CN105348368A - 一种0092型丝状菌低膨胀污泥紧密结合型胞外聚合物(tb-eps)提取方法 - Google Patents

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Abstract

一种0092型丝状菌低膨胀污泥紧密结合型胞外聚合物(TB-EPS)提取方法，涉及污水生物处理领域。发生0092型丝状菌低膨胀污泥系统，针对此0092型丝状菌低膨胀污泥EPS中TB层蛋白质和多糖采用普通超声方法提取或甲醛加超声的提取方法，超声强度为96-288W，时间为10min；可以快速高效地提取以0092型丝状菌为优势丝状菌的膨胀污泥中TB-EPS，为后续蛋白质、多糖及DNA的准确定量提供了稳定高效的提取方法。

Description

一种0092型丝状菌低膨胀污泥紧密结合型胞外聚合物(TB-EPS)提取方法
技术领域
本发明涉及污水生物处理领域，提供一种针对0092型丝状菌低膨胀污泥紧密结合型胞外聚合物(TB-EPS)提取的优化方法，可以快速高效地提取以0092型丝状菌为优势丝状菌低膨胀污泥TB-EPS，为后续蛋白质、多糖及DNA的准确定量提供了稳定高效的提取方法。
背景技术
胞外聚合物(extracellularpolymericsubstances，EPS)是微生物在一定的环境条件下，代谢过程分泌的包围在细胞壁外的多聚物，EPS主要包含蛋白质、多糖和核酸等聚合物，一般认为EPS占活性污泥总有机质的50％～90％。EPS对污泥絮体的束水容量具有重大影响，污泥中大部分的水结合在EPS中，因此EPS被认为是影响污泥脱水性能的最主要因素。同时，有研究表明EPS中的主要成分蛋白质、糖类等的含量都与污泥体积指数(SVI)成正相关，EPS的存在改变了污泥表面电荷，从而直接影响了污泥的沉降性。因此，准确高效提取并定量EPS对研究污泥沉降性能及污泥膨胀状况具有十分重要的意义。
目前对污泥中EPS提取的方法主要有加热提取、离心提取、碱性提取、乙醇提取、阳离子交换树脂提取、声处理与CER交换相结合的提取方法。EPS提取的一个关键要素是所选的方法不但能够准确地将其从细胞表面分离出来，而且要足够温和，避免引起细胞的裂解和溶解，从而导致细胞的内聚物泄漏到胞外，造成EPS数量和成分分析的误差，一般采取EPS中DNA的相对含量作为检验细胞相对破裂程度的标准。
然而，针对不同特性的污泥，固定的污泥胞外聚合物的分层及提取方法对其提取效率高低不同，目前缺乏针对不同特性污泥开发不同的提取方法，尤其缺乏针对已发生丝状菌膨胀的污泥，其污泥特性与普通污泥的特性完全不同，对其EPS中蛋白质和多糖的提取更需高效稳定，从而来分析其对膨胀污泥沉降特性的影响。
发明内容
针对上述研究的不足之处，本发明提供针对0092型丝状菌低膨胀污泥紧密结合型胞外聚合物(TB-EPS)提取方法，可以快速高效地提取0092型丝状菌引起的低膨胀污泥TB-EPS中蛋白质和多糖等物质，且不破胞，为后续蛋白质、多糖及DNA的准确定量提供了稳定高效的提取方法，为分析其对污泥沉降性能提供基础。
针对0092型丝状菌低膨胀污泥紧密结合型胞外聚合物(TB-EPS)中蛋白质和多糖提取方法，其特征在于：
发生0092型丝状菌低膨胀污泥系统，针对此0092型丝状菌低膨胀污泥EPS中TB层蛋白质和多糖采用普通超声方法提取，将提取完疏松型胞外聚合物(LB-EPS)后的污泥底物用1倍体积PBS溶液恢复原体积，然后超声，超声强度为96-288W(优选96W)，时间为10min。
或发生0092型丝状菌低膨胀污泥系统，针对此0092型丝状菌低膨胀污泥EPS中TB层蛋白质和多糖采用甲醛加超声的提取方法，为：将提取完疏松型胞外聚合物(LB-EPS)后的污泥底物用1倍体积PBS溶液恢复原体积，然后加入甲醛，并于4℃条件冷藏保存1h，然后超声，超声强度为96-288W(优选96W)，时间为10min。
上述低膨胀污泥一般DSVI值为300-600mL/g(优选500mL/g),平均MLSS为1500-3500mg/L(优选2000mg/L)，
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明提供的0092型丝状菌低膨胀污泥紧密结合型胞外聚合物(TB-EPS)提取的优化方法是专门针对提取发生以0092型丝状菌为优势菌种的低膨胀污泥中紧密结合型胞外聚合物的方法，对此类膨胀污泥中TB-EPS提取更具针对性。
(2)本发明中污泥平均DSVI值为500mL/g,平均MLSS为2000mg/L，针对此膨胀污泥EPS中TB层蛋白质和多糖提取普通超声最优方法为：超声强度为96W，时间为10min，提取出紧密结合型胞外聚合物(TB-EPS)中蛋白质、多糖及DNA分别为78.53、7.52及4.55mg/L,DNA百分含量为5.02％,未出现严重破胞。
(3)本发明分别提供了普通超声法和甲醛加超声法对以0092型丝状菌低膨胀污泥紧密结合型胞外聚合物提取的优化方法，使得针对此类污泥中紧密结合型胞外聚合物提取具有选择性和针对性。平均DSVI值为500mL/g,平均MLSS为2000mg/L，针对此膨胀污泥EPS中TB层蛋白质和多糖提取甲醛加超声最优方法为：超声强度为96W，时间为10min，提取出紧密结合型胞外聚合物(TB-EPS)中蛋白质、多糖及DNA分别为84.84、7.25及2.31mg/L,DNA百分含量为2.45％,未出现严重破胞。
