基于污泥的微生物灭蚊剂与碱性蛋白酶研制

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城市污泥是污水处理过程中必然产生的沉淀物,如何妥善处理这些数量日益庞大、高度集中的有机固体废弃物,是污水处理厂最头痛的问题之一。事实上,污泥中含有大量可被微生物利用的碳、氮、磷以及微量元素等营养物质,完全具备可供微生物正常生长和新陈代谢所需的物质基础。利用高效微生物发酵技术实现污泥的稳定化、无害化成为污泥资源化处置的新途径。 本研究以活菌数、芽孢数和毒效为参数,通过摇瓶发酵试验探讨了污泥为原料制备微生物灭蚊剂的可行性。结果表明,在含固率适宜的条件下,污泥是微生物灭蚊菌株Bacillus thuringiensis subsp.israelensis 187菌株(简称Btil87)和Bacillus sphaericus 2362(简称Bs2362)的优良产孢产毒培养基。Btil87和Bs2362在污泥中发酵42h,活菌数分别可达3.7x108 CFU·mL-1、3.6x108CFU·mL-1;抗热性芽孢数分别可达2.6x108 CFU·mL-1、3.5×108CFU·mL-1,均显著高于常规LB培养基。毒力测定表明,在污泥中发酵42h后,Btil87发酵液对淡色库蚊和白纹伊蚊的LC5o分别为1.05ug·mL-1、0.93ug.mL-1,Bs2362发酵液对淡色库蚊和白纹伊蚊的LC50分别为0.69ug.mL-1和103.4ugmL-1,与常规LB培养基相比,杀蚊幼毒效显著提高。 微生物碱性蛋白酶是一类最适pH为9-10的蛋白酶,与动植物来源的碱性蛋白酶相比具有适于大规模工业化生产的优点。本研究从城市污泥中分离到一株碱性蛋白酶产生菌JC4(Bacillus licheniformis JC4),并探讨了利用污泥作为发酵培养基来生产碱性蛋白酶的可能性。结果表明:JC4能够利用污泥中丰富的营养物质合成碱性蛋白酶,当污泥含固率为9%时,酶产量最高,达到82u/ml;当摇瓶培养至48h时,添加表面活性剂Tween-40,可明显提高酶活,最佳浓度为0.02%。酶学性质测试表明:该酶最适作用pH为10.0,最适作用温度50℃,在pH 6.0-11.0范围内比较稳定,50℃以下稳定,耐热性较差;Ca2+能提高酶的活力,Mg2+、Na+对酶活无明显影响,Cu2+、Hg2+严重抑制酶活力;抑制剂EDTA对该酶酶活有明显的抑制作用,PMSF则完全抑制该酶活性;抗氧化能力较强,在1mol/L的H2O2中处理10分钟,剩余酶活达42.9%;与市售去污剂相容性较好。
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