一种胁迫产生脱硫弧菌脱硫亚种胞外聚合物的方法及其应用

本发明属于重金属废水处理，具体涉及一种胁迫产生脱硫弧菌脱硫亚种胞外聚合物的方法及其应用。

背景技术：

1、传统处理重金属废水的方法主要有化学沉淀法、过滤法、氧化还原法、离子交换法等，但这些方法成本较高、操作困难，比较适用于中高浓度重金属废水。生物吸附是利用生物质(活体、非活体或其衍生物)某些稳定的特性与重金属结合，使废水中中低浓度的重金属离子得以浓缩和分离的方法，因其具有环境友好、操作简单、高效、可再生等潜在优势而逐渐引起人们的关注。这种方法所用的生物吸附剂主要取自藻类、水生植物、植物废弃生物质、发酵行业产生的菌丝体废物、细菌及微生物胞外聚合物(extracellular polymericsubstances，eps)等。其中，胞外聚合物是由微生物产生的由各种生化物质组成的大分子聚合物。自然界中大多数微生物均能够产生eps，这也是其抵御外界不利环境最常见的保护机制之一。eps主要是由蛋白质、多糖、核酸和脂质组成，含有丰富的聚阴离子官能团，如羟基、羧基、羰基和胺基等，能为金属提供结合位点，使其具有很强的吸附性能。

2、胁迫/诱导是改变外界条件进而影响生物生长和发育状态的一种手段，通过胁迫/诱导可以使微生物产生更多的eps，还可以进一步增强其对重金属的吸附能力。目前，国内外关于eps胁迫/诱导的研究主要集中在重金属和好氧菌方面，很少涉及其他因素对厌氧菌eps特定组分影响的相关报道。其中，营养物质是一种极具吸引力和潜力的胁迫因子。当前已有利用还原性硫源和碳源胁迫/诱导产生胞外聚合物的研究，但大多数硫酸盐还原菌生长所需的氮素营养物质为铵盐，因此如果能利用氮源作为胁迫因子胁迫/诱导产生胞外聚合物，必将具有重要的应用前景。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的不足，本发明提出了一种胁迫产生脱硫弧菌脱硫亚种胞外聚合物的方法，该方法以铵盐作为胁迫/诱导因子，可以提高脱硫弧菌脱硫亚种的胞外聚合物产量，尤其是蛋白质的含量，且所产生的胞外聚合物对重金属具有高效的吸附性能，对强化微生物去除重金属具有积极的参考意义。

2、为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

3、本发明第一方面提供了一种胁迫产生脱硫弧菌脱硫亚种胞外聚合物的方法，即以铵盐作为胁迫/诱导因子对脱硫弧菌脱硫亚种进行培养后提取得到胞外聚合物。

4、作为其中一个优选的实施方式，所述胁迫产生脱硫弧菌脱硫亚种胞外聚合物的方法具体为：在starkey培养基中活化培养脱硫弧菌脱硫亚种制得菌液，再将菌液接种至新的starkey培养基中，并加入铵盐进行胁迫/诱导培养，最后通过naoh法提取脱硫弧菌脱硫亚种产生的胞外聚合物。

5、优选地，所述铵盐包括氯化铵、草酸铵或碳酸氢铵。更优选地，所述铵盐为氯化铵。

6、优选地，所述铵盐在培养基中的添加量为0.4-3.2g/l。更优选地，所述铵盐在培养基中的添加量为2.0g/l。

7、相比之下，氯化铵的胁迫诱导效果优于草酸铵与碳酸氢铵。氯化铵是一种优良的胁迫/培养因子，脱硫弧菌脱硫亚种对其较敏感，通过添加氯化铵胁迫培养菌株，可以提高胞外聚合物的产量，进而提高其对重金属的吸附性能。在氯化铵添加量为2.0g/l时细菌胞外聚合物的产量最高，为645.41mg/g，此时胞外聚合物对pb(ii)的平衡吸附量也达到最高，为3167.25mg/g。

8、优选地，所述starkey培养基包括：k2hpo4 0.50～1.00g、nh4cl 0.50～1.50g、na2so40.50～1.50g、cacl2·2h2o 0.05～0.15g、mgso4·7h2o 1.00～3.00g、60％ dl-乳酸钠2.00～3.00g、酵母提取物0.50～1.50g、抗坏血酸0.05～0.15g/l，培养基的ph值为7.00±0.20。

9、优选地，所述胁迫/诱导培养以恒温震荡培养的方式进行，培养的温度为25～35℃，转速120～180r/min，时间为60～84h。

10、优选地，所述活化培养采用恒温震荡培养的方式进行，培养的温度为25～35℃，转速120～180r/min，时间为36～60h。

11、优选地，将菌液接种至新的starkey培养基时，所述脱硫弧菌脱硫亚种菌液接入的体积分数为starkey培养基的5％～15％。

12、优选地，通过naoh法提取胞外聚合物的具体操作为：对胁迫/诱导培养完成的菌液进行离心，倒掉上清液保留菌体，用0.9％ nacl洗涤菌体后，再次离心倒掉上清液保留菌体，重复此过程2～5次以除去菌体上残留的starkey培养基和铵盐，最后一次用0.9％ nacl溶液洗涤菌体后，往菌体中加入1.00mol/l的naoh溶液，摇匀后4℃静置2～4h，之后离心并收集上清液，上清液用0.22～0.45μm醋酸纤维素滤膜过滤后装于4000da透析袋中透析12～36h，保留菌体即得胞外聚合物。

