CN1605622A - 一种巨大芽孢杆菌的固定化制品与制备工艺及应用 - Google Patents

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杨志生
梁宝臣
孙宇
王苹
李战强
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李彩文
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一种巨大芽孢杆菌的固定化制品与制备工艺及应用，它的组分构成为：载体为高分子材料及无机材料、菌液为巨大芽孢杆菌培养液、交联剂为除镁盐外的二价水溶性金属盐类、硼化物及其混合物；其制备工艺为将配制好的载体与菌体的混合液用注射器吸取且滴入交联剂溶液搅拌分散成球状颗粒；其应用为固定化后的巨大芽孢杆菌制品在水体中及土壤中对施药后的残留杀虫单可进行降解，由此可治理杀虫单对水体及土壤的污染。本发明的优越性：1.载体本身的环境有利于生物细胞的增殖，可达到一个较高的菌体浓度，同时，固定化状态又不至于造成菌体流失，因此又可进一步大幅度提高参加反应的微生物浓度，提高反应效率；2.固定化菌体的降解速率明显优于游离菌体。

Description

一种巨大芽孢杆菌的固定化制品与制备工艺及应用
(一)技术领域：
本发明涉及一种菌类制品与制备工艺及应用，特别是一种巨大芽孢杆菌的固定化制品与制备工艺及应用。
(二)背景技术：
我国是农业大国，农药的使用量大、面广、农药污染问题日益突出。主要表现为长期大量使用农药造成的面污染，农药残留造成的农产品污染以及对土壤生态环境的破坏等。因此对我国农药污染进行控制与治理引起人们及各有关部门的高度重视。杀虫单是我国自行开发的农药新品种，化学名称为2-二甲胺基-1-硫代磺酸钠基丙烷，属杀蚕毒素农药。其沙虫谱广，效果好，已在水稻田中广泛、大量使用，并已出口到东南亚各国，该农药施用后首先污染了土壤，破坏了土壤生态环境，并给农产品造成超标的农药残留。同时，该农药由于水溶性强，极易淋溶，进而造成对地下水的污染。其农药残留物还会造成地表水和内陆渔场、鱼产品的污染等。这些问题已引起人们的广泛关注。我市郊县大面积种植水稻，并分布着大量的渔场，渔塘、治理杀虫单对土壤的污染，修复被污染的土壤应提到议事日程上来了。
(三)发明内容：
本发明的目的在于提供一种巨大芽孢杆菌的固定化制品与制备工艺及应用，它选择廉价的高分子材料及无机材料作为载体，将筛选、培养出的巨大芽孢杆菌进行固定化，固定化后的制品对水体及土壤具有防治污染的重要作用。
本发明的技术方案：一种巨大芽孢杆菌的固定化制品，其特征在于它的组分构成为：载体为高分子材料及无机材料、菌液为巨大芽孢杆菌培养液、交联剂为除镁盐外的二价水溶性金属盐类、硼化物及其混合物；其配比为载体占42.3～47.2％，离心分离后的菌体占3.0～16.2％，，交联剂微量约0.45～0.9％，其余为水。
上述所说的高分子材料及无机材料载体取海藻酸钠、聚乙烯醇(PVA)、硅藻土、明胶、琼脂、活性炭、炉灰及其混合物。
上述所说的除镁盐外的二价水溶性金属盐类取氯化钙、氯化铜、氯化锌、氯化亚铁、硫酸铜。
上述所说的硼化物交联剂取硼酸、硼砂、苯基硼酸及其混合物。
上述所说的巨大芽孢杆菌的固定化制品的制备工艺，其特征在于它是由以下步骤所构成：
(1)取原料：
1)巨大芽孢杆菌培养液；
2)载体材料：高分子材料及无机材料，
3)交联剂：交联剂为除镁盐外的二价水溶性金属盐类、硼化物及其混合物；
(2)按所需浓度配制载体中高分子材料的溶液；
(3)离心分离巨大芽孢杆菌培养液，配制所需浓度的巨大芽孢杆菌菌液，添加无机材料，吸附3～5小时；
(4)配制所需浓度的交联剂溶液；
(5)将配制好的载体中高分子材料的溶液与吸附后的巨大芽孢杆菌菌液混合；
(6)用注射器吸取上述(5)液体，以1滴/秒的速度滴入(4)交联剂溶液，进行充分搅拌分散成球状颗粒；
(7)将成形的球状颗粒静置在交联剂溶液中固定24～30小时。
上述所说的巨大芽孢杆菌的固定化制品的应用，其特征在于固定化后的巨大芽孢杆菌制品在水体中及土壤中对施药后的残留杀虫单可进行有效降解，由此可治理杀虫单对水体及土壤的污染。
本发明所涉的微生物的固定化是近十多年兴起的一种新型生物技术，与游离菌群相比，其主要优越性在于：1、载体本身的环境有利于生物细胞的增殖，可达到一个较高的菌体浓度，同时，固定化状态又不至于造成菌体流失，因此又可进一步大幅度提高参加反应的微生物浓度，提高反应效率；2、采用降解速率比较固定化前后的降解效果，其实验表明(见附表)：降解初期，游离菌降解速率高于固定化菌，而随着降解时间的推移，固定化菌降解速率明显加快并高于游离菌，而游离菌降解速率急剧下降，降解5天左右，固定化菌降解速率为游离菌的3倍以上，说明固定化菌体的降解速率明显优于游离菌体。
