微生物絮凝劑產(chǎn)生菌培養(yǎng)基的優(yōu)化

蔡芬芬 王歡

【摘? ?要】 本研究以松花江附近樹根土為試驗材料，篩選出具有絮凝活性的微生物菌株16株，其中編號為S-2的菌株絮凝活性最高，達(dá)到76.8%。使用單因素與正交試驗對其培養(yǎng)基碳源、氮源種類與濃度和pH進(jìn)行優(yōu)化，最優(yōu)培養(yǎng)基組成為葡萄糖3.5%，蛋白胨0.2%，NaCl 0.5%，pH值7.5，在此條件下，絮凝劑產(chǎn)生菌S-2絮凝活性可達(dá)92.8%。

【關(guān)鍵詞】 微生物絮凝劑;正交試驗;培養(yǎng)基優(yōu)化

[Abstract]? In this study， 16 microbial strains with flocculation activity were screened out by taking root soil near songhua river as the experimental material， among which the strain numbered s-2 had the highest flocculation activity， reaching 76.8%. The optimal medium composition was glucose 3.5%， peptone 0.2%， NaCl 0.5%， and pH value was 7.5. Under these conditions， the flocculant producing bacteria s-2 could achieve flocculation activity of 92.8%.

[Key words] microbial flocculant; orthogonal test; optimization of medium

微生物絮凝劑（MBF）是由微生物產(chǎn)生，經(jīng)過發(fā)酵、粗提及精提而得到的一類次生代謝產(chǎn)物[1]。它能使液體中的不易沉降的固體懸浮顆粒、一些菌體細(xì)胞及多數(shù)膠體顆粒等凝集和沉淀。微生物絮凝劑不同于無機(jī)絮凝劑和可溶性纖維物質(zhì)豆類瓜爾膠等絮凝劑[2]，可自然降解的新型水處理劑，具有絮凝效果好、成本低，并且生物降解度高和并且安全、無二次污染等優(yōu)點[3]，適用于市政污水處理、工業(yè)廢水處理[4]。本研究首先以松花江附近樹根土為實驗材料，篩選出具有較高絮凝活性的微生物菌株，使用單因素與正交試驗優(yōu)化培養(yǎng)基最佳組合，使該絮凝劑產(chǎn)生菌的絮凝活力達(dá)到最佳。

1? 材料與方法

1.1? 實驗材料

葡萄糖、蔗糖、乳糖、可溶性淀粉、蛋白胨、酵母膏、（NH4）2SO4、尿素。（以上試劑均為國產(chǎn)分析純化學(xué)試劑），高嶺土（大同煤業(yè)金宇高嶺土化工有限公司）

LB培養(yǎng)基，酵母膏 5g，蛋白胨10g，NaCl 5g，無菌水1L，pH值為7.4。

1.2? 實驗方法

1.2.1 菌株篩選? ?土壤取自松花江附近樹根土，5點法選點，除去表層土，采集距地表5cm的土壤。取1g土壤樣品溶于100ml無菌水中。取0.2ml土壤稀釋液接種于LB液體培養(yǎng)基培養(yǎng)2d后，將菌液稀釋至10-5、10-6、10-7倍，在LB平板上劃線培養(yǎng)1～2d，挑取大小適中、邊緣清晰的菌落再次接種于LB液體培養(yǎng)基中，30℃、170r/min搖床培養(yǎng)24h。測定其絮凝活性，選擇具有較高絮凝活性的菌株為目標(biāo)菌株。

1.2.2 絮凝活性的測定? ?將高嶺土過160目篩后，稱取0.2g，與50ml無菌水混合，制成 0.4%高嶺土懸液，攪拌均勻后加入8ml 1% CaCl2溶液并快速攪拌。隨后加入1 ml發(fā)酵液攪拌后靜置5min，測定550 nm波長處吸光度N;未加發(fā)酵液樣品為對照，測定550 nm波長處吸光度M，絮凝活力計算公式E =[N-M]/ N × 100%[5]。

1.2.3 碳源種類的確定? 分別以 1.5%葡萄糖、乳糖、蔗糖、淀粉作為培養(yǎng)基中的碳源，氮源為0.1%蛋白胨，接種1.2.1篩選得到的高絮凝活性菌株。溫度30℃、170r/min搖床培養(yǎng)時間24h。測定絮凝活性，比較不同碳源種類對絮凝活性影響，確定培養(yǎng)基的最優(yōu)碳源種類。

