深海盐单胞菌Halomonas sp. V3a-1产絮凝物HBF-1发酵培养基和培养条件的优化

论文摘要

随着经济的高速发展和人口的快速增长,水环境污染也日益严重,絮凝剂的需求量也越来越大。目前常用于净化污水的化学絮凝剂多为铁系、铝系或聚丙烯酰胺等,不仅造成一定的污染,还会危害人类健康。而微生物絮凝剂具有无毒、无害、安全性高、可被降解以及无二次污染等优点,因而其研究与开发就显得尤为重要。本文对来自于深海底泥中的盐单胞菌V3a-1生产絮凝物质HBF-1的发酵条件进行了研究。采用Logistic Equations方程和Luedeking-Priet方程,建立了菌体生长、絮凝物合成以及基质消耗动力学模型,通过对实验数据和模型数据进行比较,发现模型计算值与实验结果拟合较好,为其工业化生产研究提供了理论依据。通过相关试验,对培养基的营养成分进行了筛选,并在单因素试验的基础上,用正交试验法对培养基成分和培养条件进行了优化。结果表明:葡萄糖与蔗糖作为复合碳源最有利于该菌的生长及HBF-1的产生,两者的添加比例为3:2;玉米粉和尿素作为复合氮源,不但絮凝效果好,且成本低廉;通过正交优化得到的最佳培养基为:葡萄糖6.0 g/L,蔗糖4.0 g/L,玉米粉2.0 g/L,尿素2.0 g/L,MgSO4·7H2O 1.0g/L,,NaCl 20.0 g/L;最佳培养条件为:培养基初始pH 7.0,接种量3%,培养温度28℃,摇床转速160 r/min。在正交优化培养基和培养条件下培养V3a-1,其发酵上清液的絮凝率最高可达99.8%,HBF-1产量提高约124.13%。为了进一步地提高V3a-1发酵产HBF-1效果,在正交优化培养条件的基础上研究了相关的补料工艺。在培养18-24 h补加碳源,可使发酵产HBF-1产量提高9.1-12.7%,在24-30 h补加尿素可使HBF-1产量提高4.5-8.4%,两者均可使菌体生长对数期大幅延长,菌体生长量大幅提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 符号说明
• 第一章 前言
• 1.1 絮凝剂概述
• 1.2 微生物絮凝剂概述
• 1.2.1 微生物絮凝剂的定义
• 1.2.2 微生物絮凝剂的种类
• 1.2.3 产絮凝物质的微生物种类
• 1.2.4 微生物絮凝剂的特点
• 1.2.5 微生物絮凝剂的发展历史
• 1.2.6 微生物絮凝剂的机理研究
• 1.2.7 微生物絮凝剂的发展趋势
• 1.3 研究目的和意义
• 第二章 材料和方法
• 2.1 菌种
• 2.2 培养基
• 2.3 培养条件
• 2.4 絮凝物HBF-1产量的测定
• 2.5 葡萄糖含量测定
• 2.6 菌体生长量的测定
• 2.7 絮凝活性的测定
• 2.8 发酵动力学方程
• 2.8.1 菌体生长动力学方程
• 2.8.2 产物形成动力学方程
• 2.8.3 底物消耗动力学方程
• 2.9 培养基营养成分正交优化试验设计
• 2.10 培养条件正交优化试验设计
• 第三章 结果与分析
• 3.1 絮凝物产生菌的发酵动力学研究
• 3.1.1 盐单胞菌V3a-1产絮凝物过程研究
• 3.1.2 菌体生长动力学
• 3.1.3 絮凝物合成动力学
• 3.1.4 底物消耗动力学
• 3.1.5 小结
• 3.2 盐单胞菌V3a-1发酵培养基和培养条件的优化
• 3.2.1 发酵培养基碳源的选择
• 3.2.2 复合碳源浓度比的选择
• 3.2.3 发酵培养基氮源的选择
• 3.2.4 培养基营养成分优化
• 3.2.5 培养条件优化
• 3.2.6 验证试验
• 3.3 补料对盐单胞菌V3a-1发酵产絮凝物的影响
• 3.3.1 补加碳源对发酵产絮凝物的影响
• 3.3.2 补加氮源对发酵产絮凝物的影响
• 3.3.3 小结
• 第四章 总结
• 参考文献
• 致谢