附表：固定化菌与游离菌降解速率比较表
  降解时间/d     游离菌降解速率-dc/dt   固定化菌降解速率-dc/dt   降解时间/d    游离菌降解速率-dc/dt     固定化菌降解速率-dc/dt
   1     0.1890     0.0023    16    0.0139     0.1329
   2     0.1115     0.0655    18    0.0124     0.1319
   4     0.0558     0.1171    20    0.0112     0.1283
   6     0.0372     0.1265    22    0.0101     0.1218
   8     0.0279     0.1298    24    0.0093     0.1146
   10     0.0223     0.1313    26    0.0086     0.1065
   12     0.0186     0.1321    28    0.0080     0.0891
   14     0.0159     0.1326    30    0.0074     0.0706
(四)附图说明：
附图1为本发明所涉一种巨大芽孢杆菌的固定化制品的电镜照片。
附图2为本发明所涉一种巨大芽孢杆菌的固定化制品的固定化菌与游离菌降解速率比较图。
(五)具体实施方式：
实施例1：一种巨大芽孢杆菌的固定化制品(见图1)，它的组分构成为：海藻酸钠、聚乙烯醇(PVA)、巨大芽孢杆菌菌液、硅藻土、氯化钙、硼酸及水，上述组分构成的质量分数％如下：
海藻酸钠为2.0％，
聚乙烯醇(PVA)为40.0％，
离心分离后的巨大芽孢杆菌菌体为3.30％，
硅藻土为0.30％，
氯化钙为0.15％，
硼酸为0.3％，
水为54.25％。
上述所说的巨大芽孢杆菌的固定化制品的制备工艺，其特征在于它是由以下步骤所构成：
(1)取原料：
1)载体材料：海藻酸钠、聚乙烯醇(PVA)、硅藻土；
2)巨大芽孢杆菌培养液；
3)交联剂：氯化钙、硼酸；
(2)按所需浓度配制载体中高分子材料的溶液：海藻酸钠浓度为0.5％，聚乙烯醇浓度为9.0％，该载体材料海藻酸钠与聚乙烯醇的体积比均为1∶2；
(3)离心分离巨大芽孢杆菌培养液，配制所需浓度为0.1g/ml的巨大芽孢杆菌菌液1ml，添加硅藻土为0.01g，吸附3小时；
(4)配制所需浓度的交联剂溶液：氯化钙(CaCl2)浓度为1.5％，硼酸为饱和溶液，氯化钙溶液与硼酸饱和溶液的体积比为1∶1；
(5)取配制好的载体中高分子材料的溶液(2)20ml与吸附后的巨大芽孢杆菌菌液混合；
(6)用注射器吸取上述(5)液体，以1滴/秒的速度滴入(4)交联剂溶液，进行充分搅拌分散成球状颗粒；
(7)将成形的球状颗粒静置在交联剂溶液中固定24小时
上述所说的巨大芽孢杆菌的固定化制品的应用，其特征在于固定化后的巨大芽孢杆菌制品在水体中及土壤中对施药后的残留杀虫单进行降解，6天后降解率可达90％以上，由此可治理杀虫单对水体及土壤的污染。
实施例2：一种巨大芽孢杆菌的固定化制品(见图1)，它的组分构成为：海藻酸钠、聚乙烯醇(PVA)、菌液、硅藻土、氯化钙、硼酸及水，上述组分构成的质量分数％如下：
海藻酸钠为3.60％，
聚乙烯醇(PVA)为43.2％，
离心分离后的巨大芽孢杆菌菌体为16.20％，
硅藻土为0.40％，
氯化钙为0.30％，
硼酸为0.60％，
水为35.70％。
上述所说的巨大芽孢杆菌的固定化制品的制备工艺，其特征在于它是由以下步骤所构成：
(1)取原料：
1)载体材料：海藻酸钠、聚乙烯醇(PVA)、硅藻土；
2)巨大芽孢杆菌培养液；
3)交联剂：氯化钙、硼酸；
(2)按所需浓度配制载体中高分子材料的溶液：海藻酸钠浓度为2.0％，聚乙烯醇浓度为11％，该载体材料海藻酸钠与聚乙烯醇的体积比均为2∶1；
(3)离心分离巨大芽孢杆菌培养液，配制所需浓度为0.6g/ml的巨大芽孢杆菌菌液1ml，添加硅藻土为0.02g，吸附5小时；
(4)配制所需浓度的交联剂溶液：氯化钙(CaCl2)浓度为4.0％，硼酸为饱和溶液，氯化钙溶液与硼酸饱和溶液的体积比为1∶1；
(5)取配制好的载体中高分子材料的溶液(2)20ml与吸附后的巨大芽孢杆菌菌液混合；
(6)用注射器吸取上述(5)液体，以1滴/秒的速度滴入(4)交联剂溶液，进行充分搅拌分散成球状颗粒；
(7)将成形的球状颗粒静置在交联剂溶液中固定30小时
上述所说的巨大芽孢杆菌的固定化制品的应用，其特征在于固定化后的巨大芽孢杆菌制品在水体中及土壤中对施药后的残留杀虫单进行降解，6天后降解率可达90％以上，由此可治理杀虫单对水体及土壤的污染。

