第十二章 微生物学新技术在环境工程中的应用123

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1、第十二章微生物学新技术在环境工程中的应用微生物新技术包括遗传诱变育种、基因工程、酶工程、微生物制剂、生物表面活性剂等第一节固定化酶和固定化微生物在环境工程中的应用一、酶制剂剂型干燥粗酶制剂将用麸曲或深层发酵的培养液除菌（或不除菌）后，与淀粉等惰性填料混合、干燥制成粗酶稀液体酶制剂将培养液过滤除去菌体等杂质后，直接加稳定剂和防腐剂作为商品出售。国内许多白酒厂用此种液态糖化酶制剂糖化淀粉。浓液体酶制剂将培养液过滤除去菌体等杂质、浓缩后再加稳定剂和防腐剂成商品。干燥粉状酶制剂我国多数生产此种酶制剂。制备工艺如下：①过滤培养液去菌体浓缩喷雾干燥研

2、磨加稳定剂、惰性填料成商品②过滤培养液去菌体硫酸铵盐盐析和乙醇沉淀干燥研磨加稳定剂、惰性填料成商品结晶酶是经过高度纯化而结晶的固体酶制剂。固定化酶将酶和酶菌体固定在载体上，制成不容与水的固态酶，可较长时间使用。二、酶的提取（一）预处理胞外酶培养液过滤或离心后的清液胞内酶破碎细胞壁和质膜后，再进行提取。（二）酶的提取水溶液提取法表面活性剂提取法丁醇提取法三、酶的纯化提取（一）浓缩（二）去杂质（三）纯化盐析法有机溶剂沉淀法层析法（四）结晶四、固定化酶和固定化微生物的固定化方法（一）固定化酶和固定化微生物固定化酶从筛选、培育获得的优良菌种中提取活

3、性极高的酶，再用包埋等方法将酶固定在载体上，制成不溶于水的固态酶，即固定化酶。固定化微生物以与固定化酶相同的固定化方法将酶活力强的微生物固定在载体上，即成固定化微生物。特性稳定、降解有机物性能力强、耐、抗毒抗杂菌、耐冲击负荷。（二）固定化酶和固定化微生物的固定方法载体结合法交联法包埋法逆胶束酶反应系统以共价结合、离子结合和物理吸附等方法将酶固定在非水溶性载体上的方法载体有葡萄糖、活性炭、胶原、多孔玻璃、高岭土、硅胶等非水溶性载体。微生物细胞与带2个以上功能团的非水溶性交联剂进行交联，稳定性好反应激烈，会使细胞活性降低。载体结合法交联法包埋法

4、将微生物细胞包埋在半透性多聚物膜或凝胶小格中操作简单、能保持微生物细胞的多酶体系、对活性影响较小在废水处理中得到广泛的研究，是固定化微生物最常用的方法。逆胶束酶反应系统表面活性剂的两性分子在有机溶剂中自发形成聚集体，其亲水性一端连接成逆胶束的极性核，水分析插入核中，其疏水性的一端进入主体有机溶剂中，酶分子溶剂溶于逆胶束中，组成逆胶束酶系统。对微生物无毒（包括固定化过程中和固定化后）；载体表面应具有化学活性集团，这些基团可以直接或经过较为温和的化学方法活化后与生物分子偶联；载体对生物分子而言是惰性的，或者是相对惰性的；对细胞的通透性，允许基质

5、底物和代谢产物渗透和扩散，维持细胞的生命活力；成本低，来源广泛。优良载体应具备的特性五、固定化酶和固定化微生物在环境工程中的应用（一）固定化酶和固定化微生物在废水生物处理中的研究现状固定化酶技术只限于水解酶类和少数胞内酶研制成功和应用，处理废水成本高。而固定化微生物技术应用研究的比较多。（二）固定化微生物在废气生物处理中的应用前景第二节微生物细胞外多聚物的开发和应用微生物的胞外多聚物，即ECP，是微生物在一定的环境条件下，在其代谢过程中分泌的、包围在微生物细胞壁外的多聚化合物。包括荚膜、粘液层及其它表面物质。这些多聚物经分析得知其成分为脂、

6、脂肽、多糖脂、中性类脂衍生物。微生物细胞外多聚物可用作表面活性剂、絮凝剂或助凝剂、沉淀剂。还可应用于破乳、润湿、发泡和抗静电。在废水生物处理方面的应用已有报道。一、生物表面活性剂和生物乳化剂的开发与应用表12-1生物表面活性剂和生物乳化剂的分类分类产物类型生产菌1糖脂海藻糖脂节杆菌属、分枝菌属、诺卡氏菌属、棒杆菌属、红球菌属鼠李糖假单胞菌属槐糖脂Torulopsis2中性脂/脂肪酸甘油酸、脂肪酸、脂肪醇、蜡不动杆菌属、梭菌属3含氨基酸类脂脂蛋白、脂肽脂氨基酸芽孢杆菌属、诺卡氏菌属、棒杆菌属、链霉菌属、分枝杆菌属、假单胞菌属、葡糖杆菌属4磷脂

7、磷脂酰乙醇胺红球菌属、硫杆菌属5聚合物脂杂多糖、脂多糖复合物、蛋白质-多糖复合物不动杆菌属、地霉属6细胞表面本身生物破乳剂诺卡氏菌属、红球菌属肽脂不动杆菌属二、微生物自身絮凝和沉淀作用根据单一菌种微生物（纯种）细胞表面的解离层（胞外多聚物）性质不同而划分两种类型，即疏水性的R型（菌落为粗糙型）和亲水性的S型（菌落为光滑型）。凡具有R型解离层的微生物表现疏水性而自身发生絮凝、聚集而沉降，故可将R型细菌应用于废水处理。具有S型解离层的微生物表现亲水性，均匀分散于水中，不易絮凝，不易沉降。由于活性污泥中的微生物是混合菌种，活性污泥可能全有R型细菌

8、组成，还可能全由S型细菌组成。三、微生物絮凝剂和沉淀剂的开发和应用絮凝剂有三类：①类为有机高分子絮凝剂或是助凝剂；②类为无机絮凝剂，用量大；③类为微生物絮凝剂，是新开发、有前途的