青霉菌BX1吸附剂的成本控制

青霉菌BX1吸附剂的成本控制

摘要：通过对青霉菌ｂｘ１吸附剂制备方式的研究，探讨了不同的培养基组成对青霉菌生长的影响，找出了合理的菌体培养方式，提高了青霉菌的转化率，降低了生产成本，改善了菌体的成球状态，实现了青霉菌bx1吸附剂的成本控制。

关键词：青霉菌ｂｘ１；培养方式；成本控制

ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｃｏｓｔｃｏｎｔｒｏｌｏｆｐ

ｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍｂｘ１ａｂｓｏｒｂｅｎｔ

ｇａｏａｉ－ｆａｎｇ１，２，ｚｈａｎｇｙｕ３，４，ｘｕｗｅｎ－ｇｕｏ３

（１．ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆｅｃｏｎｏｍｉｃｓ，ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ０５００３１，ｃｈｉｎａ；２．ｈｅｂｅｉｐｒｏｖｉｎｃｅｋｅｙｌａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆｓｕｓｔａｉｎｅｄｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｗａｔｅｒｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ０５００３１，ｃｈｉｎａ；３．ｂｅｉｊｉｎｇｉｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８１，ｃｈｉｎａ；４．ｃｈｉｎａｅｎｆｉｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，ｂｅｉｊｉｎｇ１０００３８，ｃｈｉｎａ）ａｂｓｔｒａｃｔ：ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｏｆｐｅ

ｎｉｃｉｌｌｉｕｍｂｘ１ａｂｓｏｒｂｅｎｔ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｕｌｔｕｒｅｍｅｄｉｕｍｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓｏｎｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍｇｒｏｗｔｈｈａｄｂｅｅｎｄｉｓｃｕｓｓｅｄ；ａｎｄｒｅａｓｏｎａｂｌｅｔｈａｌｌｕｓｔｒａｉｎｉｎｇ

ｍｅｔｈｏｄｓｗａｓｄｉｓｃｏｖｅｒｅｄ，ｔｈｅｃｏｓｔｃｏｎｔｒｏｌｏｆｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍｂｘ１ａｂｓｏｒｂｅｎｔｈａｄｂｅｅｎｒｅａｌｉｚｅｄｂｙｒａｉｓｉｎｇｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ＇ｓｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｒａｔｅ，ｒｅｄｕｃｉｎｇｔｈｅｃｏｓｔｏｆｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｉｍｐｒｏｖｉｎｇｂａｌｌｉｎｇｓｔａｔｕｓｏｆｔｈａｌｌｕｓ．

ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍｂｘ１；ｔｒａｉｎｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓ；ｃｏｓｔｃｏｎｔｒｏｌ

真菌用于染料脱色具有广谱性，对处理成分复杂的染料废水有很好的应用前景［１，２］。目前很多理论和实践已证明真菌可以有效脱除染料废水的色度［２－１０］。但是，利用微生物吸附剂大规模处理染料废水在实际应用中还不普遍，这主要有两方面的原因，一是真菌一般不能以染料作为惟一的碳源和能源正常生长，需要在废水中补充碳源或能源，这无形中增加了处理成本；二是真菌生物吸附技术还未成熟。目前孢子接种成球在小型反应器中已获得成功，但实际应用中大量获得孢子用于接种还相当困难，反应器中

的菌丝接种成球技术是微生物吸附剂处理染料废水工业化的关键

问题。因此，从微生物吸附剂制备的角度，探讨成本控制的有关问题，即利用菌体的生长过程，通过改变培养基的成分，即增加促进生长因子、采用不同的补料方式和改变碳源，提高青霉菌的转化率，降低生产成本，改善菌体的成球状态，以期为其工业化应用提供依据。

１材料与方法

１．１材料

１．１．１菌株ｂｘ１号菌，从受污土壤中筛选，经鉴定为草酸青霉菌（ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍｏｘａｌｉｃｕｍｃｕｒｒｉｅ＆ｔｈｏｍ）。

