膠質(zhì)芽孢桿菌液體深層發(fā)酵工藝優(yōu)化及應(yīng)用研究.pdf

1、在近些年的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，長期不合理的施用化肥導(dǎo)致了土壤肥力下降和土壤結(jié)構(gòu)破壞，高速發(fā)展的工業(yè)造成了嚴(yán)重的重金屬污染。因此研究多功能高效力的益生菌有很重要的經(jīng)濟(jì)意義和社會(huì)意義。
　　本研究主要做了以下方面的工作：
　　首先對(duì)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有膠質(zhì)芽孢桿菌進(jìn)行了活化，觀察細(xì)胞形態(tài)，進(jìn)行分子生物學(xué)水平菌種鑒定，建立系統(tǒng)發(fā)育樹，命名為Bacillus mucilaginosus G14（膠質(zhì)芽孢桿菌 G14）；進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)查，收集到全國各地9

2、種同類產(chǎn)品，連同膠質(zhì)芽孢桿菌G14進(jìn)行了搖瓶基底發(fā)酵實(shí)驗(yàn)、花盆土壤定殖實(shí)驗(yàn)、搖瓶解鉀試驗(yàn)，分析了膠質(zhì)芽孢桿菌G14開發(fā)成菌制劑的潛力。
　　其次我們選擇膠質(zhì)芽孢桿菌 G14為出發(fā)菌株，進(jìn)行搖瓶發(fā)酵培養(yǎng)基和培養(yǎng)條件的優(yōu)化。通過優(yōu)化實(shí)驗(yàn)表明：當(dāng)糖蜜添加量為1.0％，氮源添加量為0.5%，初始pH為7.0，發(fā)酵溫度為30℃時(shí)，發(fā)酵能力最強(qiáng)，達(dá)到3.64×108 cfu/m。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行了50 L中試發(fā)酵試驗(yàn)，對(duì)發(fā)酵接種量、對(duì)數(shù)期的溶

3、氧、芽孢成熟和收率進(jìn)行了優(yōu)化，結(jié)果表明：接種體積為12%時(shí)即達(dá)到發(fā)酵要求，再高的接種量于發(fā)酵無益；進(jìn)行了對(duì)數(shù)期通氣量的優(yōu)化，當(dāng)保證對(duì)數(shù)期DO為50±5%時(shí)，對(duì)數(shù)期平穩(wěn)，增菌穩(wěn)定且增菌效果達(dá)到最佳，自溶率最低，OD值達(dá)到18.5；優(yōu)化了芽孢成熟過程和成熟時(shí)間，pH對(duì)芽孢形成有顯著影響，當(dāng)在穩(wěn)定期將pH調(diào)節(jié)到8.5時(shí)，芽孢收率能達(dá)到95%以上，且縮短芽孢形成時(shí)間至8.5小時(shí)；最后進(jìn)行分批上罐發(fā)酵，摸索出了最優(yōu)的發(fā)酵參數(shù)。得到發(fā)酵產(chǎn)物后，進(jìn)行

4、了保藏分析，探究了苯甲酸鈉添加量和pH對(duì)保藏時(shí)間的影響，以及室溫下菌粉制劑的保藏時(shí)間，結(jié)果表明：苯甲酸鈉添加量為0.3‰，pH調(diào)節(jié)至2.5時(shí)，液體制劑的保藏時(shí)間能達(dá)到20天。菌粉制劑室溫下保藏，第5個(gè)月后減少至50%。8個(gè)月后基本消亡。
　　然后我們探究了膠質(zhì)芽孢桿菌G14在重金屬鉻污水處理上的應(yīng)用，優(yōu)化了產(chǎn)吸附劑培養(yǎng)基和吸附動(dòng)力學(xué)分析，得出結(jié)論：在氮源添加量為0.3%的培養(yǎng)條件下，膠質(zhì)芽孢桿菌G14產(chǎn)微生物吸附劑的能力最強(qiáng)；微生

5、物吸附劑添加量10%，鉻初始濃度為20 mg/L,pH5.0，吸附溫度為20℃，吸附時(shí)間20 min，此時(shí)吸附率高達(dá)82.9%，最大吸附量為257 mg/L。Langmuir吸附模型能夠很好地解釋吸附過程。我們的研究表明，膠質(zhì)芽孢桿菌對(duì)重金屬鉻是一種有效的微生物吸附劑，其吸附效果主要受pH，吸附時(shí)間和鉻離子初始濃度的影響。溫度的變化基本上不影響吸附反應(yīng)。FTIR結(jié)果表明，吸附前后菌體表面結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，吸附過程主要由細(xì)菌表面的多糖，蛋白