖两种单糖，其摩尔比 为4∶1， 连接键型包括α-1,6糖苷键和 α-1,3糖苷键
பைடு நூலகம்
2×106 1×106
在活性部 位吸附
架 桥 吸 附
微生物絮凝剂
胶体颗粒
单个絮凝剂分子与 胶体颗粒的结合物
絮凝体
微生物絮凝剂的吸附架桥絮凝的示意图
部分微生物絮凝剂的主要应用领域
微生物学新技术在环境工程 中的应用
遗传诱变育种 基因工程 微生物学新技术
微生物制剂 酶工程
生物表面活性剂
第一节 固定化酶和固定化微生物在 环境工程中的应用
酶是由细胞产生的能够催化生物化学反应的活性物质。 酶在微生物细胞内能够发挥作用，将它提取出在体外也能发 挥作用。酶制剂广泛应用于食品加工、发酵工业、印染退浆、 生丝脱胶、制革、化妆品、污废水生物处理、废气生物净化 等。
固定化技术 Ⅳ
逆胶束酶反应系统： 表面活性剂的两性分子在 有机溶剂中自发形成聚集体，
表面活性剂
缓冲液
其亲水性一端连接成逆胶束的
极性核，水分子插入核中，其 疏水性的一端进入主体有机溶 剂中，酶分子溶于逆胶束中， 组成逆胶束酶系统。
逆胶束酶反应系统
酶
第二节 微生物细胞外多聚物的开发与应用
微生物的胞外多聚物（Extracellular polymers, ECP）是微生
Bacillus mucilaginosus
MBFA9 REA-11
多聚糖
糖醛酸(19.1%)、中性糖(47.4%)、氨基 糖(2.7%)
由半乳糖醛酸作为结构单元，同时含有 微量的蛋白质。 由蛋白质(40.3%)和多聚糖(56.5%)组成， 其中多聚糖是由葡萄糖、甘露糖、葡萄 糖醛酸以5:4:1的比例组成。 由葡萄糖、果糖、甘露糖、半乳糖以摩 尔比为12.1:5.7:3.1:1 的比例组成。 由葡萄糖、甘露糖和葡萄糖醛酸组成,其 比例约为5∶3∶1
从环境中可以筛选的菌种有：①降解有毒、有害有机污染物
的微生物：食酚菌，分解氰化物、苯系化合物、萘、菲、蒽、沥
青等的微生物；②适应极端环境的微生物，如嗜热菌、嗜冷菌、
嗜酸菌、嗜碱菌、嗜盐菌、耐压菌；③降解农药的微生物；④分 解难降解污染物（如废塑料、尼龙）的微生物；⑤除臭菌。
菌种筛选的步骤
采集样品，然后用稀释平板法分离出单个菌落，进行几次平板
①生物膜挂膜；
②废水活性污泥法处理过程的添加剂，初沉池、曝气池的投加，
提高废水处理效率； ③有机固体废弃物堆肥的菌种和添加剂，加速堆肥腐熟； ④家庭便池、公厕的除臭剂； ⑤家禽粪便处理的菌种；
⑥污染严重的河道生物修复，疏浚河道底泥；
⑦降解和清除海面浮油和炼油厂的废弃物； ⑧土地生物修复和河床底泥的生物修复。
微生物絮凝剂
NOC-1
絮凝剂产生菌
R. Erythropolis S-1 Asp. sp. JS-42 Asp. Sojae AJ 7002 Alcaligenes latus B-16
应用范围
微生物细胞、活性污泥、泥浆水、河底沉 积物、煤灰水、活性炭粉水等 微生物细胞、纤维素粉、硅胶、活性炭、 氧化铝、河底污泥等 啤酒酵母、活性污泥
划线纯化菌种，再将纯化的菌种接入斜面保存；进行菌种性能测定。
取性能良好的菌种接斜面，于４℃冰箱保存。或真空冷冻干燥保存。 制取微生物制剂时，根据废水、废物和废气的化学组分与需要 量，合理搭配多种菌种。经扩大培养后用板框压滤，干燥，制成干 活菌制剂。或制成浆状活菌制剂或液体活菌制剂。
微生物制剂的用途
的两亲化合物。生物表面活性剂分子中具有脂肪烃链构成的非极性疏
水基和有极性的亲水基，如磷酸根或多羟基基团。可以改变两相界面 的物理性质，降低表面张力。生物乳化剂不能显著降低两相表面张力， 但对油——水界面有很强的亲和力，能够吸附在分散的油滴表面，防 止油滴聚集，从而使乳状液稳定。
生物表面活性剂和生物乳化剂的分类
4磷脂
5聚合物 6细胞表面本身
磷脂酰乙醇胺
脂杂多糖、脂多糖 复合物、蛋白质— 多糖复合物 生物破乳剂 肽脂
红球菌属、硫杆菌属
不动杆菌属、地霉属 诺卡氏菌属、红球菌属 不动杆菌属
二
微生物自身絮凝和沉淀作用
