一种新型絮凝剂及其应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及微生物处理技术领域，具体的说是一种能够显著提高菌体的絮凝作用，从而可以代替传统离心方法，特别适用于对细菌类发酵液的絮凝沉淀预处理的新型絮凝剂及其应用。
【背景技术】
[0002]众所周知，絮凝剂按照其化学成分总体可分为无机絮凝剂和有机絮凝剂两类。其中无机絮凝剂又包括无机凝聚剂和无机高分子絮凝剂；有机絮凝剂又包括合成有机高分子絮凝剂、天然有机高分子絮凝剂和微生物絮凝剂。
[0003]无机絮凝剂包括硫酸铝、氯化铝、硫酸铁、氯化铁等，其中硫酸铝最早是由美国开发的，并一直沿用至今的一种重要的无机絮凝剂。常用的铝盐有硫酸铝Al2 (SO4)3.1SH2O和明矾Al2 (SO4) 3- K2SO4.24H20，另一类是铁盐有三氯化铁水合物FeCl3.6H20.硫酸亚铁水合物FeSO4.17H20和硫酸铁。
[0004]简单的无机聚合物絮凝剂，这类无机聚合物絮凝剂主要是铝盐和铁盐的聚合物。如聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铝(PAS)、聚合氯化铁(PFC)以及聚合硫酸铁(PFS)等。无机聚合物絮凝剂之所以比其它无机絮凝剂效果好，其根本原因在于它能提供大量的络合离子，且能够强烈吸附胶体微粒，通过吸附、桥架、交联作用，从而使胶体凝聚。同时还发生物理化学变化，中和胶体微粒及悬浮物表面的电荷，降低了 δ电位，使胶体微粒由原来的相斥变为相吸，破坏了胶团稳定性，使胶体微粒相互碰撞，从而形成絮状混凝沉淀，沉淀的表面积可达(200?1000)m2/g，极具吸附能力。
[0005]近几年，随着纳米技术的不断发展，越来越多的纳米材料被制备，同时纳米材料具有的新特点也被研宄人员发现。
[0006]纳米颗粒材料又称为超微颗粒材料，由纳米粒子(nano particle)组成。纳米粒子也叫超微颗粒，一般是指尺寸在I?10nm间的粒子，是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，从通常的关于微观和宏观的观点看，这样的系统既非典型的微观系统亦非典型的宏观系统，是一种典型的介观系统，它具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。当人们将宏观物体细分成超微颗粒(纳米级)后，它将显示出许多奇异的特性，即它的光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面的性质和大块固体时相比将会有显著的不同。
[0007]而目前个别纳米材料的生物絮凝作用也已经被报道，比如纳米壳聚糖可以絮凝微藻，壳聚糖-纳米金属的复合物也可以絮凝微藻。但是，利用纳米材料絮凝微生物的研宄目前鲜有报道。
[0008]目前生产上微生物的絮凝主要采用离心的方法，该方法对仪器要求较高，同时需要消耗大量能源。寻找一种简便快捷的絮凝微生物的方法对今后微生物工业生产有重要意义。而纳米材料由于具有一些特殊性能近几年广泛应用于工程制造、医学等领域。我们发现纳米氧化铝作为絮凝剂能够显著絮凝枯草芽孢杆菌等微生物的发酵菌体，该絮凝剂的使用可以代替传统离心方法，适合细菌类发酵液的絮凝沉淀预处理，具有巨大的推广应用价值。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于提供一种能够显著提高菌体的絮凝作用，从而可以代替传统离心方法，特别适用于对细菌类发酵液的絮凝沉淀预处理的新型絮凝剂及其应用。