13、本发明第二方面提供了采用第一方面所述的方法得到的脱硫弧菌脱硫亚种胞外聚合物。

14、本发明第三方面提供了第二方面所述的脱硫弧菌脱硫亚种胞外聚合物在处理含重金属废水中的应用。

15、优选地，所述含重金属废水为含pb(ii)废水。

16、优选地，具体的应用方法为：将第二方面所述的脱硫弧菌脱硫亚种胞外聚合物添加到含重金属的废水中，吸附2h以上。

17、本发明提取的胞外聚合物在pb(ii)浓度较高的情况下也能迅速反应，当pb(ii)初始浓度为120mg/l时，胞外聚合物对pb(ii)的平衡吸附量高达10145mg/g，具有稳定的吸附性能和最小的解析趋势。

18、本发明第四方面还提供了一种重金属吸附剂，所述吸附剂包括第二方面所述的脱硫弧菌脱硫亚种胞外聚合物，所述重金属优选为pb(ii)。

19、可以将本发明的脱硫弧菌脱硫亚种胞外聚合物制成纯eps生物吸附剂，也可以制成包括微生物细胞的活体或灭活生物吸附剂。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

21、本发明提供了一种胁迫产生脱硫弧菌脱硫亚种胞外聚合物的方法，该方法以铵盐作为胁迫/诱导因子，在脱硫弧菌脱硫亚种培养过程中加入铵盐进行胁迫/诱导培养，再通过naoh法提取得到胞外聚合物。该方法操作简便、高效环保、无二次污染，而且能提高脱硫弧菌脱硫亚种的胞外聚合物产量，尤其是蛋白质的含量。同时，本发明所提取得到的胞外聚合物对重金属具有高效的吸附性能，而且所提取的胞外聚合物在重金属浓度较高的情况下也能迅速反应，具有稳定的吸附性能和最小的解析趋势，对强化微生物去除重金属具有积极的参考意义。

技术特征：

1.一种胁迫产生脱硫弧菌脱硫亚种胞外聚合物的方法，其特征在于，以铵盐作为胁迫/诱导因子对脱硫弧菌脱硫亚种进行培养后提取得到胞外聚合物。

2.根据权利要求1所述的一种胁迫产生脱硫弧菌脱硫亚种胞外聚合物的方法，其特征在于，在starkey培养基中活化培养脱硫弧菌脱硫亚种制得菌液，再将菌液接种至新的starkey培养基中，并加入铵盐进行胁迫/诱导培养，最后通过naoh法提取脱硫弧菌脱硫亚种产生的胞外聚合物。

3.根据权利要求2所述的一种胁迫产生脱硫弧菌脱硫亚种胞外聚合物的方法，其特征在于，所述铵盐包括氯化铵、草酸铵或碳酸氢铵。

4.根据权利要求2所述的一种胁迫产生脱硫弧菌脱硫亚种胞外聚合物的方法，其特征在于，所述铵盐在培养基中的添加量为0.4-3.2g/l。

5.根据权利要求2所述的一种胁迫产生脱硫弧菌脱硫亚种胞外聚合物的方法，其特征在于，所述starkey培养基包括：k2hpo4 0.50～1.00g、nh4cl 0.50～1.50g、na2so40.50～1.50g、cacl2·2h2o 0.05～0.15g、mgso4·7h2o 1.00～3.00g、60％dl-乳酸钠2.00～3.00g、酵母提取物0.50～1.50g、抗坏血酸0.05～0.15g/l，培养基的ph值为7.00±0.20。

6.根据权利要求2所述的一种胁迫产生脱硫弧菌脱硫亚种胞外聚合物的方法，其特征在于，所述胁迫/诱导培养以恒温震荡培养的方式进行，培养的温度为25～35℃，转速120～180r/min，时间为60～84h。

7.根据权利要求2所述的一种胁迫产生脱硫弧菌脱硫亚种胞外聚合物的方法，其特征在于，通过naoh法提取胞外聚合物的具体操作为：对胁迫/诱导培养完成的菌液进行离心，倒掉上清液保留菌体，用0.9％nacl洗涤菌体后，再次离心倒掉上清液保留菌体，重复此过程2～5次以除去菌体上残留的starkey培养基和铵盐，最后一次用0.9％nacl溶液洗涤菌体后，往菌体中加入1.00mol/l的naoh溶液，摇匀后4℃静置2～4h，之后离心并收集上清液，上清液用0.22～0.45μm醋酸纤维素滤膜过滤后装于4000da透析袋中透析12～36h，保留菌体即得胞外聚合物。

8.采用权利要求1-7任一项所述的方法得到的脱硫弧菌脱硫亚种胞外聚合物。

9.权利要求8所述的脱硫弧菌脱硫亚种胞外聚合物在处理含重金属废水中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述含重金属废水为含pb(ii)废水。

技术总结本发明属于重金属废水处理技术领域，具体涉及一种胁迫产生脱硫弧菌脱硫亚种胞外聚合物的方法及其应用。本发明先通过外加铵盐对脱硫弧菌脱硫亚种进行胁迫/诱导培养，再通过NaOH法提取得到胞外聚合物。该方法操作简便、高效环保、无二次污染，而且能提高脱硫弧菌脱硫亚种的胞外聚合物产量，尤其是蛋白质的含量。同时，本发明所提取得到的胞外聚合物对重金属具有高效的吸附性能，而且所提取的胞外聚合物在重金属浓度较高的情况下也能迅速反应，具有稳定的吸附性能和最小的解析趋势，对强化微生物去除重金属具有积极的参考意义。技术研发人员：宋卫锋,陈丽瑶,杨佐毅,吴芷昕,涂传英,郑广文受保护的技术使用者：广东工业大学技术研发日：技术公布日：2024/6/18