根据单一菌种微生物 (纯种)细胞表面的解离层 (胞外多聚物 )
性质不同可以划分为两类，即疏水性的 R 型 ( 菌落为粗糙型 ) 和亲
C-62
猪粪尿废水、红豆加工厂废水等
土壤 活性污泥 湖水 菌制剂
稀释平板法
30℃培养24h
接种
琼脂培养基平板
菌落
斜面培养基 接 种
培养液 静置后测定上清 液的吸光值，与 空白相对比，可 得出絮凝率
搅拌后静置
30℃摇床培养72h
高岭土悬浮液絮凝 絮凝微生物的筛选过程
液体培养基
第三节 优势菌种与生物制剂的开发与应用
2 表面活性剂提取法
3 丁醇提取法
三 酶的纯化
（一）浓缩 葡聚糖凝胶—分子筛浓缩法、聚乙二糖浓缩法、超滤膜浓缩法、盐析 或乙醇沉淀后分离。 （二）去杂质 pH沉淀法、利用蛋白质热变性的温度差异、蛋白沉淀剂法。 （三）纯化 盐析法、有机溶剂沉淀法、层析法。 （四）结晶
当酶达到一定纯度后，在适当的温度下、 pH 下，逐渐加入 (NH4)2SO4
分类 1糖脂 产物类型 海藻糖脂 生产菌 节杆菌属、分枝菌属、诺卡氏菌属、 棒杆菌属、红球菌属
鼠李糖
槐糖脂 2中性脂/脂肪酸 3含氨基酸类脂 甘油酸、脂肪酸、 脂肪醇、蜡
假单胞菌属
Torulopsis 不动杆菌属、梭菌属
芽孢杆菌属、诺卡氏菌属、棒杆菌属、 脂蛋白、脂肽、脂 链霉菌属、分枝菌属、假单胞菌属、 氨基酸 葡糖杆菌属
一
（一）干燥粗酶制剂
酶制剂剂型
将培养液除菌（或不除菌）后与淀粉等惰性填料混合、烦躁制成粗酶。 （二）稀液体酶制剂 将培养液过滤除去菌体杂质后直接加入稳定剂和防腐剂。 （三）浓液体酶制剂 将培养液过滤除去菌体杂质后浓缩，加入稳定剂和防腐剂。 （四）结晶酶 将酶浓缩、去杂质、纯化后在适当的温度、pH下加入铵盐或有机溶剂使其 析出结晶。 （五）固定化酶 将酶和酶菌体固定在载体上，制成不溶于水的固态酶，可以较长时间使用。
是亲水性还是疏水性，取决于两者的比例和它们的表面电荷。从 而导致活性污泥的吸附能力、活性污泥与水之间的表面张力的不 同，进而影响活性污泥对废水中成分的吸附力和废水的处理效果。
三 微生物絮凝剂和沉淀剂的开发与应用
无机低分子絮凝剂 无机阳离子絮凝剂：AlCl3.6H2O； 无机絮凝剂 Al2(SO4)3； FeCl3等。 无机阴离子絮凝剂：CaO 无机高分子絮凝剂：PAS、PAC、PFC、PFS 化学合成类高分子絮凝剂 阳离子型：PAM 阴离子型：聚丙烯酸钠 非离子型：聚乙烯醇 天然类高分子絮凝剂：壳聚糖、藻酸钠、几丁 质、纤维素、 淀粉、环糊精、微生物絮凝剂
水性的S型(菌落为光滑型)。凡具有R型解离层的微生物表现疏水
性而自身发生絮凝、聚集而沉降，可将R型细菌应用于废水处理 中。具有 S型解离层的微生物表现出亲水性，均匀分散于水中， 不易絮凝和沉降。
活性污泥中的微生物可能全由 R 型细菌组成，也可能有R型细
菌和S型细菌共同组成，或者全部由S型细菌组成，这种活性污泥
溶液，酶可以慢慢析出结晶，也可以加入某些有机溶剂析出结晶。
四 固定化酶和固定化微生物
１.固定化酶：从筛选、培育获得的优良菌体中提取活性极高的酶，再用
包埋法（或交联法、载体结合法、逆胶束酶反应系统）等方法将酶固 定在载体上，制成不溶于水的固态酶，即固定化酶。 ２.固定化微生物：用固定酶的方法将酶活力强的微生物固定在载体上， 即成固定化微生物。微生物本身是多酶体系的固定化载体，将整个细 胞固定化更有利于保持原有活性。有死细胞固定化和生长细胞固定化 两种。 ３.固定化酶和固定化微生物特性：性能稳定、降解有机物性能强、耐
常见微生物絮凝剂的物质属性、组成和相对分子质量
絮凝剂产生菌 Bacillus haloalkalophilic sp. I450 絮凝剂 物质属性 絮凝剂的组成 中性糖(52.4%)、糖醛酸(17.2%)和氨基 糖(2.4%)，中性糖包括半乳糖、果糖、 葡萄糖、棉子糖 分子量
酸性多聚糖
2.2×106
二
（一）预处理
酶的提取