[0010]本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
一种新型絮凝剂，其特征在于为纳米氧化铝的水溶液。
[0011 ] 本发明所述纳米氧化铝的水溶液为10%的纳米溶液。
[0012]本发明还提出了一种利用上述新型絮凝剂获得发酵菌体或上清液的方法，其特征在于包括以下步骤:
步骤1:向培养基中接种菌种，进行发酵后获得发酵菌体；
步骤2:向发酵液中添加上述新型絮凝剂，添加浓度为0.lmmol/L-20 mmol/L，混合均匀后静置30分钟，分离混合物中的发酵菌体和上清液。
[0013]本发明步骤2中新型絮凝剂的添加浓度优选为0.1或0.5或I或2或4或10或20mmol/L.本发明还提出了一种利用上述新型絮凝剂获得海洋枯草芽孢杆菌发酵液中发酵菌体或上清液的方法，其特征在于包括以下步骤:
步骤1:向Landy培养基中接种海洋枯草芽孢杆菌液体菌种，在温度28~30°C，转速120-150 r/min条件下，进行发酵，发酵时间为4_40小时，以获得发酵菌体，所述Landy培养基的配方为:葡萄糖20克，L-谷氨酸5g，酵母提取物I克，磷酸二氢钾I克，七水硫酸镁
0.5克，氯化钾0.5克，硫酸锰5毫克，五水硫酸铜0.16毫克，硫酸铁0.15毫克，用水定容至I升，调节pH至7.0，115°C灭菌25~40分钟；
步骤2:向发酵液中添加纳米氧化铝0.1 -20 mmol/L，晃动发酵液，后静止30分钟，分离混合溶液，获得海洋枯草芽孢杆菌发酵液中发酵菌体和上清液。
[0014]本发明的有益效果:采用纳米材料，是一种无机金属氧化物，具有无毒，絮凝效率高，用量少、方便快捷的优点，可以代替传统离心方法，适合细菌类发酵液的絮凝沉淀预处理，具有巨大的推广应用价值。
[0015]【附图说明】:
附图1是本发明实施例1中絮凝处理示意图。
[0016]附图2是本发明实施例1中生长曲线各阶段絮凝所需纳米氧化铝用量曲线图。
[0017]附图3是本发明实施例2中不同PH值条件下絮凝结果曲线图。
[0018]【具体实施方式】:
下面结合实例对本发明做进一步详细说明:
本发明提出了一种新型絮凝剂，其特征在于为纳米氧化铝的水溶液，所述纳米氧化铝的水溶液为10%的纳米溶液；
本发明还提出了一种利用上述新型絮凝剂获得发酵菌体或上清液的方法，其特征在于包括以下步骤:
步骤1:向培养基中接种菌种，菌种可以为大肠杆菌、戒淀粉芽孢杆菌或枯草芽孢杆菌，进行发酵后获得发酵菌体；
步骤2:向发酵液中添加上述新型絮凝剂，添加浓度为0.lmmol/L-20 mmol/L，混合均匀后静置30分钟，分离混合物中的发酵菌体和上清液。
[0019]实施例一
1.配置Landy培养基，配方为:葡萄糖20克，L-谷氨酸5g，酵母提取物I克，磷酸二氢钾I克，七水硫酸镁0.5克，氯化钾0.5克，硫酸锰5毫克，五水硫酸铜0.16毫克，硫酸铁
0.15毫克。用水定容至I升，调节pH至7.0。115°0灭菌25~40分钟。
[0020]2.以2 %的接种量向配置好的Landy培养基中接入枯草芽孢杆菌菌种，在温度28 °C，转速150 r/min条件下，进行第一阶段的发酵，发酵时间分别为4，6，8，12，18，24，36，40小时。
[0021]3.分别在发酵结束后，在无菌条件下分别向发酵液中添加一定浓度的纳米氧化铝，静置30分钟，测定上清液吸光值(0D600)，并统计相应纳米氧化铝的用量。(图1，图2)
实施例二
1.配置Landy培养基，配方为:葡萄糖20克，L-谷氨酸5g，酵母提取物I克，磷酸二氢钾I克，七水硫酸镁0.5克，氯化钾0.5克，硫酸锰5毫克，五水硫酸铜0.16毫克，硫酸铁
