一種高效經濟的光合細菌濃縮方法

2023-11-02 09:01:42

專利名稱：一種高效經濟的光合細菌濃縮方法
技術領域：
本發明涉及一種從光合細菌培養液中濃縮光合細菌細胞的方法。即利用殼聚糖作為絮凝 劑，在合適的助凝劑和絮凝條件下絮凝並沉澱光合細菌細胞，從而達到濃縮光合細菌的目的。 本發明是一種高效、經濟、環保的濃縮方法，且濃縮過程對光合細菌的細胞活力無顯著負面 影響，可保持高的細胞活性。
背景技術：
光合細菌又稱光養細菌，是一群能在厭氧光照條件下進行不產氧光合作用的革蘭氏陰性 細菌，具多樣、靈活的代謝途徑及廣泛的生態意義和應用價值。它廣泛分布於海洋、湖泊等 自然水環境中，是所處環境中物質循環和能量流動的重要組成部分。光合細菌因具有調節改
善水質，補充養SE動物營養，預防疾病發生等功效，被廣泛應用於水產養殖中。但光合細菌 作為--類微生物，其功效的發揮依賴於菌細胞的活性，只有或得細胞才能發揮應有的功效。 另一方面，人工培養光合細菌的條件和要求較高，普通養殖戶一般沒有條件自己開展光合細 菌的培養。目前水產養殖生產中使用的光合細菌多由專業企業生產並銷售，且基本上以原始 培養液的形式銷售，單位水體的有效菌含量相對低(109cell/mL)，運輸和保存成本高。若能 將培養液中的光合細菌細胞進行高效濃縮並保持細胞活力，則可以大大降低光合細菌產品的 包裝和運輸成本，降低光合細菌的使用成本，擴大光合細菌的應用。
目前水體中微生物的濃縮收集技術大致有黑暗自然沉澱法，高速離心法，超濾法和化學 試劑絮凝法等四大類。其中，高速離心法速度快，但生產性離心設備昂貴，且能耗大。黑暗 自然沉澱法雖然環保節能，但所需濃縮時間很長，影響菌細胞活力，效率極低。超濾法的能 耗比離心法低，但耗時也較長，效率也不高。而絮凝是一種行之有效的水體微生物濃縮技術， 並正逐步代替以往的濃縮方法，在製藥、汙水處理等眾多領域中大量運用。但常規的絮凝法 一般採用無機絮凝劑或高分子有機絮凝劑，如明礬等三價陽離子(A13+,Fe3+等)、聚丙烯醯 胺等，雖然濃縮效果可與離心法相媲美，但絮凝劑的殘留卻會對採收的微生物活性，環境、 養殖動植物甚至人體造成危害。因此，發明一種採收效率高，所需設備簡單，耗時短且無毒 副作用的採收方法很重要。