①胞外酶：将液体培养液过滤或离心除去菌体，所得的清夜即粗酶液。如果是 固态发酵，用水或缓冲液浸泡，在离心或过滤除去菌体和杂质后得到粗酶液。 ②胞内酶：破碎细胞壁和质膜，制成无细胞提取液。 （二）酶的提取 由于不同的酶的等电点、pH、温度稳定性等性质不同，提取方法也不同。 1 水溶液 提取法
钢厂废水除浊、造纸厂废水脱色、油浊液 除油等
微生物细胞、红血细胞、活性污泥、纤维 素粉、活性炭、硅藻土、氧化铝等 果汁、血细胞悬液、菌悬液、泥浆水、屠 宰废水、碳素墨水、染料废水的脱色等 染料脱色
PF101
Paecilomyces sp. -1
MF-3 NAT
Sporolactobacillus GC3
物在一定的环境条件下，在其代谢过程中分泌的、包围在微生物细
胞壁外的多聚化合物。包括荚膜、粘液层及其他表面物质。这些多
聚物其成分为脂、脂肽、多糖脂、中性类脂衍生物等。 微生物细胞外多聚物可用作表面活性剂、絮凝剂或助凝剂、沉 淀剂。
一 生物表面活性剂和生物乳化剂的开发与应用
生物表面活性剂和生物乳化剂是具有亲水基和疏水基结构于一体
毒、抗杂菌、耐冲击负荷。
固定化酶
水溶性酶 水不溶性载体 载体结合 固定化技术 交联法
水不溶性 （固定化酶）
包埋法
逆胶束酶
固定化技术 Ⅰ
载体结合法：
以共价结合、离子结合
和物理吸附等将酶固定在非 水溶性载体上。载体有葡聚 不 溶 性 载 体
酶
糖、活性炭、胶原、琼脂糖
、多孔玻璃珠、高岭土、硅 胶、氧化铝、羧甲基纤维素 等。
本章授课内容到此结束 欢迎大家提出宝贵意见
湖南大学环境科学与工程学院 E-mail: yzh@hnu.cn
放线菌、霉菌及酵母菌，乃至原生动物的一些种类细胞表面的 胞外多聚物有絮凝作用。可以将有絮凝作用的微生物经扩大制成的
微生物制剂直接用作絮凝剂，或者从具有絮凝作用的菌株提取其表
面的有效絮凝成分做成制剂用作絮凝剂。
提取微生物细胞外多聚物制取絮凝剂的方法有高速离心超声波
和均化处理；酸水解、有机溶剂析出。提取步骤为：微生物浓缩和 洗涤、剥取ECP、有机溶剂析出 、富集和纯化。
载体结合法
固定化技术 Ⅱ
交联法：
将酶与两个以上的官能 团的试剂反应形成共价键的
固定方法。交联剂有：戊二
醛、双重氮联苯胺和六甲撑 二异氰酸酯。
交联法
固定化技术 Ⅲ
包埋法（微胶囊型）
包埋法（格子型）
包埋法： 将酶包埋在凝胶微小格子（格子型）中，或将酶包裹在半透性的 聚合物膜内（微胶囊型）的固定方法。格子型的包埋材料有聚丙烯酰 胺、聚乙烯醇、琼脂、硅胶等。微胶囊型的包埋材料有尼龙、乙基纤 维素和硝酸纤维素。
2.6×106 1×105
Corynebacterium glutamicum
糖蛋白
Nannocystis sp. NU-2
糖蛋白 酸性多聚糖
Bacillus firmus Sorangium cellulosum NUST06 Bacillus licheniformis Bacillus megaterium A25 BP 25 SC06
有机絮凝剂
三 微生物絮凝剂
微生物絮凝剂是一类由微生物在生长过程中产生的可使水体中
不易降解的固体悬浮颗粒、菌体细胞及胶体粒子等凝集、沉淀的特
殊高分子聚合物。微生物的絮凝作用最先由法国的 Louis Pasteur 在1876年研究酵母菌时发现的。 微生物絮凝剂的优点： (1)适应范围广，具有很好的除浊脱色作用，沉降效率高。 (2)可降解，其降解产物对环境无毒无害，不会产生二次污染， 是一种高效安全的絮凝剂。 (3)能够产生絮凝剂的微生物种类多，生长快，易于采取生 物 工程的手段实现产业化生产。
2×106
谷氨酸聚合物 多糖类物质
聚谷氨酸（PGA） 含葡萄糖和甘露糖两种单糖，其摩尔比 为4∶1， 连接键型包括α-1,6糖苷键和 α-1,3糖苷键
பைடு நூலகம்
2×106 1×106
在活性部 位吸附
架 桥 吸 附
微生物絮凝剂
胶体颗粒
单个絮凝剂分子与 胶体颗粒的结合物
絮凝体
微生物絮凝剂的吸附架桥絮凝的示意图
部分微生物絮凝剂的主要应用领域