為提高微生物絮凝劑的產(chǎn)量，選取自主篩選的優(yōu)勢菌種克雷伯氏菌J-1，研究其生長發(fā)酵過程，探索菌體生長與產(chǎn)物生成之間的內(nèi)在規(guī)律,得到產(chǎn)絮菌J-1的生長動力學(xué)模型及其產(chǎn)物生成動力學(xué)模型。結(jié)果表明：產(chǎn)絮菌J-1代謝產(chǎn)物的生成與其菌體總量相關(guān)，保證充足的營養(yǎng)和生物量，微生物絮凝劑的合成速率得到有效提高。當(dāng)產(chǎn)絮菌J-1發(fā)酵至15 h時，絮凝率最高為94.97%。
2015年，國務(wù)院正式發(fā)布《水污染防治行動計劃》，系統(tǒng)推進(jìn)水污染防治、水生態(tài)保護(hù)和水資源管理。這意味著我國水污染現(xiàn)狀和水資源保護(hù)工作已經(jīng)引起政府與公眾的高度重視。水污染防治的嚴(yán)峻形勢對水處理技術(shù)提出了新的要求，其綠色化進(jìn)程將被提速。開發(fā)功能齊備、環(huán)境友好、可持續(xù)發(fā)展的綠色水處理劑，已經(jīng)成為水污染處理領(lǐng)域的研究熱點。絮凝劑是水處理劑中最常用的一種藥劑，其發(fā)展經(jīng)歷了無機(jī)低/高分子絮凝劑、有機(jī)低/高分子絮凝劑和微生物絮凝劑三大階段。要達(dá)到生產(chǎn)過程和使用過程均綠色化的目標(biāo)，微生物絮凝劑成為絮凝劑綠色化進(jìn)程中的主流研究方向。微生物絮凝劑是利用微生物的生長代謝特點，積累有益代謝產(chǎn)物，并對其進(jìn)行分離提取后獲得的產(chǎn)品。整個生產(chǎn)過程安全無毒、無二次污染，可以有效克服無機(jī)和有機(jī)絮凝劑殘留時間長、無法生物降解而對環(huán)境造成再次污染的缺點。歷經(jīng)30余年，國內(nèi)外科研工作者對微生物絮凝劑展開了廣泛研究，在菌種資源方面獲得顯著成果。然而，由于微生物特有的生理周期震蕩性和遺傳變異性，微生物絮凝劑的發(fā)酵尚存在不穩(wěn)定性，所以，需要不斷開發(fā)新的高效微生物絮凝劑產(chǎn)生菌(以下簡稱產(chǎn)絮菌)，來補充完善菌種資源。通過菌體生長動力學(xué)來客觀地掌握其生理特征，通過產(chǎn)物生成動力學(xué)明確產(chǎn)物生成條件，為調(diào)控產(chǎn)絮菌的發(fā)酵過程，促進(jìn)微生物絮凝劑生產(chǎn)發(fā)酵機(jī)械化、智能化，最終提高微生物絮凝劑產(chǎn)率奠定基礎(chǔ)。筆者研究的產(chǎn)絮菌J-1為自主篩選的優(yōu)勢菌種克雷伯氏菌(Klebsiella sp．)。為了優(yōu)化調(diào)控產(chǎn)絮菌J-1的發(fā)酵過程，擴(kuò)大微生物絮凝劑的產(chǎn)量，特對產(chǎn)絮菌J-1的生長發(fā)酵動力學(xué)進(jìn)行了初步研究。
1材料與方法
1.1實驗材料
菌種：產(chǎn)絮菌J-1是從活性污泥中分離馴化的菌種，經(jīng)鑒定為克雷伯氏菌(Klebsiella sp.)，菌種保藏號為CGMCC NO.6243。
培養(yǎng)條件：每100 mL發(fā)酵培養(yǎng)基中接種6.5 mL產(chǎn)絮菌J-1種子液，pH值為7.5，溫度為35℃，搖床轉(zhuǎn)速為140 r/min。
培養(yǎng)基：葡萄糖10.0 g，K2HPO45.0 g，KH2PO42.0 g，NaCl 0.1 g，尿素0.5 g，Mg(SO4)·7H2O 0.2 g，酵母膏0.5 g，蒸餾水1.0 L。調(diào)節(jié)pH至7.2～7.5，在112℃下滅菌30 min。
儀器：ZR4-6混凝攪拌儀，青島明博環(huán)保科技有限公司；721可見分光光度計，上海棱光技術(shù)有限公司；ALC-210.4電子天平，北京賽多利斯天平有限公司；8037-SGS滅菌鍋，長春百奧；DH-9053A鼓風(fēng)干燥箱，上海益恒實驗儀器有限公司；ZHWY-211B恒溫振蕩器，上海智誠分析儀器制造有限公司；ZHJH-1109超凈臺，上海智誠分析儀器制造有限公司。
1.2實驗方法
生長曲線選用比濁法和干重法測定。
(1)比濁法。產(chǎn)絮菌液體發(fā)酵33 h，每3 h取六個平行樣，其中三個平行樣經(jīng)無菌水適度稀釋，用分光光度計在600 nm波長下測吸光度。
(2)干重法。產(chǎn)絮菌液體發(fā)酵33 h，每3 h取六個平行樣，其中三個平行樣經(jīng)低溫離心，去除上清液，將沉淀干燥至恒重，用電子天平測其重量。
絮凝活性采用絮凝率來評價，使用混凝攪拌法測定。
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