[发明专利]一种固定化芽孢的制备方法及其在吸附稀土离子中的应用

说明书

本发明提供一种固定化芽孢的制备方法及其在吸附稀土离子中的应用。本发明提供的固定化芽孢的制备方法，包括如下步骤：1)芽孢的培养；2)芽孢的收集；3)芽孢的纯化；4)固定化芽孢的制备。本发明属于生物环保技术领域，选取对环境耐受能力强的芽孢杆菌芽孢，经一定比例的包炭后，与海藻酸钠溶液混匀后缓慢滴加至特定温度和浓度条件的无菌CaCl₂溶液中，得到结构稳定的凝胶颗粒，进一步交联后得到固定化芽孢，实现了芽孢与特定固定化技术的结合，使芽孢高浓度密集，对稀土离子的吸附效果好且稳定，吸附效果明显优于枯草芽孢杆菌细胞、枯草芽孢杆菌芽孢以及海藻酸钠包埋芽孢。

技术领域

本发明属于生物环保技术领域，尤其涉及一种固定化芽孢的制备方法及其在吸附稀土离子中的应用。

背景技术

稀土离子在水体中的污染日渐成为人们不可忽视的重大问题，不仅导致资源浪费，还可能对人类、其他动物和植物产生毒害。微生物修复技术由于投资成本低、见效快、对环境不会产生副作用等特点，逐渐被应用于修复水土污染中的重金属。然而，由于在实际应用过程中存在生物活性低、单位体积内菌体密度低、稳定性差以及环境耐受性差等问题，微生物修复技术对重金属等环境污染的修复效果大打折扣。

固定化技术被广泛的应用于固定酶和菌株细胞，在现有的水体污染研究中大部分是用来修复重金属染物。针对不同的固定化对象，所采取的固定化方法往往不同，例如：CN103898086 A公开了一种固定化水解酶并将其用于污泥水解，将水解酶通过戊二醛吸附交联于磁性壳聚糖复合微球(由Fe₃O₄纳米颗粒与壳聚糖通过戊二醛交联而成)上制备得到固定化水解酶。 CN103160492A公开了一种固定化枯草芽孢杆菌的制备方法并将固定化枯草芽孢杆菌用于处理污水，通过将枯草芽孢杆菌菌悬液的菌体沉淀加入到含有远红外细菌屋的牛肉膏蛋白胨培养液中，在恒温培养箱中固定培养40～60h，得到固定化枯草芽孢杆菌。上述固定化方法存在操作较复杂、操作时间较长、容易对活性物质的活性或传质代谢能力产生较大影响等问题。现有技术鲜见固定化技术用于稀土离子污染相关处理的研究报道。因此，开展固定化微生物吸附剂对稀土离子的研究，有望拓宽固定化微生物技术的应用范围，对于促进水介质中稀土离子的回收或净化具有重要意义。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种固定化芽孢的制备方法及其在吸附稀土离子中的应用。本发明选取对环境耐受能力强的芽孢杆菌芽孢，经一定比例的包炭后与海藻酸钠溶液混匀后缓慢滴加至特定温度和浓度条件的无菌CaCl₂溶液中，得到的凝胶颗粒结构稳定，进一步交联后得到的固定化芽孢实现了芽孢与特定包埋、固定化技术的结合，使芽孢高浓度密集，对稀土离子的吸附效果好且稳定，吸附效果明显优于枯草芽孢杆菌细胞、枯草芽孢杆菌芽孢以及海藻酸钠包埋芽孢，且操作便捷、环境友好，适用于吸附、回收废水中的稀土离子。

本发明的目的将通过下面的详细描述来进一步说明。

本发明提供一种固定化芽孢的制备方法，包括如下步骤：

1)芽孢的培养：将活化后的枯草芽孢杆菌接入LB液体培养基中培养5～8h后，将菌液涂布于2×SG固体培养基平板培养3～5天，得到平板表面菌体；

2)芽孢的收集：收集所述平板表面菌体于盛有无菌水的离心管中，收集过程在冰浴下进行，然后于3～5℃下离心并去除上清与表面黑色杂质后，加入无菌水重新悬浮，得到芽孢粗悬液；

3)芽孢的纯化：将所述芽孢粗悬液冰浴下于超声波细胞破碎仪震荡超声，然后在3～5℃下离心，去除上清与表面黑色杂质后，加入18～25％质量百分含量的碘海醇溶液悬浮菌体，振荡后再转入45～60％质量百分含量的碘海醇溶液，振荡后于3～5℃离心，去除上清液，收集沉淀并用无菌水洗涤2～6次，3～5℃下离心，去除上清液，得到纯化后的芽孢；