附图说明
图1DSVI值为500mL/g的0092型丝状菌FISH图片(1000倍)
图2为本发明DSVI值为500mL/g，MLSS为2000mg/L的以0092型丝状菌为优势丝状菌膨胀污泥的TB-EPS提取结果图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方法对本发明作进一步详细说明。但本发明并不限于以下实施例。
取试验污泥样品通过1.2mm的网筛去除粗砂等物质，过筛的原泥在4℃沉淀1.5小时，用虹吸管将上层溶液收集为supernatant层EPS；将沉淀物用离心机2000g条件下离心15分钟，上层液收集为slime层EPS，底物用1*PBS溶液恢复原体积，悬浮液在5000g条件下离心15分钟，上层液收集为LB-EPS，底物污泥为提取完疏松型胞外聚合物(LB-EPS)后的污泥底物。
实施例
1、对DSVI值为500mL/g，MLSS为2000mg/L的以0092型丝状菌(图1)为优势丝状菌的膨胀污泥进行EPS前几步提取处理；
2、将提取完疏松型胞外聚合物(LB-EPS)后的污泥底物用1*PBS溶液恢复原体积；
3、将上述样品均分为9份，每份10ml；
4、第1份样品设为对照组(作为对比例)，采用20000g转速离心20min后收集上层液为对照组提取TB-EPS；
5、第2份样品设为加热组(作为对比例)，采用恒温70℃加热30min后采用20000g转速离心20min收集上层液为加热组提取TB-EPS；
6、第3-5份样品设为普通超声组，分别采用总功率为480w的20％，40％，60％的超声强度进行10min超声处理，采用20000g转速离心20min收集上层液为普通超声组不同超声强度下提取TB-EPS；
7、第6-8份样品设为甲醛超声组，采用36.5％甲醛以60ul/10ml的量添加到样品中，并与4℃条件冷藏保存1h，后分别采用20％，40％，60％的超声强度进行10min超声处理，采用20000g转速离心20min后收集上层液为甲醛超声组不同超声强度下提取TB-EPS；
8、第9份样品设为甲醛+NaOH组(作为对比例)，先采用质量百分含量36.5％甲醛以60ul/10ml恢复原体积的污泥的量添加到样品中，并于4℃条件冷藏保存1h，后用1mol/L的NaOH添加到样品中并4℃条件冷藏保存3h，采用20000g转速离心20min后收集上层液为甲醛+NaOH组提取TB-EPS；
9、将各组提取的TB-EPS用0.45μm的滤膜过滤；
10、建立folin-酚法蛋白质标线，并测定样品中蛋白质含量；
11、建立二苯胺法DNA标线，并测定样品中DNA含量；
12、建立蒽酮法多糖标线，并测定样品中多糖含量；
13、将得到的数据结果进行分析比较(图2)，得到DSVI值为500mL/g，MLSS为2000mg/L的以0092型丝状菌为优势丝状菌膨胀污泥的TB-EPS最优提取方法。普通超声最优方法为：超声强度为20％，时间为10min，提取出紧密结合型胞外聚合物(TB-EPS)中蛋白质、多糖及DNA分别为78.53、7.52及4.55mg/L,DNA百分含量为5.02％(DNA的百分含量指的是DNA占蛋白质、多糖及DNA总量的质量百分比，以下同),未出现严重破胞；甲醛加超声最优方法为：超声强度为20％，时间为10min，提取出紧密结合型胞外聚合物(TB-EPS)中蛋白质、多糖及DNA分别为84.84、7.25及2.31mg/L,DNA百分含量为2.45％,未出现严重破胞。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种0092型丝状菌低膨胀污泥紧密结合型胞外聚合物(TB-EPS)提取方法，其特征在于，包括以下步骤：
发生0092型丝状菌低膨胀污泥系统，针对此0092型丝状菌低膨胀污泥EPS中TB层蛋白质和多糖采用普通超声方法提取，将提取完疏松型胞外聚合物(LB-EPS)后的污泥底物用1倍体积PBS溶液恢复原体积，然后超声，超声强度为96-288W，时间为10min；
或发生0092型丝状菌低膨胀污泥系统，针对此0092型丝状菌低膨胀污泥EPS中TB层蛋白质和多糖采用甲醛加超声的提取方法，为：将提取完疏松型胞外聚合物(LB-EPS)后的污泥底物用1倍体积PBS溶液恢复原体积，然后加入甲醛，并于4℃条件冷藏保存1h，然后超声，超声强度为96-288W，时间为10min。
2.按照权利要求1的方法，其特征在于，低膨胀污泥的DSVI值为300-600mL/g,平均MLSS为1500-3500mg/L。
3.按照权利要求2的方法，其特征在于，低膨胀污泥的DSVI值为500mL/g,平均MLSS为2000mg/L；超声强度均为96W。
4.按照权利要求2或3的方法，其特征在于，采用质量百分含量36.5％甲醛以60ul/10ml恢复原体积的污泥的量添加。
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