1.2.4 氮源種類的確定? 分別以0.3%的蛋白胨、酵母膏、（NH4）2SO4、尿素為氮源，碳源則采用葡萄糖，接種1.2.1篩選得到的高絮凝活性菌株。溫度30℃、170r/min搖床培養(yǎng)時間24h。測定絮凝活性，比較不同氮源種類對絮凝活性影響，確定培養(yǎng)基的最優(yōu)氮源種類。

1.2.5正交試驗優(yōu)化培養(yǎng)基組成? 為確定培養(yǎng)基的最優(yōu)碳源、氮源濃度與pH組合，在單因素試驗結(jié)果所確定的碳源氮源種類的基礎(chǔ)上，進(jìn)行L9（34）正交設(shè)計，各因素水平見表1。以絮凝活力作為考察指標(biāo)，確定最佳培養(yǎng)基組成。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 菌株篩選結(jié)果

從土壤樣品中篩選出16株菌株，經(jīng)過純化培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)之后得到5株具有穩(wěn)定絮凝活性的菌株（表2）。選取絮凝效果較為突出的S-2菌株作為目標(biāo)菌株進(jìn)行后續(xù)實驗。

2.2? 培養(yǎng)基組成優(yōu)化結(jié)果

2.2.1 碳源種類的確定S-2菌株在含四種碳源培養(yǎng)基中培養(yǎng)24h后，絮凝活力的數(shù)值關(guān)系為：葡萄糖>蔗糖>乳糖>可溶性淀粉。因此確定葡萄糖為該絮凝劑產(chǎn)生菌的最適宜碳源。

2.2.2 氮源種類的確定? 由表4可知，S-2菌株在含四種氮源培養(yǎng)基中培養(yǎng)24h后，絮凝活力的數(shù)值關(guān)系為：蛋白胨>酵母膏>（NH4）2SO4及尿素，（NH4）2SO4及尿素中絮凝活力為0，說明這兩種氮源不利于S-2菌株產(chǎn)生絮凝劑。因此確定蛋白胨為該絮凝劑產(chǎn)生菌的最適宜碳源。

2.2.3 正交試驗結(jié)果? 正交試驗結(jié)果表明，A3B3C2為培養(yǎng)條件的最佳方案，即蛋白胨濃度為0.2%，葡萄糖濃度為3.5%，pH值為7.5，在此條件下，進(jìn)行驗證試驗，絮凝活力為92.8%。蛋白胨濃度對絮凝活性具有顯著性，各因素對絮凝活力的影響力依次為蛋白胨濃度>葡萄糖濃度>pH。

3? 結(jié)論

本研究首先從松花江樹根土樣品中篩選出一株絮凝活力較好的 S-2菌株作為絮凝劑產(chǎn)生菌。使用單因素與正交試驗優(yōu)化培養(yǎng)基成分，結(jié)果表明葡萄糖最適宜濃度為3.5%，蛋白胨最適宜濃度為0.2%，pH值為7.5為最佳培養(yǎng)基組成，各因素對絮凝活力的影響力依次為蛋白胨濃度>葡萄糖濃度>pH。在此條件下，測定絮凝活力為92.8%，本研究結(jié)果可為新型微生物絮凝劑的開放提供一定的理論依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] Wenchuan Cao， Jianchao Hao， Bin lian， et al. Zeolite and fungis? ? ? flocculability of simulated wastewater containing heavymetalions or phosphorus[J]. Chinese Journal of Geochemistry， 2010， 29（2） ：137-142.

[2] 張 海，曲睿娟，李日強(qiáng). 高效絮凝劑產(chǎn)生菌的分離選育及培養(yǎng)條件優(yōu)化[J]. 山西農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2016，02：222-22.

[3] 段夢雯，梁達(dá)奉，馬瑞佳，陸登俊.微生物絮凝劑在甘蔗糖業(yè)中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].中國調(diào)味品，2019，44（07）：164-167.

[4] 劉小真，梁 越，汪月華，等.土壤微生物絮凝劑菌株的篩選及其培養(yǎng)條件優(yōu)化[J]. 江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2011，（04）：817-822.

（編輯：李丹）