炔雌醇降解菌固定化条件的优化研究开题报告

 2022-01-29 18:54:12

1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)

固定化微生物(immobilizedmicrobe)[1]技术是生物工程领域中的一项新技术,始于20世纪60年代后期,其后得到迅速发展,应用领域越来越广泛。该技术是通过化学或物理手段,将游离的微生物固定在载体上,使其高度密集,在可能或必要的情况下保持微生物的活性,使之可以反复、连续使用的方法[2]。

与其他应用游离微生物的过程相比,固定化微生物技术可以使微生物在某一固定区域具有较高的密度,特别是将筛选出来具有某些特殊功能的高效菌种固定化后,可以减轻或消除微生物的流失,提高反应速度,同时便于培养优势微生物种群,提高处理过程的稳定性,减少或消除副反应的发生,便于控制处理过程[3-5]。此外,微生物固定化技术具有小型高效、稳定性好、反应操作简便、实现连续化、自动化控制等优点,可以提高产物的纯度和过程效率,克服游离生物催化剂对环境敏感、性质不稳定、易失活或死亡等缺点,同时借助于固定化技术还可以使化工过程中非均相催化技术的优点在生物工程中得以充分发挥,不仅可以解决降解菌的回收再利用问题,而且可以提高其稳定性及对环境的适应能力,对于耐酸、耐碱、耐高温等耐极端条件酶的开发具有极其重要的意义[6,7]。所以近年来国内外相关研究极受重视,并取得了很大的进展,已成为生物技术中非常活跃的跨学科的研究领域之一。其应用领域包括生物学、生物化学、酶工程、生化工程、有机化学、合成化学、高分子化学、食品与发醉工业、化学分析、医疗诊断、环境净化、能源生产等多个领域[8-11],充分显示了生物固定化技术广阔的应用前景。oreilly等用海藻酸钙和聚氨酯泡沫为载体固定化假单胞菌pseudomonossp.降解甲酚,分析其降解过程动力学;sofer等利用海藻酸钙包埋固定活性污泥降解2-氯酚,优化固定化细胞系统中影响海藻酸钙的稳定性和细胞活性的参数;voice等利用颗粒态活性炭为固定化微生物载体在三相流化床反应器内降解苯、甲苯和二甲苯的混合液;据报道,smiley使用苯酚甲醛树脂duoliteds-73141、来吸附枯草芽孢杆菌的a-淀粉酶,再用戊二醛交联,形成酶一树脂复合物,用于连续水解造纸废水中悬浮微纤维的胶态淀粉,效果很理想[12]。m.kiyono等[13]用海藻酸钙包埋大肠杆菌,吸附hg2 和c6h5hg ,获得得满意的效果,去除率均在90%以上;解吸重复利用3次后吸附效率没有明显减弱。王春荣等[14]以聚乙烯醇(pva)为包埋材料,添加卡拉胶为辅助载体后制得固定化苯酚降解菌小球表明,在焦化废水的实际降解中,固定化苯酚降解菌的降解性能明显优于游离苯酚降解菌,固定化的载体对固定于其中的菌种起到了保护作用。

固定化微生物的制备方法多种多样,根据微生物细胞与载体的作用力及作用形式、微生物细胞被固定的状态及载体的性质将固定化细胞的制备方法主要分为以下3类:吸附法、包埋法和交联法,其中,以包埋法研究最多[15]。包埋法是近年来发展迅速的一种新兴细胞固定化技术,也是目前细胞固定化研究和应用最广泛的方法[16,17]。

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2. 研究的基本内容和问题

研究目标:

通过一系列的实验比较,在单一变量的条件下将炔雌醇降解菌进行包埋固定,选择最合适的炔雌醇降解菌固定化载体浓度,优化得到最适合的固定化条件,并进行固定化小球降解条件的研究,以达到最大限度提高菌株降解性能的目的。

研究内容:

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3. 研究的方法与方案

研究方法:

对实验室筛选得到的炔雌醇降解菌进行包埋固定化,为了得到最佳的固定化条件,进行单因素试验,实验变量为包埋材料海藻酸钠(sa)的浓度(1%、2%、3%、4%、5%)、包埋比即菌液与海藻酸钠之比(1:1、1:2、1:3、2:1、2:3)、固定时间(2h、4h、6h、8h、10h)和交联剂cacl2浓度(2%、3%、4%、5%、6%)计算并比较炔雌醇的降解率从而得到各个因素下的最佳值,以固定化小球的相对活性高低为标准来优化包埋固定化的条件。

在用固定化小球进行降解实验时,研究初始浓度(20mg/l、40mg/l、60mg/l、80mg/l、100mg/l)、温度(20℃、25℃、30℃、37℃、42℃)和ph(5、6、7、8、9)对降解炔雌醇母液的影响。技术路线:

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4. 研究创新点

本研究的创新之处在于研究对象炔雌醇降解菌为本实验室自主筛选获得的假单胞菌,筛选出的炔雌醇降解菌及其固定化载体选择及其条件优化较新颖。

5. 研究计划与进展

3月10-3月20进行实验前的各项准备工作,包括查找文献和书写开题报告

3月20-4月20进行炔雌醇降解菌的固定化条件优化实验研究

4月20-4月30进行降解条件研究

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