微生物絮凝剂产生菌培养基的优化

蔡芬芬 王欢

【摘   要】 本研究以松花江附近树根土为试验材料，筛选出具有絮凝活性的微生物菌株16株，其中编号为S-2的菌株絮凝活性最高，达到76.8%。使用单因素与正交试验对其培养基碳源、氮源种类与浓度和pH进行优化，最优培养基组成为葡萄糖3.5%，蛋白胨0.2%，NaCl 0.5%，pH值7.5，在此条件下，絮凝剂产生菌S-2絮凝活性可达92.8%。

【关键词】 微生物絮凝剂;正交试验;培养基优化

[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

微生物絮凝剂（MBF）是由微生物产生，经过发酵、粗提及精提而得到的一类次生代谢产物[1]。它能使液体中的不易沉降的固体悬浮颗粒、一些菌体细胞及多数胶体颗粒等凝集和沉淀。微生物絮凝剂不同于无机絮凝剂和可溶性纤维物质豆类瓜尔胶等絮凝剂[2]，可自然降解的新型水处理剂，具有絮凝效果好、成本低，并且生物降解度高和并且安全、无二次污染等优点[3]，适用于市政污水处理、工业废水处理[4]。本研究首先以松花江附近树根土为实验材料，筛选出具有较高絮凝活性的微生物菌株，使用单因素与正交试验优化培养基最佳组合，使该絮凝剂产生菌的絮凝活力达到最佳。

1  材料与方法

1.1  实验材料

葡萄糖、蔗糖、乳糖、可溶性淀粉、蛋白胨、酵母膏、（NH4）2SO4、尿素。（以上试剂均为国产分析纯化学试剂），高岭土（大同煤业金宇高岭土化工有限公司）

LB培养基，酵母膏 5g，蛋白胨10g，NaCl 5g，无菌水1L，pH值为7.4。

1.2  实验方法

1.2.1 菌株筛选   土壤取自松花江附近树根土，5点法选點，除去表层土，采集距地表5cm的土壤。取1g土壤样品溶于100ml无菌水中。取0.2ml土壤稀释液接种于LB液体培养基培养2d后，将菌液稀释至10-5、10-6、10-7倍，在LB平板上划线培养1～2d，挑取大小适中、边缘清晰的菌落再次接种于LB液体培养基中，30℃、170r/min摇床培养24h。测定其絮凝活性，选择具有较高絮凝活性的菌株为目标菌株。

1.2.2 絮凝活性的测定   将高岭土过160目筛后，称取0.2g，与50ml无菌水混合，制成 0.4%高岭土悬液，搅拌均匀后加入8ml 1% CaCl2溶液并快速搅拌。随后加入1 ml发酵液搅拌后静置5min，测定550 nm波长处吸光度N;未加发酵液样品为对照，测定550 nm波长处吸光度M，絮凝活力计算公式E =[N-M]/ N × 100%[5]。

1.2.3 碳源种类的确定  分别以 1.5%葡萄糖、乳糖、蔗糖、淀粉作为培养基中的碳源，氮源为0.1%蛋白胨，接种1.2.1筛选得到的高絮凝活性菌株。温度30℃、170r/min摇床培养时间24h。测定絮凝活性，比较不同碳源种类对絮凝活性影响，确定培养基的最优碳源种类。

1.2.4 氮源种类的确定  分别以0.3%的蛋白胨、酵母膏、（NH4）2SO4、尿素为氮源，碳源则采用葡萄糖，接种1.2.1筛选得到的高絮凝活性菌株。温度30℃、170r/min摇床培养时间24h。测定絮凝活性，比较不同氮源种类对絮凝活性影响，确定培养基的最优氮源种类。

1.2.5正交试验优化培养基组成  为确定培养基的最优碳源、氮源浓度与pH组合，在单因素试验结果所确定的碳源氮源种类的基础上，进行L9（34）正交设计，各因素水平见表1。以絮凝活力作为考察指标，确定最佳培养基组成。

2  结果与分析

2.1  菌株筛选结果

从土壤样品中筛选出16株菌株，经过纯化培养和传代培养之后得到5株具有稳定絮凝活性的菌株（表2）。选取絮凝效果较为突出的S-2菌株作为目标菌株进行后续实验。

2.2  培养基组成优化结果

2.2.1 碳源种类的确定S-2菌株在含四种碳源培养基中培养24h后，絮凝活力的数值关系为：葡萄糖>蔗糖>乳糖>可溶性淀粉。因此确定葡萄糖为该絮凝剂产生菌的最适宜碳源。

2.2.2 氮源种类的确定  由表4可知，S-2菌株在含四种氮源培养基中培养24h后，絮凝活力的数值关系为：蛋白胨>酵母膏>（NH4）2SO4及尿素，（NH4）2SO4及尿素中絮凝活力为0，说明这两种氮源不利于S-2菌株产生絮凝剂。因此确定蛋白胨为该絮凝剂产生菌的最适宜碳源。

2.2.3 正交试验结果  正交试验结果表明，A3B3C2为培养条件的最佳方案，即蛋白胨浓度为0.2%，葡萄糖浓度为3.5%，pH值为7.5，在此条件下，进行验证试验，絮凝活力为92.8%。蛋白胨浓度对絮凝活性具有显著性，各因素对絮凝活力的影响力依次为蛋白胨浓度>葡萄糖浓度>pH。

3  结论

本研究首先从松花江树根土样品中筛选出一株絮凝活力较好的 S-2菌株作为絮凝剂产生菌。使用单因素与正交试验优化培养基成分，结果表明葡萄糖最适宜浓度为3.5%，蛋白胨最适宜浓度为0.2%，pH值为7.5为最佳培养基组成，各因素对絮凝活力的影响力依次为蛋白胨浓度>葡萄糖浓度>pH。在此条件下，测定絮凝活力为92.8%，本研究结果可为新型微生物絮凝剂的开放提供一定的理论依据。

参考文献：

[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] 张 海，曲睿娟，李日强. 高效絮凝剂产生菌的分离选育及培养条件优化[J]. 山西农业科学， 2016，02：222-22.

[3] 段梦雯，梁达奉，马瑞佳，陆登俊.微生物絮凝剂在甘蔗糖业中的应用研究进展[J].中国调味品，2019，44（07）：164-167.

[4] 刘小真，梁 越，汪月华，等.土壤微生物絮凝剂菌株的筛选及其培养条件优化[J]. 江西农业大学学报，2011，（04）：817-822.

（编辑：李丹）