CN1900271A

CN1900271A - 一种海洋盐单胞菌及其在生物絮凝和重金属吸附中的应用方法

Info

Publication number: CN1900271A
Application number: CN 200510086158
Authority: CN
Inventors: 邵宗泽; 汪保江
Original assignee: Third Institute of Oceanography SOA
Current assignee: Third Institute of Oceanography SOA
Priority date: 2005-07-22
Filing date: 2005-07-22
Publication date: 2007-01-24
Anticipated expiration: 2025-07-22
Also published as: CN1900271B

Abstract

一种海洋盐单胞菌编号V3a，分离自西太平洋深海底泥，可用于制备生物多糖，发酵培养程序简便，只需要提供常用的营养成分：葡萄糖、氯化铵、磷酸盐、硫酸镁、氯化钠和0.6‰酵母膏作为生长因子，18～28℃通气搅拌，生产成本低，提取工艺简单。该多糖具有广泛的应用价值，絮凝活性高，热稳定性极强，高温和酸碱条件都有明显的絮凝效果，并且对多种重金属有吸附作用，尤其是铅，使用条件粗放。在污水处理、食品生产和生物化工领域有很广阔的应用前景。

Description

一种海洋盐单胞菌及其在生物絮凝和重金属吸附中的应用方法

技术领域

本发明涉及微生物资源和环境生物技术领域。具体地说本发明涉及一种海洋盐单胞菌Halomonas sp.V3a及其胞外多糖在絮凝悬浮物和重金属吸附方面的应用和处理方法。

背景技术

微生物产多糖现象在自然界中广泛存在，理论上大多数细菌产生的多糖都有潜在的工业应用价值，然而由于实验技术和多糖自身物理性质的限制，目前仅有少数几种多糖(黄原胶、吉冷胶等)被广泛应用于生物技术领域。因此未来十几年市场对不同的多糖产品都有巨大的需求，许多研究者也正在寻找新的功能多糖以满足现代工业多元化的需要。

多糖潜在的巨大应用市场除了作为保健产品以外，还发现在絮凝和重金属吸附方面也有广阔的应用前景。

絮凝剂广泛用于污水处理、食品生产及生物发酵等工业领域，但目前所广泛使用的无机和有机合成高分子絮凝剂的残留物往往引起环境污染问题，甚至对人类具有致癌、致畸等毒性作用，已被许多国家禁止或限量使用。因此人们把目光转向开发高效、安全无毒、不污染环境的新型生物絮凝剂。日本早在70年代后期就开始了这方面的研究，利用红平红球菌开发出一种高效生物絮凝剂NOC-1，不仅有较强的絮凝沉降作用还有很好的脱色效果，已用于畜产品废水处理。近年来，国内研究者也进行了大量研究，但距产业化仍具有一定距离。而且目前发现的生物絮凝剂大都由于产量低，絮凝活性弱，生产成本高而限制了其在实际中的推广应用。

另一方面，重金属所引起的危害问题已开始被人们所认识，重金属具有生物摄取的富集积累性，可以沿食物链逐级转移，同时在生物内脏长期积累，达到一定限度后呈现毒性。因此，微量、痕量重金属即具有潜在的危险性。近年来，重金属的生物处理方法得到了较多关注。与传统的去除工业废水中有毒重金属的方法(如石灰沉淀法、离子交换和生物硫化物沉淀)相比，生物吸附法的优点是：运行费用低，去除含极低浓度毒物的废液效率高；操作pH及温度范围宽；高吸附速率，高选择性。这些优点促进了生物吸附法在实际中用于重金属污染的处理。

生物吸附主要是用生物活性物质表面的一些具有金属络合、配位能力的基团起作用，如巯基、羧基、羟基等基团。这些基团通过与吸附的金属离子形成离子键或共价键来达到吸附金属离子的目的。通过多糖吸附避免了采用活细胞去除金属离子的局限，由于废水中要去除的金属离子大多是有毒、有害的重金属或放射性金属，它们会抑制生物的活性，甚至使其中毒死亡，并且活体生物的新陈代谢作用受温度、pH、能源等诸多因素的影响，因此活体生物累积在实际应用中仍受到很大限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种盐单胞菌，可以产胞外多糖，发现该多糖有絮凝固体悬浮物和吸附重金属的的活性，而且絮凝高岭土时，表现出明显的酸碱稳定性和热稳定性，有广泛的应用前景。

本发明提供了一种海洋盐单胞菌Halomonas sp.V3a，可以用于制备胞外多糖，该多糖有絮凝固体悬浮物和吸附重金属的的活性。

本发明的优点在于：(1)所筛选的盐单胞菌能以常用碳源、氮源为主要原料制备具有高絮凝活性的胞外多糖产物，发酵温度接近室温，提取工艺简单，可大大降低成本；(2)所制备的多糖类物质属于高分子，粘度高，使用条件粗放，在强酸、强碱、高温处理条件下依然有好的絮凝效果；(3)制备的多糖类物质，表现出对多种重金属的吸附能力，尤其是铅；而且采用多糖吸附可以消除微生物活体吸附时有害重金属对生物体自身的影响。

