絮凝剂

关于节杆菌属产生物絮凝剂的研究

摘要：用于研究的可产生物絮凝剂的细菌是从南非开普省东部的一条河流中分离得到的，通过鉴定，它的16S rRNA基因核苷酸序列和节杆菌属的有91%的相似度，和节杆菌属一样，这个核苷酸序列都储存在基因库中。当在有氧的环境下生长成一种产品中间物时，细菌产生了一种胞外生物絮凝剂，产品中间包含葡萄糖，葡萄糖作为唯一的碳源，并且初始PH为7.0。我们调查研究了碳源，氮源，金属离子源以及初始PH对絮凝活性的影响。当乳糖和尿素分别作为唯一的碳源和氮源来源时，这类细菌能产最佳生物絮凝剂，此时絮凝活性分别为75.4%，83.4%。另外，当中间物的初始PH值为7.0时，这类细菌也能产最佳的生物絮凝剂，此时絮凝活性为84%；当Mg2+作为阳离子来源时，絮凝活性为77%。构成分析表明这种生物絮凝剂主要是一类由大约56%的蛋白质和25%的总碳水化合物组成的糖蛋白。

关键词：节杆菌属淡水生物絮凝剂

1介绍

目前，有机和无机絮凝剂都被广泛地用于多孔胶体材料的沉降，因此被应用在很多的工业领域中，比如纯净水的净化，废水处理，食品工业，清淤疏浚，发酵进程。尽管它们对人类和环境有害，各种各样的化学合成的絮凝剂（例如铝盐，聚丙烯酰胺衍生品）常常被用于

这些过程中，因为这种方法合成的絮凝剂，成本低，效率高。为了避免无机和合成的絮凝剂给环境和健康带来的问题，在最近几年，由微生物产生的絮凝剂已经吸引了大量的科学与技术的关注，生物絮凝剂的工业潜力长期以来已经被公认，因为它们的无害化，生物降解能力，降解的中间产物无次级污染。大多数由不同微生物产生的生物絮凝剂通常是高分子聚合物，比如多糖，蛋白质，糖蛋白，核酸。尽管许多微生物已经通过产生物絮凝剂能力的筛选，但到目前为止，很少的一部分已经实现大规模的商业生产。高成本，低产量似乎已经成为了发展科学和商业应用的生物絮凝剂研究进程的主要阻碍因素。然而，为了减少成本和优化培菌条件，像批量生产的策略已经被采用。

目前的关于淡水细菌产生物絮凝剂潜力的研究报告是作为我们对新颖的生物絮凝剂（作为与无机和合成絮凝剂竞选的备选方案）研究的一部分。

节杆菌属是一类普通的土壤菌菌属，这类菌属的所有种类普遍地没有产孢子的能力。因为其新陈代谢的多样性，节杆菌属物种已经被用于修复被污染的水的工业应用中。节杆菌属对富含硝酸盐的工业垃圾的生物修复的有效性已经被证明。

2结果和讨论

2.1.细菌身份的鉴定

被测试的细菌是从南非开普省东部的Tyume河流中分离得到的，这些细菌已经经过筛选，具有产生物絮凝剂的潜力。初始的筛选显示

在PH为7.0时，细菌有能力絮凝悬浮的高岭土（4g/L），对细菌的16S rRNA基因进行聚合酶链反应扩增，得到了预期大小（大约1.5kb）的扩增子。16S rRNA基因核苷酸序列分析显示被测试的细菌和节杆菌属由91%的相似度，核苷酸系列都被存储在基因库中，就像节杆菌属的登记号为HQ875723。

图1.节杆菌属的PCR产物的琼脂糖凝胶电泳Lanes: 1 = 梯道; 2 = PCR产物

2.2 培养条件对生物絮凝作用的影响

这些影响例如：生产的中间产物和培养条件对生物絮凝剂都有影响。通过试验菌在不同条件下（如：碳源，氮源，离子和PH等因子）

对生物絮凝剂的活性从而评估其条件对生物絮凝作用的影响。乳糖、蔗糖、果糖和淀粉对生物絮凝度影响的评定结果见表一。乳糖和蔗糖在碳源中是良好的碳源，使生物絮凝剂的活性分别大道７５％和７３.４％；而果糖和淀粉就不能促进生物絮凝剂的活性（见表一）。对于蔗糖作为碳源的评定，其结果可以从Ｌｉｅｔａｌ［３］的“由地衣芽孢桿菌Ｘ１４絮凝剂的生产”的研究报告中可以看到。然而，与目前研究相反的是淀粉被发现可以提高地衣芽孢桿菌Ｘ１４的絮凝剂生产，而不是乳糖。Patil et al. [14] 和He et al. [15]研究指出，在固氮菌和取盐单胞菌中各自的絮凝化作用中，用蔗糖作为碳源都具有良好的絮凝剂回收率。Bacillus sp. Gilbert [16]和Virgibacillus sp. Rob [17]的报告中，淀粉也被指出作为少量的碳源用于絮凝化作用。Rob [17]也指出果糖在在生物絮凝剂的生产中不是良好的碳源。

氮源在生物絮凝剂的生产中被调查出与培养品系在同一种介质中，除吃之外，氮源是各式各样的（见表一）。节杆菌可以地利用有机物（如尿素）和无机物（如硫酸铵）作为氮源，利用尿素有效地作用，使絮凝剂的活性达到83.4%，其次是硫酸铵的79%和氯化铵的61%（见表一）。Patil et al. [14]通过固氮菌测验氮源对生物絮凝剂生产的影响，研究表明除了酵母提取物外，尿素和硫酸铵都能有效的促进生物絮凝作用。另一方面，Halomonas sp. V3a’和AAD6[15,19]分别都证实了氯化铵作为氮源能有效的促进生物絮凝剂的生产。不过，与当前研究节杆菌相反的是，酵母膏和蛋白胨在带白节杆菌LC13T [12].的实验中被发现是最佳的氮源促进生物絮凝剂的生产。许多菌株

的实验中已经证明了当前的有机氮源是最佳促进生产生物絮凝剂（有时候是有机氮源和无机氮源相结合）

表一：以节杆菌为例培养成份对生物絮凝化活动的影响

备注：“-”表示没有絮凝化活动发现

所用的培养基[1]中的阳离子絮凝剂生产的影响。

各种阳离子对絮凝活性的影响进行评估，使用氯化铁，氯化镁的方案，以FeSO4·7H2O和KCl作为阳离子的来源。表1中，二价阳离子此外可以看出，以Mg2 +作为强化絮凝时，相比絮凝效果最高，单价阳离子K +次之。两个Fe3 +和Fe2 +的无絮凝效果。另据报道，为增加在絮凝剂virgibacillus SP中Mg2 +含量。罗布[17]。相比之下，为絮凝剂LC13-SF制作的节杆菌albidusLC13T，最大絮凝效率所需的Ca2 +的存在[12]有类似的效果。另据报道，由絮凝剂生产Vagococcus SP的最佳絮凝剂 W31和盐单胞菌藻。 V3A“[22,23]。对