摘要 系统的阐述了微生物絮凝剂培养基的组成、pH值、温度、通气量、接种量、培养时间等因素对微生物絮凝剂产生的影响，以及絮凝剂的分子质量、投加剂量、pH值、温度、金属离子等对微生物絮凝剂絮凝特性的影响。
关键词 微生物絮凝剂；微生物絮凝剂产生菌；影响因素；絮凝特性
中图分类号 Q939.9文献标识码A文章编号1007-5739（2008）18-0330-02
随着工农业生产的规模不断扩大，人们对水资源的需求量和使用率不断增加，水资源供需矛盾日益加大。为缓解矛盾、改善环境，水质净化和污水处理方面的技术开发已成为现今研究的热点。
在众多水处理的方法中，应用较广、成本较低的方法为絮凝沉淀法。分析絮凝剂的使用现状可以看出：无机絮凝剂价格便宜，但对人类健康和生态环境会有不利影响；有机高分子絮凝剂具有用量少、絮凝能力强、絮体容易分离等优点，但其残余单体有致畸、致癌、致突变效应，因而应用范围受限；微生物絮凝剂安全高效，不存在二次污染，可生物降解，使用方便，应用前景广阔。
1概述
微生物絮凝剂是一类由微生物或其分泌物产生的代谢产物，它是利用微生物技术，通过细菌、真菌等微生物发酵、提取、精制而得的，是具有生物分解性和安全性的高效、无毒、无二次污染的水处理剂。微生物絮凝剂被广泛应用于畜产废水处理、染料废水的脱色、高浓度无机物悬浮液废水的处理、活性污泥沉降性能的改善、污泥脱水、浮化液的油水分离等方面。
2微生物絮凝剂产生的影响因素
微生物絮凝剂产生菌生长条件的好坏直接影响其是否能制备絮凝剂，并牵连絮凝剂絮凝效果的优劣。
2.1培养基的组成
（1）碳源和氮源。碳源和氮源的种类对微生物絮凝剂的产生、产生量的多少起着重要的作用。如：红平红球菌用乙醇作为碳源和葡萄糖加果糖作为碳源，絮凝活性的最大值一致；在各种受试氮源中以尿素和硫酸铵为最佳，采用氯化铵和硝酸铵也可刺激生长，但絮凝剂的产量较低[1]。广泛产碱菌以果糖为碳源培养的絮凝剂的产量超过其他所有受试碳源。寄生曲霉产生絮凝剂的最佳氮源为硝酸钠[2]。碳氮比对菌体生长和絮凝剂的合成均有较大影响。若絮凝活性物质主要成分为多糖，微生物在生长及分泌絮凝剂过程中碳源的影响大于氮源；反之，絮凝活性物质主要成分为蛋白质类，氮源的种类和数量的改变对絮凝活性的影响。
（2）其他物质。在培养基中加入微量生长因子，如络蛋白氨基酸、蛋白陈、酵母膏、络蛋白、丙氨酸和谷氨酸等，可以促进絮凝剂的产生。无机盐Ca2+、Fe2+、Mn2+、Ba2+的添加对絮凝剂的产生也有一定的影响，且因产生菌的不同而差异显著。EDTA、苹果酸、柠檬酸、多聚赖氨酸、小牛血清蛋白等对微生物絮凝剂的形成也有不同的影响。
2.2pH值
一般来说，初始pH值过高或过低都不利于絮凝剂的产生。细菌和放线菌在中性或偏碱性环境下，有利于产生絮凝剂，而酵母菌和霉菌在偏酸性条件下易于生长。在发酵过程中，培养液的酸碱会发生变化，pH值是一个动态变化的过程，其特点是先下降后上升，然后稳定。
2.3温度
温度是影响微生物生长代谢与存活的重要因素之一。当微生物处于最适生长温度时，有刺激生长的作用。温度太低，可以导致微生物的形态和代谢的改变温度太高，使微生物的蛋白质凝固变性而死亡。不同絮凝剂产生菌对培养温度需求有不同。产生絮凝剂的最佳温度在25～35℃之间。
2.4通气量
好氧微生物充分供氧才能快速生长，提高絮凝剂的产率。微生物不同培养时期对通气量的要求不同。王镇等研究发现培养初期增加通气量可阻止菌体絮凝成较大的凝集体，有利于产生絮凝剂，而培养后期减少通气量有利于多糖类絮凝剂的产生[3]。程金平等人研究Dfjm-1早中后各时期发现最适通气量分别为：250r/min、150r/min、100~150r/min。也有报道菌产絮凝剂的能力不受通气量的影响[4]。
2.5接种量
不同的接种量不仅影响细胞的生长还会影响絮凝剂的生成。白京生等研究发现接种量小时培养初期菌体增殖速度不快，随着培养基的更换，有活性较高的新菌体产生，可较长期维持絮凝活性；当接种量较大，初期菌体生长过快，被载体吸附后表面无剩余空间随着培养基的更换而流失，老菌丝活性下降，最终使产絮凝剂水平下降[5]。
2.6培养时间
