絮凝菌f2产生物絮凝剂的发酵动力学及其活性成分分析

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1、国内图书分类号：Q93学校代码：10213国际图书分类号：579密级：公开理学硕士学位论文絮凝菌F2产生物絮凝剂的发酵动力学及其活性成分分析硕士研究生：邢洁导师：杨基先副教授副导师：马放教授申请学位：理学硕士学科：微生物学所在单位：市政环境工程学院答辩日期：2009年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:Q93U.D.C:579DissertationfortheMasterDegreeinScienceANALYSISONACTIVECOMPONENTSANDFERMENTATIONKINETICSOFBIOFLOCCULANTPRODUC

2、EDBYBIOFLOCCULANT–PRODUCINGBACTERIUMF2Candidate:XingJieSupervisor：Prof.YangJixianAssociateSupervisor:Prof.MaFangAcademicDegreeAppliedfor：DoctorofScienceSpeciality：MicrobiologyAffiliation：SchoolofMunici.＆Envir.Eng.DateofDefence：June,2009Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTech

3、nology哈尔滨工业大学理学硕士学位论文摘要在城镇用水，工业废水处理，生物下游工业等中，“絮凝”是应用最普遍的关键环节之一。生物絮凝剂作为一种高效、无毒、无二次污染的新型絮凝剂，对人类健康和环境保护都有很重要的现实意义。但是，目前大部分研究处于实验室阶段，产量低生产成本高，在很大程度上限制了生物絮凝剂的生产和应用。基于此，本研究通过对絮凝菌的发酵动力学、生物絮凝剂的分离纯化、组成结构分析的研究，将生物絮凝剂的基础理论研究向前推进一步，为生物絮凝剂的代谢研究奠定基础，也为它的产业化提供理论支持。本研究从菌体本身入手，对产絮性能退化的絮凝菌F2进行复壮，复壮后的絮凝菌F

4、2生长旺盛，絮凝效果恢复至原始菌的95%以上。踪监测其发酵过程，并对发酵培养基进行优化，结果表明K2HPO4是发酵培养基中必不可少的，且用量不能少于5.0g/L，而KH2PO4则可以选择性的添加或不添加，絮凝剂的最佳获取时间为21h。最后建立了描述絮凝菌F2发酵过程中菌体生长、产物合成和底物消耗的动力学模型。经计算，三种模型均较准确的模拟了其过程。根据生物絮凝剂的性质，首先利用醇提法和Sevage法分离絮凝活性成分，得到生物絮凝剂粉末状粗品，含量约520μg/mL，其中，多糖含量为488μg/mL，占93.8%，絮凝活性由89%提高到92%。其次，选择了三种弱阴离子交

5、换凝胶对生物絮凝剂粗品进行纯化预试验，从中优选出最适的离子交换凝胶，并对离子交换层析进行洗脱速度、收集量和上样量的选择，最终确定了离子交换层析纯化生物絮凝剂粗品的最佳条件为：DEAE-650M离子交换凝胶，2.620cm柱子，pH8.0Tris-HCl起始缓冲液，0-1.5mol/LNaCl梯度洗脱，上样量为6mL，洗脱速度为54mL/h，收集量为3mL/管。在此条件下纯化得到的白色棉絮状固体，经鉴定为高纯度的生物絮凝活性成分。生物絮凝剂纯品的GPC法、薄层层析、GC和GC-MS、红外光谱和核磁共振结果表明生物絮凝剂的分子量为1156,000Da，活性中心多糖的每个

6、重复单位中含有3个糖基单元，分别为α-吡喃型半乳糖、-吡喃型甘露糖和α-吡喃型葡萄糖，它们的质量比约为1：3：5，分别以α和糖苷键相连，化学式为[C54H108O54]n。关键词：生物絮凝剂；多糖；发酵动力学；分离纯化；结构分析-I-哈尔滨工业大学理学硕士学位论文AbstractFlocculationprocessisoneofthemostgeneralkeystepsinthewaterandwastewatertreatment,downstreamprocessingofbio-industry.Asanewtypeproduct,biofloccula

7、nt(BF)isasafeandnon-toxicsubstance,withhighefficiencyandnon-secondarypollution,whichshowsagreatimportancetohumanhealthandenvironmentalprotection.However,mostofresearchesareinbench-scalestageatpresent.Becauseofhighcostofculturalmedium,theproductionandapplicationofBFarerestricted