铝絮凝剂絮凝沼泽红假单胞菌研究_闫海

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化学与生物工程

2008,Vol.25No.6

Chemistry&Bioengineering53 

基金项目

:国家自然科学基金资助项目(

20777008)

,北京市教委专利转化基金联合资助项目

收稿日期

:2008-01-28

作者简介

:闫海(

1962-)

,男

,北京人

,博士

,教授

,主要从事微生物和藻类的研究工作。

E2

mail:haiyan@sas.ustb.edu.cn。铝絮凝剂絮凝沼泽红假单胞菌研究

闫 海1

,马翠杰1

,孙旭东1

,陈 建1

,王东升2

(

11北京科技大学应用科学学院生物科学与技术系

,北京

100083;

21中国科学院生态环境研究中心

,北京

100085)

摘 要

:研究了

4种不同铝絮凝剂

Al

2(

SO

4)

3、明矾、

AlCl

3和聚合氯化铝(

PAC)絮凝沉降沼泽红假单胞菌细胞的效

果。结果表明

,PAC的絮凝性能最好

,在

01

01mol・

L-1

的较低浓度下可以将

100%的沼泽红假单胞菌细胞絮凝沉降。

进一步研究显示

,对于不同铝絮凝剂

,在

pH值为

6~

9时

,随

pH值的降低

,沼泽红假单胞菌细胞的絮凝沉降效率逐步提

,其中仍然是

PAC的絮凝效果最好。为从培养物中收集沼泽红假单胞菌细胞的产业化生产奠定了重要的基础。

关键词

:沼泽红假单胞菌

;铝絮凝剂

;絮凝

中图分类号

:TQ3141

253 

Q9391

1 文献标识码

:A 文章编号

:1672-5425(

2008)

06-0053-03

光合细菌(

Photosyntheticbacteria,PSB)是地球

上最古老的原核微生物

,在自然界碳素的物质循环和

转化中发挥着重要作用。

PSB含有

65%的蛋白质及

其它重要的生命活性物质如辅酶

Q、

B族维生素、叶酸

和生物素等[1]

,广泛应用于单细胞蛋白的生产、水产养

殖、农牧业、食用色素、能源开发、保健、医药等领域

,前

景广阔[2]

沼泽红假单胞菌(

Rhodopeudomonaspalustris)

是目前我国和世界上产业化培养生产的主要光合细菌

菌种

,在医药卫生、环境工程、水产养殖和生物化工等

领域的应用越来越广泛。由于厌氧光照培养获得的光

合细菌细胞浓度比较低

,因此如何高效收集培养物中

的光合细菌细胞是限制其应用的主要瓶颈之一

,至今

未见相关的研究报道。

作者广泛探索了钙盐、铁盐、铝盐等不同絮凝剂絮

凝沉降光合细菌细胞效果

,发现铝盐絮凝剂可以高效

絮凝沉降光合细菌细胞。在此基础上

,对

4种不同铝

絮凝剂

Al

2(

SO

4)

3、明矾、

AlCl

3和聚合氯化铝(

PAC)

絮凝沉降沼泽红假单胞菌细胞的效果进行了研究

,拟

为其产业化生产提供依据。

1 实验

11

1 材料与试剂

沼泽红假单胞菌(编号

11

2352)购于中国科学院

微生物研究所

,在实验室培养

5d后

,细胞浓度约为

5

×

109

个・

mL-1

,pH值约

91

0。Al

2(

SO

4)

3、明矾、

AlCl

3和聚合氯化铝(

PAC)均购

于试剂公司

,实验前未进一步纯化。

11

2 方法

取数个

500mL烧杯各加入

300mL沼泽红假单

胞菌液

,加入不同浓度不同种类的铝絮凝剂后于

100r

min-1

搅拌

13min,然后分别静置

5min、

20min和

60min,在距液面下

2cm处取

5mL样品

,经稀释后测

定其在

500nm下的光密度值(

OD

500)

