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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LogisticEquations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6.0g/L,蔗糖4.0g/L,玉米粉2.0g/L,尿素2.0g/L,MgSO4·7H2O1.0g/L,NaCl20.0g/L;最佳培养条件为:培养基初始pH7.0,接种量3%,培养温度28℃,摇床转速160r/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18-24h补加碳源,可使发酵产HBF-1产量提高9.1-12.7%,在24-30h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。