第十一章微生物学新技术在环境领域中的应用

三、微生物絮凝剂的絮凝机理
“桥联作用”机理：絮凝剂大分子借助 离子键、氢键和范德华力，同时吸附多 个胶体颗粒，在颗粒之间产生“架桥”， 从而形成一种网状的三维结构而沉淀下 来。
絮凝剂的分子结构、形状、相对分子质 量和所带基团会影响其絮凝效果。
四、微生物絮凝剂的合成和应用
1、微生物絮凝剂的合成
一般认为，微生物多在其生长的中后期释放絮 凝剂形成絮体，但到了静止期后期，细胞不再 产生新的絮凝物质，甚至会由于出现解絮凝酶 而导致絮凝活性下降。
③延伸 退火之后，当温度上升至72℃ 时，在耐热性 多聚酶、适当的和一定 的离子强度下，寡核苷酸引物（引物） 碱基延伸和模板结合构成双链。
经过25～30次循环，扩增倍数达106， 可将2 的由原来的1扩增到0.5 ～ 1μg。
（3）技术的应用 ①应用技术研究特定环境中微生物区系的组
成、结构，分析种群动态。 ②应用技术监测环境中特定的微生物。 ③量化环境系统中微生物群体的各组成成员。
(3)乳化液油水分离
用广泛产碱菌（ ）培养物易将棕榈酸从其乳化 液中分离出来。
（4）活性污泥的处理
从红平红球菌 （ ）分离得到的Байду номын сангаас凝剂可促进 污泥的沉降。
第三节 分子生物技术在环境领域中的应 用
一、核酸探针和技术 1、核酸探针 在适当条件下，单链片段能与另一段与之互补的单链片段 结合，这个过程称为核酸杂交。利用这一特性，将最初 的片段进行标记，即可做成核酸探针。 利用核酸探针技术可以检测环境中是否存在某些特定种类 的微生物，如致病菌和病毒。
变性梯度凝胶电泳
1979年由和最先提出的用于检测片段中的点突变 的一种电泳技术。
等人在1993 年首次将其应用于微生物群落结构研 究 。后来又发展出其衍生技术，温度梯度凝胶电泳 （ ，）。
4、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，其亲水一端连 接成逆胶束的极性核，水分子插于 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。
对微生物细胞的固定化最适合用凝 胶包埋法。
四、固定化酶和固定化微生物在环境工程中的应用
英国采用固定化细胞反应设备处理含氰废水。
1纯化：
●盐析法，绝大多数情况采用（4）24。 ● 有机溶剂沉淀法， 乙醇或丙酮
●层析法，吸附层析法、离子交换层析法、 分子筛过滤层析法、等电点沉淀法
三、固定化方法
固定化方法有载体结合法、交联法、包埋法 和逆胶束酶反应系统。
1、载体结合法
将酶固定在非水溶性载体上。载体有葡聚糖、 活性碳、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。
中国应用固定化细胞技术降解含直链烷基苯磺酸 钠（）废水，去除率和酶活性保存率均在90% 以上。
德国将9种降解对硫磷农药的酶共价固定在多孔 玻璃珠、硅胶珠上，制成酶柱处理对硫磷废水， 获得95%以上的去除效果。
第二节 微生物絮凝剂
传统的絮凝剂有无机和有机高分子两类，第三 类为微生物絮凝剂。加量为200 一、微生物絮凝剂的特点 1、来源广泛，生产周期短且效率高。 2、具很高的絮凝效果，与聚铁、聚丙烯酰胺等 絮凝剂比，絮凝速度大，沉淀易过滤。 3、对人体和动物无危害。 4、具可生化性，可防止絮凝后对环境造成的二 次污染。 5、能广泛应用于各种污水的处理。
培养基的组成、初始、培养温度、通气状况等 会影响絮凝剂的合成。
提取方法：凝胶色谱，有机溶剂提取和碱提 取。
2、微生物絮凝剂的应用
(1)高浓度有机水废水的处理
1生物絮凝剂加2+处理畜业生产产生的 废水； 62菌株产生的絮凝剂处理？革 废水。
（2）染料废水的脱色
用于造纸黑液、糖蜜废水、墨水废水的 脱色。
2、交联法
利用双功能试剂或多功能试剂使酶与酶发生 交联而进行固定。交联剂有：戊二醛、双重 氮联苯胺和六甲撑二异氰酸酯。
3、包埋法
将酶包埋在凝胶格子（格子型）中，或由 半透性的聚合物膜组成的胶囊内（微胶囊 型）的方法。
格子型的包埋材料：聚丙烯酰胺（）凝胶、 聚乙烯醇（）、琼脂、硅胶等。
微胶囊型的包埋材料：尼龙、乙基纤维素 和硝酸纤维素
3、固定化酶可以设计成酶布和酶柱等形式。
固定化微生物，用制备固定化酶的方法将微 生物固定在载体上，即成固定化微生物。
固定化细胞比游离细胞稳定性高，催化效 率比离体酶高，且比固定化酶操作简便，能 完成多步酶反应。
二、酶的分离提纯
利用微生物生产酶制品可以分为菌种选育、 发酵培养、分离提取和酶制品保存四个步骤。
2、技术
( )称为多聚酶链式反应，是对特异性片 段在体外进行扩增的一种非常快速而简 便的方法。
（1）的原理：
（2） 技术的操作方法：
①加热变性 将待扩增的置于94~95℃ 的高温中加热5，使双链解链为单链， 分开的两条单链作为扩增的模板。
②退火 将加热变性的单链溶液的温度缓 慢下降至55 ℃后，在这过程中引物的的 碱基将与单链模板一端碱基配对。
第十章 微生物学新技术在环境领域中的应用
第一节 固定化技术 一、固定化酶和固定化微生物的定义和特点 固定化酶，通过物理吸附法或化学键合法将水溶 性酶和固态的不溶性载体相结合，使酶变成不溶 于水但仍保留催化活性的衍生物。 特点：1、固定化酶比水溶酶稳定。
2、固定化酶适合连续化、自动化和管道化工 艺，还可回收、再生和重复使用。
二、微生物絮凝剂的结构组成、化学本质
1、微生物絮凝剂的结构组成
具有絮凝性的微生物涉及各类微生物，有 细菌、放线菌、霉菌、酵母菌，原生动物 等（表11-1）。
微生物絮凝剂的组成和结构见表11-2。
2、微生物絮凝剂的化学本质
微生物所产生的絮凝剂主要是微生物代 谢过程中所产生的多聚糖类，有些是蛋 白质（或多肽），或者是含有蛋白质 （或多肽）。
二、16S 序列及其同源性的分析
通过对16S 基因的序列分析，可以分 析细菌的种类信息，并且已经逐渐成 为微生物分类和鉴定中非常重要而且 有用的指标和手段。
16s 基因技术在环境科学领域中的应用 ①鉴定生物降解菌； ②研究某一特定环境中微生物的区系组成，进
而了解其种群动态，研究微生物的多样性。
或分析微生物的多样性