１．１．２基本培养基ｋｈ２ｐｏ４１．０ｇ；（ｎｈ４）２ｓｏ４１．０ｇ；ｍｇｓｏ４·７ｈ２ｏ０．５ｇ；葡萄糖１０．０ｇ；去离子水１０００ｍｌ；ｐｈ５．５±０．１。１．１．３化学药品和替代碳源乙醇、甲醇、丙酮，均为分析纯。黑曲霉，取自湖南某柠檬酸发酵副产物；马铃薯粉，马铃薯切片烘干研细过筛；甘薯粉，甘薯切片烘干研细过筛；玉米粉，市售；苹果粉，苹果切碎烘干碾细过筛。

１．２方法

１．２．１促进生长因子试验在原培养基中分别加入１％的乙醇、甲醇和丙酮（同时保留无促进生长因子的对照组），将孢子接种培养的菌丝球收获、漂洗、研碎，制成浊度为５５０～６００

度的菌丝悬液，再以４％的接种量接种于含５０ｍｌ上述培养基的１５０ｍｌ锥形瓶中，摇床培养（３０℃，１２０ｒ／ｍｉｎ）４ｄ后，离心收集菌体并用去离子水洗涤６次，置于烘箱中，在５０℃下烘至恒重，用电子天平测菌体干重。

１．２．２分批补料试验采用原培养基配方，暂不加入葡萄糖。每份培养基取４０ｍｌ，则各需葡萄糖４００ｍｇ，按３种方式投加：在培养前一次性投加；分３次投加，即培养前加入２００ｍｇ，随后每隔２４ｈ投加１００ｍｇ，直至４８ｈ全部加完；分４次投加，即培养前加入１００ｍｇ，随后每隔２４ｈ投加１００ｍｇ，直至７２ｈ全部加完。菌体接种、培养、收获、称重各步骤同上。

１．２．３替代碳源试验采用原培养基配方，不加葡萄糖，改用替代碳源。根据前期研究，确定投加量为每５０ｍｌ培养基投加１ｇ替代碳源。菌体接种、培养、收获、称重各步骤同上。２结果与分析

２．１促进生长因子对青霉菌ｂｘ１培养的影响

在培养基中加入少量的乙醇、甲醇、丙酮等常见易得的有机物，尝试寻找对青霉菌生长有促进作用的物质，结果见表１。由表１可知，乙醇对青霉菌的生长具有明显的促进作用，青霉菌干重是空白对照组的2倍多，菌体产率大大提高。在菌球形态方面，若菌球太大，营养物质与氧气的限制可能会导致菌球内部死亡或者内部变成厌氧菌，使得产量降低，且菌球表面积下降，吸附量降低；若菌球

太小，则含水量减少，菌丝缠绕紧密，造成传质阻力增加，同样影响处理效率。因此，控制菌球形态及球径大小是工业应用的前提。通过试验可知，经乙醇辅助生长的青霉菌长势旺盛，菌球大小均匀，球径适中，表面光滑。表明乙醇在促进青霉菌生长的同时，还有利于其成球。甲醇与丙酮对青霉菌生长均有一定的抑制作用。说明有些有机物会抑制青霉菌的生成，减少其产量；有些有机物则可以促进它的生长。

２．２分批补料对青霉菌ｂｘ１培养的影响

考查了葡萄糖３种不同的投加方式（一次性投加、分３次和４次投加）对菌体培养的影响，结果见表２。由表２可知，葡萄糖的不同投加方式对菌体的生长繁殖有影响。将４００ｍｇ葡萄糖分３次和４次投加，菌体产量与一次性投加所得的２３５．５ｍｇ相比，分别增加了约５％和３０％。这是由于一次性投加将微生物所需要的营养物质一次性加入培养基，营养物质过剩，微生物不能有效吸收利用，造成底物的浪费；分批添加则有利于提高营养物质的利用率，提高菌体产量，降低生产成本。此外，许多酶的合成受到代谢分解物的阻遏作用，快速被利用的碳源能阻遏酶的合成，而分批补料培养的技术优点是能够防止该现象的出现。向培养液中分批加入葡萄糖，足以阻止碳源浓度达不到分解物阻遏作用阈［１１］。可见，适当地改变投加方式，可使青霉菌对葡萄糖的吸收利用更为彻底，从而达到促进菌体生长，提高转化率，降低生产成本的目的。