[发明专利]一种高浓度发酵制备生物絮凝剂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有絮凝和吸附功能的生物絮凝剂的制备方法，尤其是涉及一种通过高浓度发酵方式生产用于水质净化处理的生物絮凝剂的方法，属于生物工程领域。

背景技术

目前，随着工业的快速发展和人口的急剧增加，城镇饮用地表水需求量和工业废水、城市生活污水、养殖废水排放量与日俱增。由于污水排放类型不断上升，水中的污染物成分变得越来越复杂，因此对污水进行处理的难度也越来越大。如果处理不当，会对工农业生产和人类健康带来严重威胁。利用絮凝剂对污染物絮凝处理是对水质进行净化的有效手段。但是目前使用的化学絮凝剂容易造成对环境的二次污染，例如：老年痴呆与现在广泛使用的含铝无机絮凝剂有关；有机高分子絮凝剂聚丙烯酰胺的单体是直接的致癌、致畸、致突变剂，并具有强烈的神经毒性。并且随着化学絮凝剂用量的不断增加，使生态环境更加恶化。因此，研究与开发高效生物絮凝剂已成为大势所趋。

国务院办公厅2007年4月8日以国办发〔2007〕23号发布的国家发改委《生物产业发展“十一五”规划》中明确规定：国家重点支持发展高性能的生物水处理絮凝剂、混凝剂等生物环保技术。微生物絮凝剂的研发符合国家发改委会令第9号公布的《产业结构调整指导目录(2011年本)》第一类“鼓励类”的第2章“水利”的第3条“城乡供水水源工程”；第38章“环境保护与资源节约综合利用”的第2条“海洋环境保护及科学开发”、第16条“三废处理用生物菌种和添加剂开发与生产”、第18条“重复用水技术应用”以及第22条“新型水处理药剂开发与生产”中的规定。

微生物絮凝剂是由特殊代谢功能的微生物产生的具有絮凝和吸附作用的生物高分子。微生物絮凝剂最突出的特点是具有生物可降解性，它是一种高效、无毒，使用无二次污染的环境友好型水质净化剂。微球菌DS16是由山东省医药生物技术研究中心分离并保存的一产生高效微生物多糖絮凝剂的菌株(黄俊，栾兴社，王世立，等.响应面法优化微球菌DS16产絮凝剂的条件.化工科技[J]，2009，17(4)：17～22.)，该菌株属于真细菌目微球菌科微球菌属。在上述文章中，作者通过实验证明：对生物絮凝剂的产生来说，液糖与(NH₄)₂SO₄具有交互作，Mn²⁺的促进作用明显，其絮凝活性达98％。但是该技术在实际应用中存在着产品浓度低(产品产量≤0.76％(w/v))、生产效率低、操作繁琐、成本高等不足，限制了广泛推广与应用。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种产品浓度高、效率高、易于操作、成本低的实用产业化工艺。

本发明的技术方案是：一种高浓度发酵制备生物絮凝剂的方法，其特征是，将微生物絮凝剂产生菌微球菌DS16通过生产菌种制备、发酵、发酵液预处理、产品提取生产高效微生物絮凝剂，具体包括以下步骤：

(1)生产菌种的扩大培养

①斜面培养基及斜面菌种培养

斜面培养基：牛肉膏3-6g/L，大豆蛋白胨8-12g/L，液糖7-12g/L，NaCl 3-6g/L，pH7.0-7.2；

将微球菌DS16接种于新鲜斜面，并在28-30℃保温培养36h；

②摇瓶培养基及摇瓶菌种培养

摇瓶培养基：液糖8-12g/L，大豆蛋白胨6-12g/L，酵母提取物0.3-0.8g/L，K₂HPO₄ 3-8g/L，KH₂PO₄2-7g/L，MgSO₄·7H₂O 0.3-0.9g/L，pH7.2；

每300mL三角瓶装液体摇瓶培养基70mL，每瓶接种斜面菌种一接种环，180r/min，28-30℃保温培养8-12h；

③生产菌种培养基及生产菌种培养

生产菌种培养基同摇瓶培养基；按2-5％的体积比接入摇瓶菌种进行通气培养，无菌空气通风比1∶0.35-0.65(V/V)，搅拌转速为150-250r/min，27-30℃下培养9-15h，得生产菌种备用；培养完成后菌体形态均一，菌种生长光密度OD值净增0.5以上。

(2)发酵

①发酵培养基