微生物絮凝劑產生菌培養基的優化

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，達到76.8%。使用單因素與正交試驗對其培養基碳源、氮源種類與濃度和pH進行優化，最優培養基組成為葡萄糖3.5%，蛋白胨0.2%，NaCl 0.5%，pH值7.5，在此條件下，絮凝劑產生菌S-2絮凝活性可達92.8%。

【關鍵詞】 微生物絮凝劑;正交試驗;培養基優化

[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）是由微生物產生，經過發酵、粗提及精提而得到的一類次生代謝產物[1]。它能使液體中的不易沉降的固體懸浮顆粒、一些菌體細胞及多數膠體顆粒等凝集和沉淀。微生物絮凝劑不同于無機絮凝劑和可溶性纖維物質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、無二次污染等優點[3]，適用于市政污水處理、工業廢水處理[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化培養基最佳組合，使該絮凝劑產生菌的絮凝活力達到最佳。

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。（以上試劑均為國產分析純化學試劑），高嶺土（大同煤業金宇高嶺土化工有限公司）

LB培養基，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液體培養基培養2d后，將菌液稀釋至10-5、10-6、10-7倍，在LB平板上劃線培養1～2d，挑取大小適中、邊緣清晰的菌落再次接種于LB液體培養基中，30℃、170r/min搖床培養24h。測定其絮凝活性，選擇具有較高絮凝活性的菌株為目標菌株。

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發酵液攪拌后靜置5min，測定550 nm波長處吸光度N;未加發酵液樣品為對照，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，確定培養基的最優碳源種類。

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，確定培養基的最優氮源種類。

1.2.5正交試驗優化培養基組成? 為確定培養基的最優碳源、氮源濃度與pH組合，在單因素試驗結果所確定的碳源氮源種類的基礎上，進行L9（34）正交設計，各因素水平見表1。以絮凝活力作為考察指標，確定最佳培養基組成。

2? 結果與分析

2.1? 菌株篩選結果

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

2.2? 培養基組成優化結果

2.2.1 碳源種類的確定S-2菌株在含四種碳源培養基中培養24h后，絮凝活力的數值關系為：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基中培養24h后，絮凝活力的數值關系為：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菌株產生絮凝劑。因此確定蛋白胨為該絮凝劑產生菌的最適宜碳源。

2.2.3 正交試驗結果? 正交試驗結果表明，A3B3C2為培養條件的最佳方案，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菌株作為絮凝劑產生菌。使用單因素與正交試驗優化培養基成分，結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%，本研究結果可為新型微生物絮凝劑的開放提供一定的理論依據。

參考文獻：

[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. 高效絮凝劑產生菌的分離選育及培養條件優化[J]. 山西農業科學， 2016，02：222-22.

[3] 段夢雯，梁達奉，馬瑞佳，陸登俊.微生物絮凝劑在甘蔗糖業中的應用研究進展[J].中國調味品，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條件優化[J]. 江西農業大學學報，2011，（04）：817-822.

（編輯：李丹）