附图说明

附图1为酸碱稳定性

附图2为热稳定性

表1为重金属吸附能力

具体实施方法

下列实施例旨在进一步阐明本发明，而不是对本发明之范围的限定。

本发明中所用的盐单胞菌编号为V3a，分离自西太平洋深海底泥，该菌株在牛肉膏平板上培养时，菌落呈圆形，边缘整齐，向上凸起，表面光滑，湿润，菌落呈白色或淡黄色，不易挑起，不产色素。本发明的胞外多糖通过硫酸-苯酚、蒽酮、硫酸-咔唑、Elson-Morgan、考马斯亮兰法测定表明，总糖含量为54％～63％，中性糖10.3％～17.5％，葡萄糖醛酸15％～19.1％，氨基葡萄糖2.4％～3％，蛋白质含量甚微。通过HCl水解，BaCl₂作用发现，有明显的BaSO₄沉淀产生，判断有硫酸根离子存在，并测其含量6％～7％，为其生物活性研究提供了旁证。

实施例1

胞外多糖的提取

培养好的发酵液以10000r/min离心20min收集上清，用savage法去除蛋白，加入2.5倍体积的无水乙醇，4℃静置过夜，12000r/min离心10min，收集沉淀，真空干燥，再加去离子水复溶，离心，无水乙醇沉淀，再加水溶解，透析，真空冷冻干燥即得胞外多糖纯品。

实施例2

胞外多糖絮凝高岭土悬浮液的酸碱、热稳定性

1、胞外多糖在絮凝高岭土时表现的酸碱稳定性

本发明提取的胞外多糖，可在较宽的pH范围(1-11)内对高岭土悬浮液保持高的絮凝活性，且都在93％以上，使用浓度仅为5.0mg/L，用量较低，试验结果见图1。

2、胞外多糖在絮凝高岭土时表现得热稳定性

本发明提取的胞外多糖，经过100℃不同时间的变性，再测其对高岭土的絮凝活性，发现其有非常好的热稳定性，在加热14h后，才表现明显的絮凝活性下降，使用浓度仅为5.0mg/L。试验结果见图2。这个特性要比其它文献报道的耐热值高好几倍。

实施例3

胞外多糖对各种重金属的吸附效果

利用本发明提取的胞外多糖，对下列金属离子进行吸附试验：Mn²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Fe³⁺、Cd²⁺、Pb²⁺，具体操作特征是胞外多糖溶液，配成0.5％(w/v)溶液，吸取5ml于透析袋中，分别将透析袋置于盛有200ml各种金属盐溶液的三角瓶中，30℃，100r/min，振摇24h，通过原子吸收检测吸附前和吸附后的离子浓度。其中空白对照是将多糖用5ml去离子水取代，投入不同的金属盐溶液中。计算后得该多糖对各种重金属的吸附效果见表1，可以发现该多糖对于大多数重金属都有明显吸附，有广谱性，尤其对Pb²⁺的吸附效果最大，达到每克多糖吸附135mg铅。

Claims

1、一种海洋盐单胞菌Halomonas sp.V3a，保藏号：CCTCC NO：M205050。

2、根据权利1所述的海洋盐单胞菌，发酵液产生的多糖分泌到胞外，可用于制备多糖类生物絮凝剂，及重金属吸附。

3、根据权利要求2所述的海洋盐单胞菌，发酵液产生的多糖复合物，其总糖含量为54％～63％，中性糖10.3％～17.5％，葡萄糖醛酸15％～19.1％，氨基葡萄糖2.4％～3％，硫酸根6％～7％，蛋白质含量甚微。

4、根据权利要求2所述的海洋盐单胞菌，发酵液产生的多糖复合物，在广泛pH范围(1～12)和经高温100℃热变性处理多糖后，应用于絮凝悬浮物。

5、根据权利要求2所述的海洋盐单胞菌，发酵液产生的多糖复合物，应用于液体中吸附各种重金属。

6、一种制备多糖类生物絮凝剂的方法，其特征在于制备菌种发酵培养基，经灭菌后接入海洋盐单胞菌Halomonas sp.V3a，进行发酵培养，收集培养液，获得胞外多糖生物絮凝剂。

7、根据权利6所述的一种用制备多糖类生物絮凝剂的方法，其特征在于菌种发酵的液体培养基成分为1升培养基中含葡萄糖10g，KH₂PO₄ 2g，K₂HPO₄5g，MgSO₄.7H₂O 0.5～10g，NH₄Cl 1g，NaCl 24g，酵母膏0.6g，pH7.4，经高温蒸汽灭菌后接入含有盐单胞菌的种子培养基进行发酵培养，发酵培养温度为18～28℃，通气，75r/min培养10天。将发酵液离心，收集上清，采用Sevage法去除蛋白后，加入2.5倍体积的无水乙醇，离心收集沉淀，减压真空干燥，经复溶，离心，透析，真空冷冻干燥后得到生物絮凝剂的纯品。