通常在菌体生长对数期结束时，絮凝剂的活性达到最大值。Haruhiko Yokol的研究表明生物量与絮凝剂活性在培养40h后同时达到最大值，继续培养菌体量和絮凝剂活性又同步下降[6]。何宁等人同样发现培养后期的絮凝活性下降[7]。推测可能在后期由于缺少营养物质，絮凝剂作为一种营养物质被菌体吸收，或由微生物自身分泌酶降解了絮凝活性物质。
2.7其他因素
混合培养基中不同微生物之间的相互作用是对细胞聚集和分泌MBF起积极作用而这些菌种单独存在时都不能产生絮凝剂。值得注意的是，遗传因素是影响微生物絮凝剂的产率的内在决定性因素。
3微生物絮凝剂絮凝特性的影响因素
废水处理的程度取决于微生物絮凝剂的絮凝特性，而影响其絮凝特性的因素很多，只有掌握其规律才能更好地被利用。
3.1分子质量、分子结构与形状
絮凝剂分子量大小对其絮凝效果的影响很大。分子量越大絮凝活性越高，分子量小絮凝活性明显下降。一般线性结构的大分子絮凝剂的絮凝效果较好，而交链或支链结构的分子结构，其絮凝效果就差[8]。
3.2投加剂量
絮凝剂本身作为一个“聚电解质”，是在适当的浓度下降低胶体离子之间的静电斥力并在胶体之间发生吸附、架桥作用而絮凝沉降。因此，投加剂量过多或过少，絮凝效果均会下降。如Pseudomonas sp A-99分泌的絮凝剂的最佳投入量为20mg/L，投入量增大至100mg/L后无絮凝效果[6]。每一种絮凝剂都有一个最佳投加剂量。有研究表明，投加剂量的最佳值约是固体颗粒表面吸附大分子化合物达到1/2饱和时的吸附量，此时架桥几率最大。
3.3温度
温度的影响与微生物絮凝剂的构成物质有关。絮凝物质结构上含有蛋白质或肽链的絮凝剂一般都是热不稳定的，高温可使这些高分子物质空间结构改变，导致变性，从而使絮凝活性下降。如S-1生产的含蛋白质的絮凝剂在100℃下加热1s后活性下降50%[3]。而由糖类构成的絮凝剂则是热稳定的，对温度不敏感，活性不随温度的改变而改变，或改变较少。如肖琳等人所分离得到的微生物絮凝剂在100℃经90min处理后对高岭土的去除率不变，其主要成分为酸性多糖。
3.4pH值
pH值直接影响着絮凝剂大分子和胶体颗粒的表面电荷、带电状态及中和电荷的能力，从而影响着它们之间的靠近和吸附行为，所以微生物絮凝剂的活性随pH值的变化而变化。在一定的pH值范围内，微生物絮凝剂表现出良好的絮凝活性。如REA-11在pH值3.0～6.0的条件下能保持80%絮凝活性，但在强酸或强碱条件下，絮凝活性迅速下降[9]。
3.5金属离子
适当浓度的金属离子可以促进微生物絮凝剂分子与悬浮颗粒以离子键结合，从而提高絮凝活性。但其浓度不能过高，否则由于大量离子占据了絮凝剂分子的活性位置，使其与悬浮颗粒隔开而抑制絮凝。不同的絮凝剂适合的离子种类有所差异。阳离子的影响，特别是Ca2+促进作用的报道很多，研究者发现Ca2+能增加了悬浮颗粒对大分子的吸附量，保护絮凝剂不受降解酶影响。也有报道认为盐的加入会降低絮凝活性。目前研究较多的金属离子有Ca2+、Mg2+、Mn2+、Al3+、Fe3+等。
4参考文献
[1] TAKAGI H.Flocculants Production by Peacilomyces.sp Taxonomic Studies and Culture Conditions for Production [J].Agric.biol.chem，1985，49（11）：3151-3159.
[2] 张通，卢文玉，田春.絮凝剂产生菌培养基的研究[J].应用与环境生物学报，2003，9（1）：67-70.
[3] 王镇，王孔星，谢裕敏，等.几株絮凝剂产生菌的特性研究[J].微生物学报，1995，35（2）：121-129.
[4] 程金平，郑 敏，张兰英，等.影响微生物絮凝剂产生的因素研究[J].环境科学与技术，2001，95（3）：28-31.
[5] 白京生，王兰.利用固定化菌半连续生产微生物絮凝剂的研究[J].微生物学杂志，2006，26（4）：16-19.
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[7] 何宁，李寅，陆茂林.营养和环境条件对生物絮凝剂合成的影响[J].应用与环境生物学报，2001，7（5）：483-488.
[8] 陈宗琪.胶体化学[M].北京：高等教育出版社，1984.
[9] 何宁，李寅，陈坚.蛋白聚糖类生物絮凝剂REA-11发酵和絮凝条件[J].过程工程学报，2001，2（1）：63-66.