發明內容
本發明提供一種高效、經濟、無毒害的濃縮光合細菌的方法，使用該方法濃縮後的光合 細菌仍能保持很高的菌活力，並且使濃縮所需時間大大降低。
為達上述目的，本發明所採用的技術方案是在光合艦菌菌液中添加殼聚糖作為絮凝劑， 添加氯化鈣作為助凝劑，並通過攪拌以及調節pH等方法實現光合細菌的高效濃縮。
所述的一種高效經濟的濃縮光合細菌方法，其濃縮歩驟為1)將待濃縮的光合細菌菌液 裝入圓柱形容器中；2)加入助凝劑氯化鈣溶液，混合均勻；3)加入溶於乙酸的殼聚糖絮凝 劑溶液，並調節pH，持續快速攪拌3分鐘；4)隨後緩慢攪拌20分鐘；5)靜置12小時後， 棄去上層清液，收集底部絮凝物；6)用氫氧化鈉溶液調節絮凝物的pH為中性偏弱鹼性。
所述的一種高效經濟的濃縮光合細菌方法，其絮凝劑殼聚糖的添加量為225毫克/升菌液。 所述的--種高效經濟的濃縮光合細菌方法，其絮凝劑殼聚糖用10%的乙酸溶液溶解。 所述的一種高效經濟的濃縮光合細菌方法，其絮凝時用乙酸將pH值調節為6~6.5之間的 弱酸性。
所述的一種高效經濟的濃縮光合細菌方法，其助凝劑氯化鈣添加量為0.8g/升菌液。 本發明與現有技術相比，其優點為絮凝劑的添加量小，絮凝效果好；絮凝劑為天然無 毒產品，並可生物降解，來源廣泛；濃縮後的光合細菌仍保持高的細胞活力。可大大降低光 合細菌產品運輸保存的成本。方法簡便易操作，具有較強的實際應用性。
具體實施例方式
以下詳細說明本發明的實施例。 實施例:.
絮凝劑將13.5克殼聚糖溶於900毫升10%乙酸製得。 助凝劑將48克氯化鈣溶於500毫升蒸餾水製得。
在裝有60升光合細菌菌液的透明錐形圓桶(底部有排水閥門)中加入助凝劑，充氣攪拌混 合均勻，然後加入絮凝劑，邊劇烈充氣邊加入絮凝劑，並檢測調節PH為6.0。 3分鐘後，減小 充氣量，緩慢攪拌20分鐘。隨後靜置12小時，將絮凝沉澱物從底部閥門放出，收集到5升的燒 瓶中，用lN的氫氧化鈉溶液調節絮凝物的pH至7.5。如此，將原始菌液中光合細菌的細胞濃 度濃縮了近10倍。實施效果
光合細菌菌液濃度採用吸光度(OD)衡量，用分光光度計在530nm波長處測定光合細菌菌 液的吸光度(OD)。
濃縮前菌液上層液OD值為2.222，濃縮後菌液上層液OD值為0.35，回收率達84%以上。 將所收集的濃縮光合細菌重新接種進行培養，以離心法濃縮收集的光合細菌為對照，經過8 天再培養，測定兩者的培養液中的光合細菌生物量，絮凝法為4.87±0.34克;離心法為4.31± 0.30克，表明採用本發明的濃縮方法，獲得的濃縮光合細菌的活力和生長特性與離心法相當， 不影響光合細菌活力的同時，同時大大節約了能耗。
權利要求
1、一種高效經濟的光合細菌濃縮方法，其濃縮步驟為1)將待濃縮的光合細菌菌液裝入圓柱形容器中；2)加入助凝劑氯化鈣溶液，混合均勻；3)加入溶於乙酸的殼聚糖絮凝劑溶液，並調節pH，持續快速攪拌3分鐘；4)隨後緩慢攪拌20分鐘；5)靜置12小時後，棄去上層清液，收集底部絮凝物；6)用氫氧化鈉溶液調節絮凝物的pH為中性偏弱鹼性。
2、 如權利要求1所述的一種高效經濟的光合細菌濃縮方法，其絮凝劑殼聚糖的添加量為225毫克/升菌液。
3、 如權利要求1所述的一種高效經濟的光合細菌濃縮方法，其絮凝劑殼聚糖用10%的乙酸溶液溶解。
4、 如權利要求1所述的一種高效經濟的光合細菌濃縮方法，其用乙酸將pH值調節為6 6.5之間的弱酸性。
5、 如權利要求1所述的一種高效經濟的光合細菌濃縮方法，其助凝劑氯化鈣添加量為0.8g/升菌液。
全文摘要
本發明公開了一種光合細菌的濃縮方法，其特徵是在光合細菌菌液中添加225毫克/升菌液的殼聚糖作為絮凝劑，並加入0.8g/L的氯化鈣溶液作為助凝劑，用乙酸調節pH至6.0～6.5，先快速攪拌3分鐘，隨後緩慢攪拌20分鐘，最後靜置12小時，收集沉澱，即得到濃縮後的光合細菌菌液。光合細菌的濃縮回收率可達84％以上。採用本發明濃縮後的光合細菌與傳統離心方法採收的菌進行再培養比較，兩者的生長效率無顯著差別。本發明操作方便，效率高，成本低廉，使用安全，可用於大規模生產性的光合細菌高效濃縮。
文檔編號C12N1/20GK101591625SQ200910054300
公開日2009年12月2日 申請日期2009年7月2日 優先權日2009年7月2日
發明者嚴佳琦, 黃旭雄 申請人:上海海洋大學