,由

OD

500的减

小来确定沼泽红假单胞菌细胞的絮凝效果。

2 结果与讨论

21

1 沼泽红假单胞菌细胞的可见光吸收

稀释一定倍数后的沼泽红假单胞菌在

400~

800

nm的吸光度曲线见图

1。

1 沼泽红假单胞菌在

400~

800nm的吸光度曲线

Fig.1 

Absorbancecurveof

Rhodopeudomonas

palustrisat400~

800nm闫 海等

:铝絮凝剂絮凝沼泽红假单胞菌研究

/2008年第

6期54 

由图

1可知

,在

400~

750nm,随着波长的增加

,

吸光度不断降低

,但在

500nm左右有一个比较平稳

的吸收峰

,因此絮凝实验采用

OD

500作为絮凝效果的

指标。21

2 不同铝絮凝剂絮凝沉降沼泽红假单胞菌细胞的

效果

考察

4种铝絮凝剂在不同浓度下絮凝沉降沼泽红

假单胞菌细胞的效果

,结果见图

2。

a.明矾 

b.Al

2(

SO

4)

3 

c.AlCl

3 

d.聚合氯化铝

2 

4种铝絮凝剂在不同浓度下絮凝沉降沼泽红假单胞菌细胞的效果

Fig.2 

Flocculationof

Rhodopeudomonaspalustrisby4kindsofaluminumflocculantsatdifferentconcentrations

由图

2可知

,絮凝沉降

20min以后

,

OD

500值基本

稳定。随着絮凝剂浓度的增大

,絮凝沉降沼泽红假单

胞菌细胞的效果趋好。对于不同种类的铝絮凝剂

,

PAC的絮凝沉降性能最好。当

PAC浓度为

01

01mol

L-1

,絮凝沉降

60min,菌液的

OD

500接近于零(图2d)

,絮凝沉降率达到了

100%,上清液非常澄清。

进一步降低铝絮凝剂的添加量至

01

006mol・

L-1

,考察在不同

pH值条件下絮凝沉降沼泽红假单胞

菌细胞的效果

,结果见图

3。

a.明矾 

b.Al

2(

SO

4)

3 

c.AlCl

3 

d.聚合氯化铝

3 

4种铝絮凝剂在不同

pH值条件下絮凝沉降沼泽红假单胞菌细胞的效果

Fig.3 

Flocculationof

Rhodopeudomonaspalustrisby4kindsofaluminumflocculantsatdifferentpHvalues

由图

3可知

,pH值为

6~

9时

,随着

pH值的降

,絮凝沉降沼泽红假单胞菌细胞的效果逐渐趋好。

其中

,PAC絮凝沉降效果最好。

21

3 讨论

本研究发现

,与

Al

2(

SO

4)

3、明矾、

AlCl

3相比

,

PAC絮凝沉降沼泽红假单胞菌细胞的效果最好。这

是由于

PAC是介于

AlCl

3和

Al(

OH)

3之间的中间水

解产物[3]

,通常以通式

Al

n(

OH)

mCl

3n-m来表示

,

n表

示聚合度

,取决于制备过程中的多方面因素

;

m表示中性化程度

,即氢氧根取代氯离子的程度

,是一系列无机

聚合物的总称。有关铝盐絮凝作用机理有以下

4种理

:双电层压缩理论、电中和

/吸附理论、吸附架桥理论

和卷扫絮凝理论[4,5]

。基于以上理论

,对于无机低分

子铝盐来说

,其在水中发生强烈的水解和聚合反应

,产

生具有较高分子量和较高电荷的各种形态[6]

的羟基铝

聚合中间产物

,通过吸附架桥和电中和等作用发挥絮

凝能力。而

PAC是在人工控制下预先制成的最优形

态的聚合物[7]

,其聚合物中

Al

b(反应较快的低聚物和