碳源对自絮凝微藻Neocystis mucosa SX的胞外聚合物特征的影响研究

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微藻具有生长速度快、光合作用效率高、适应性强等特点。在其生长过程中可以吸收降解污水中的污染物,从而起到净化水质的作用。将微藻用于污水处理需要从污水中分离微藻(即藻水分离)。但是,目前藻水分离成本高居不下,已成为限制微藻污水处理技术大规模应用的重要因素之一。与其它方法相比,絮凝法分离微藻成本低、操作简便,被认为是很有应用前景的一种方法。胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)被报道为是影响微藻絮凝的重要因素。然而,目前对EPS的研究报道较少,尚无从微藻中提取EPS的通用方法。而且,考虑到实际污水中存在不同的碳源,其对微藻EPS特性会有怎样的影响也不得而知。基于此,本研究以分离出的一株自絮凝微藻为实验藻种,旨在探究提取微藻EPS的最适方法和碳源对EPS理化特性的影响。主要研究结果如下:(1)从山西本地土壤样品中分离出一株自絮凝微藻,经BG-11培养基培养后,采用分子生物学方法对其鉴定,发现该藻株与Neocystis mucosa亲缘关系较近,将该藻株命名为Neocystis mucosa SX。(2)选用阳离子交换树脂(CER)法、EDTA法、热提取法、酸处理法和碱处理法这五种方法对N.mucosa SX的EPS进行了提取。结果表明,CER法和热处理法比其它三种方法提取效率高,能提取出更多具有不同化学特性的EPS。而且,CER法的时间越长,热处理法的温度越高,提取出的EPS的总量越高,但提取后细胞破裂严重,不能代表微藻EPS的真实含量,不宜采用。基于EPS的提取量及对细胞的损伤程度进行综合分析,我们认为,CER 6 h法是有效的微藻EPS提取方法,可用于后续研究。(3)研究了碳源对N.mucosa SXEPS理化特性的影响。在本研究中,分别用碳源为葡萄糖、乙酸钠、蔗糖和淀粉的模拟污水培养N.mucosa SX。结果表明,以淀粉为碳源培养的N.mucosa SXEPS的产量最高,这可能是由于细胞裂解以及易代谢碳源缺乏诱导的胁迫压力共同作用的结果。与EPS含量的显著变化相比,碳源对EPS的化学结构和单糖组成的影响不显著,但对EPS的官能团和单糖组成的比例有显著的影响。与其它三种碳源培养的微藻相比,以淀粉为碳源的N.mucosa SXEPS中疏水基团C-(C/H)比例较高为26.81%,亲水基团C-OH的比例较低为54.82%。不同碳源培养的N.mucosa SX的胞外多糖的单糖组成的比例是不同的。EPS这些特性的改变可能会影响微藻的絮凝效率。
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