不同干燥法對微生物溶藻劑溶解銅綠微囊藻能力的影響

況世昌，龍興權(quán)，歐陽潮，吳 貝，李筱雯

（湖北華大瑞爾科技有限公司，湖北 荊州 434000）

近年來，我國人口增長、城市規(guī)模擴(kuò)大等人類活動加劇，加快了有機(jī)物和氮磷等營養(yǎng)元素進(jìn)入河流和湖泊的速度，導(dǎo)致富營養(yǎng)化問題日益突出。富營養(yǎng)化導(dǎo)致水體藻類呈爆發(fā)性生長。在國內(nèi)外多種除藻方法中，生物防治方法被認(rèn)為是主要的藍(lán)藻防治方法。其中，微生物控藻技術(shù)又被認(rèn)為是最具前途且發(fā)展迅速的控藻方法之一，對藻類生物平衡的維持起到重要作用。朱葉飛等從蘆葦池中分離得到2株溶藻效果明顯的溶藻菌SS和CH-P，研究溶藻機(jī)理發(fā)現(xiàn)，溶藻菌SS與藻細(xì)胞直接接觸溶藻，溶藻菌CH-P通過分泌物質(zhì)來間接溶藻[1]。然而，國內(nèi)外抑藻菌的應(yīng)用研究多處于實驗室研究階段，尚未制成產(chǎn)品應(yīng)用于河流和湖泊藍(lán)藻水華治理。

本文以溶藻菌RIK為種子菌，發(fā)酵后采用離心噴霧干燥法和沸騰制粒干燥法制得2種微生物溶藻劑，研究不同干燥法對微生物溶藻劑溶解銅綠微囊藻的影響，為微生物溶藻劑實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)提供試驗依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

溶藻菌RIK由湖北華大瑞爾科技有限公司保藏提供；銅綠微囊藻（microcystis aeruginosa，F(xiàn)ACHB905）為實驗室培養(yǎng)純藻種，購自中科院水生生物研究所；BG11藻類改良培養(yǎng)基，方法可以參照晉利的相關(guān)研究[2]。

1.2 微生物溶藻劑的制備

以溶藻菌RIK為種子菌，接入發(fā)酵培養(yǎng)基中，溫度保持在35～37℃，培養(yǎng)36 h，結(jié)束發(fā)酵，發(fā)酵液分為2份。

微生物溶藻劑A：1份發(fā)酵液采用離心噴霧干燥，活菌數(shù)含量為200億個/g，由湖北華大瑞爾科技有限公司生產(chǎn)提供；微生物溶藻劑B：另1份發(fā)酵液采用沸騰制粒干燥，活菌數(shù)含量為100億個/g，由湖北華大瑞爾科技有限公司生產(chǎn)提供。

1.3 微生物溶藻劑去除銅綠微囊藻試驗方法

將銅綠微囊藻接種于BG11改良培養(yǎng)基，培養(yǎng)至生長對數(shù)期。分別取0.030 g、0.003 g微生物溶藻劑A，0.060 g、0.006 g微生物溶藻劑B加入到100 mL上述藻液中，使溶藻菌含量分別達(dá)到6×106個/mL、6×105個/mL，每組設(shè)三個重復(fù)及空白對照組。以對照組為參照，試驗后觀察拍照記錄試驗結(jié)果，檢測藻細(xì)胞葉綠素a含量變化、超氧化物歧化酶（SOD）活性變化、丙二醛（MDA）含量變化。

1.4 檢測分析方法

藻細(xì)胞葉綠素a檢測，方法參考朱葉飛的相關(guān)研究[1]；超氧化物歧化酶活性檢測，方法參考晉利的相關(guān)研究[2]；丙二醛含量檢測，方法參考晉利的相關(guān)研究[2]。

2 結(jié)果

2.1 微生物溶藻劑溶解銅綠微囊藻的效果圖

試驗9 d后，觀察拍照各瓶銅綠微囊藻的生長情況。對照組藻液呈綠色，與試驗前顏色變化不明顯。添加微生物溶藻劑A的兩試驗組藻液顏色均呈暗綠色，而添加微生物溶藻劑B的試驗組呈黃色，表明微生物溶藻劑B的溶藻抑藻能力強(qiáng)于微生物溶藻劑A。

2.2 微生物溶藻劑對銅綠微囊藻葉綠素的影響

如圖1所示，加入微生物溶藻劑A的兩試驗組，直至試驗后第9 d兩組的葉綠素含量與0 d相比無變化。藻液中加入微生物溶藻劑B，試驗后第9 d，兩組葉綠素含量較0 d分別下降94.95%、92.5%，藻液完全黃化。而對照組的藻液葉綠素含量呈上升趨勢。

2.3 微生物溶藻劑對銅綠微囊藻抗氧化系統(tǒng)的影響

試驗0 d，試驗各組的SOD活性與MDA含量均與對照組相當(dāng)，如圖2、圖3所示。按照試驗方案，分別加入不同量的微生物溶藻劑A和B。試驗結(jié)束，微生物溶藻劑A對銅綠微囊藻SOD活性影響不顯著。而微生物溶藻劑B對SOD活性影響顯著，處理3 d后，分別增加257%、256%，處理9 d后，SOD活性顯著下降，但仍高于對照組（見圖2）。從圖3可見，隨著微生物溶藻劑B處理時間的延長，銅綠微囊藻MDA含量也不斷增加，處理9 d后，微生物溶藻劑B試驗組MDA含量分別增加383.01%、381.1%。而微生物溶藻劑A對MDA的影響不顯著。