0.15毫克。用水定容至I升，调节pH至7.0。115°0灭菌25~40分钟。
[0022]2.以2 %的接种量向配置好的Landy培养基中接入枯草芽孢杆菌菌种，在温度28°C，转速150 r/min条件下，进行发酵，发酵时间分别为24小时(0D600=1.0)。
[0023]3.在发酵结束时，向发酵液中添加I M HCl或I M NaOH调节pH到5.0，7.0，9.0。
[0024]4.在无菌条件下分别向不同pH发酵液中添加终浓度为10 mM的纳米氧化铝，静置30分钟。测定上清液吸光度，分析絮凝效果。(图3)
比较例:
按照实施例1中的方法配制Landy培养基，设三个重复。115°C灭菌30分钟。以2 %接种量接入枯草芽孢杆菌菌种，28 °C，150 r/min培养30小时。发酵结束后添加相应体积的无菌水做对照。
[0025]本发明相对于现有技术，采用纳米级的无机金属氧化物，具有无毒，絮凝效率高，用量少、方便快捷的优点，可以代替传统离心方法，适合细菌类发酵液的絮凝沉淀预处理，具有巨大的推广应用价值。
【主权项】
1.一种新型絮凝剂，其特征在于为纳米氧化铝的水溶液。
2.根据权利要求1所述的一种新型絮凝剂，其特征在于所述纳米氧化铝的水溶液为.10%的纳米溶液。
3.一种利用如权利要求1-2中任意一项所述新型絮凝剂获得发酵菌体或上清液的方法，其特征在于包括以下步骤: 步骤1:向培养基中接种菌种，进行发酵后获得发酵菌体； 步骤2:向发酵液中添加上述新型絮凝剂，添加浓度为0.lmmol/L-20 mmol/L，混合均匀后静置30分钟，分离混合物，获得发酵菌体和上清液。
4.根据权利要求3所述的一种利用新型絮凝剂获得发酵菌体或上清液的方法，其特征在于步骤2中新型絮凝剂的添加浓度优选为0.1或0.5或I或2或4或10或20mmol/L。
5.一种利用如权利要求1-2中任意一项所述新型絮凝剂获得海洋枯草芽孢杆菌发酵液中发酵菌体或上清液的方法，其特征在于包括以下步骤: 步骤1:向Landy培养基中接种海洋枯草芽孢杆菌液体菌种，在温度28~30°C，转速.120-150 r/min条件下，进行发酵，发酵时间为4_40小时，以获得发酵菌体，所述Landy培养基的配方为:葡萄糖20克，L-谷氨酸5g，酵母提取物I克，磷酸二氢钾I克，七水硫酸镁.0.5克，氯化钾0.5克，硫酸锰5毫克，五水硫酸铜0.16毫克，硫酸铁0.15毫克，用水定容至I升，调节pH至7.0，115°C灭菌25~40分钟； 步骤2:向发酵液中添加纳米氧化铝0.1 -20 mmol/L，晃动发酵液，后静止30分钟，分离混合溶液，获得海洋枯草芽孢杆菌发酵液中发酵菌体和上清液。
【专利摘要】本发明涉及微生物处理技术领域，具体的说是一种新型絮凝剂及其应用,其特征在于为纳米氧化铝的水溶液,本发明所述纳米氧化铝的水溶液为10%的纳米溶液,包括以下步骤：向培养基中接种菌种，进行发酵后获得发酵菌体；向发酵液中添加上述新型絮凝剂，添加浓度为0.1mmol/L-20mmol/L，合均匀后静置30分钟，分离混合物中的发酵菌体和上清液,相对于现有技术，采用纳米级的无机金属氧化物，具有无毒，絮凝效率高，用量少、方便快捷的优点,具有巨大的推广应用价值。
【IPC分类】C02F1-52, C12R1-125, C12N1-00, C12N1-20
【公开号】CN104709988
【申请号】CN201510118484
【发明人】穆大帅, 陈冠军, 杜宗军
【申请人】山东大学（威海）
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2015年3月18日