3 討論

溶藻細(xì)菌的溶藻作用方式一般分為2類：直接溶藻和間接溶藻；直接溶藻是細(xì)菌與藻細(xì)胞直接接觸，破壞藻細(xì)胞結(jié)構(gòu)；間接溶藻是通過分泌胞外溶藻物質(zhì)或與藻細(xì)胞競爭營養(yǎng)物質(zhì)等方式溶藻。牛丹丹等從池塘中分離一株溶藻細(xì)菌YZ，研究發(fā)現(xiàn)，按10%的體積比向藻液中接入YZ無菌濾液溶藻效果最佳，溶藻機(jī)理研究表明YZ分泌親酯性溶藻活性物質(zhì)，為間接性溶藻[3]。本試驗結(jié)果表明微生物溶藻劑B可以有效去除銅綠微囊藻，使用微生物溶藻劑B第9 d，可使銅綠微囊藻葉綠素含量較0 d分別下降94.95%、92.5%，藻液完全黃化；而觀察微生物溶藻劑A溶藻能力不足。動植物在生長代謝過程中受到生理性或非生理性損傷時細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生大量的氧自由基，造成極大的細(xì)胞毒害，SOD是第一參與氧自由基清除反應(yīng)的保護(hù)酶[4]。SOD的酶活高低反映出銅綠微囊藻的損失程度。MDA含量是生物細(xì)胞膜脂過氧化的重要指標(biāo)，表明細(xì)胞膜被破壞程度[5]。

圖1 微生物溶藻劑對銅綠微囊藻葉綠素的影響

圖2 微生物溶藻劑對銅綠微囊藻SOD活性的影響

圖3 微生物溶藻劑對銅綠微囊藻丙二醛的影響

晉利等研究溶藻細(xì)菌J1對銅綠微囊藻抗氧化系統(tǒng)的影響，結(jié)果表明用J1菌株無菌濾液作用2 d后，相比對照組，SOD酶活顯著升高，試驗9 d后，SOD酶活迅速下降，僅為試驗第2 d酶活的15.53%；而試驗組MDA含量在試驗過程中逐步增加，9 d后MDA含量高對照組150%[2]。從本試驗結(jié)果可知，藻液中加入不同量微生物溶藻劑B，SOD酶活隨著試驗進(jìn)行在3 d達(dá)到最高，分別比對照組增加257%、256%，在試驗第9天下降；MDA含量在試驗中呈持續(xù)上升趨勢，9 d后比對照組增加383.01%、381.1%。而微生物溶藻劑A對銅綠微囊藻SOD酶活和MDA含量影響不顯著，結(jié)果表明，微生物溶藻劑B具有溶藻作用，而微生物溶藻劑A無溶藻活性。兩種微生物溶藻劑在溶藻作用上的巨大差異，可能與溶藻劑不同的干燥方法有關(guān)。

離心噴霧干燥法是采用霧化器將料液分散為細(xì)小霧珠，在噴霧干燥器內(nèi)直接用熱干燥介質(zhì)（通常為熱空氣）將細(xì)小霧珠干燥，并使用旋風(fēng)分離器等將干燥介質(zhì)分離而獲得干燥產(chǎn)品的一種干燥方法，該法進(jìn)風(fēng)溫度為220～350℃，出風(fēng)溫度為80～90℃[6]。本試驗中，微生物溶藻劑A采用離心噴霧干燥法制得，進(jìn)風(fēng)溫度設(shè)置為230℃，出風(fēng)溫度為80℃。沸騰制粒干燥法的原理是把輔料裝入容器中，從床層下部通過篩板吹入適宜的氣流，使物料在流化狀態(tài)下混合均勻，然后開始均勻噴入霧化液體（作為黏合劑），物料開始聚結(jié)成粒[7]。唐雪梅等在研究以水為黏合劑制粒時，發(fā)現(xiàn)進(jìn)風(fēng)溫度113～116℃，出風(fēng)溫度56～58℃制得中藥顆粒性狀好且質(zhì)量穩(wěn)定[8]。本試驗中微生物溶藻劑B采用沸騰制粒干燥法干燥，進(jìn)風(fēng)溫度為85～110℃，出風(fēng)溫度50～60℃。本試驗中沸騰制粒干燥法的進(jìn)出風(fēng)溫度均低于離心噴霧干燥，微生物溶藻劑A的使用終溶度與微生物溶藻劑B相同，溶藻能力弱于微生物溶藻劑B，故而判斷溶藻菌RIK分泌溶藻物質(zhì)間接溶藻，同時溶藻物質(zhì)對溫度敏感。

4 結(jié)論

低溫沸騰制粒干燥制得的微生物溶藻劑B溶藻能力優(yōu)于高溫離心噴霧干燥制得的微生物溶藻劑A；溶藻菌RIK通過分泌溶藻物質(zhì)間接溶藻，同時溶藻物質(zhì)對溫度敏感。