Claims (10)

1、一种巨大芽孢杆菌的固定化制品，其特征在于它的组分构成为：载体为高分子材料及无机材料、菌液为巨大芽孢杆菌培养液、交联剂为除镁盐外的二价水溶性金属盐类、硼化物及其混合物；其配比为载体占42.3～47.2％，离心分离后菌体占3.0～16.2％，，交联剂微量约0.45～0.9％，其余为水。
2、根据权利要求1所说的一种巨大芽孢杆菌的固定化制品，其特征在于所说的高分子材料及无机材料载体取海藻酸钠、聚乙烯醇(PVA)、硅藻土、琼脂、活性炭、炉灰及其混合物。
3、根据权利要求1所说的一种巨大芽孢杆菌的固定化制品，其特征在于所说的除镁盐外的二价水溶性金属盐类取氯化钙、氯化铜、氯化锌、氯化亚铁、硫酸铜。
4、根据权利要求1所说的一种巨大芽孢杆菌的固定化制品，其特征在于所说的硼化物交联剂取硼酸、硼砂、苯基硼酸及其混合物。
5、一种巨大芽孢杆菌的固定化制品的制备工艺，其特征在于它是由以下步骤所构成：
(1)取原料：
1)巨大芽孢杆菌培养液；
2)载体材料：高分子材料及无机材料，
3)交联剂：交联剂为除镁盐外的二价水溶性金属盐类、硼化物及其混合物；
(2)按所需浓度配制载体中高分子材料的溶液；
(3)离心分离巨大芽孢杆菌培养液，配制所需浓度的巨大芽孢杆菌菌液，添加无机材料，吸附3～5小时；
(4)配制所需浓度的交联剂溶液；
(5)将配制好的载体中高分子材料的溶液与吸附后的巨大芽孢杆菌菌液混合；
(6)用注射器吸取上述(5)液体，以1滴/秒的速度滴入(4)交联剂溶液，进行充分搅拌分散成球状颗粒；
(7)将成形的球状颗粒静置在交联剂溶液中固定24～30小时。
6、一种巨大芽孢杆菌的固定化制品的应用，其特征在于固定化后的巨大芽孢杆菌制品在水体中及土壤中对施药后的残留杀虫单可进行有效降解，由此可治理杀虫单对水体及土壤的污染。
7、根据权利要求1、2、3、4所说的一种巨大芽孢杆菌的固定化制品，其特征在于它的组分构成为：海藻酸钠、聚乙烯醇(PVA)、巨大芽孢杆菌菌液、硅藻土、氯化钙、硼酸及水，上述组分构成的质量分数％如下：
海藻酸钠为2.0％，
聚乙烯醇(PVA)为40.0％，
离心分离后的巨大芽孢杆菌菌体为3.30％，
硅藻土为0.30％，
氯化钙为0.15％，
硼酸为0.3％，
水为54.25％。
8、根据权利要求5所说的一种巨大芽孢杆菌的固定化制品的制备工艺，其特征在于它是由以下步骤所构成：
(1)取原料：
1)载体材料：海藻酸钠、聚乙烯醇(PVA)、硅藻土；
2)巨大芽孢杆菌培养液；
3)交联剂：氯化钙、硼酸；
(2)按所需浓度配制载体中高分子材料的溶液：海藻酸钠浓度为0.5％，聚乙烯醇浓度为9.0％，该载体材料海藻酸钠与聚乙烯醇的体积比均为1∶2；
(3)离心分离巨大芽孢杆菌培养液，配制所需浓度为0.1g/ml的巨大芽孢杆菌菌液1ml，添加硅藻土为0.01g，吸附3小时；
(4)配制所需浓度的交联剂溶液：氯化钙(CaCl2)浓度为1.5％，硼酸为饱和溶液，氯化钙溶液与硼酸饱和溶液的体积比为1∶1；
(5)取配制好的载体中高分子材料的溶液(2)20ml与吸附后的巨大芽孢杆菌菌液混合；
(6)用注射器吸取上述(5)液体，以1滴/秒的速度滴入(4)交联剂溶液，进行充分搅拌分散成球状颗粒；
(7)将成形的球状颗粒静置在交联剂溶液中固定24小时。
9、根据权利要求1、2、3、4所说的一种巨大芽孢杆菌的固定化制品，其特征在于它的组分构成为：海藻酸钠、聚乙烯醇(PVA)、菌液、硅藻土、氯化钙、硼酸及水，上述组分构成的质量分数％如下：
海藻酸钠为3.60％，
聚乙烯醇(PVA)为43.2％，
离心分离后的巨大芽孢杆菌菌体为16.20％，
硅藻土为0.40％，
氯化钙为0.30％，
硼酸为0.60％，
水为35.70％。
10、根据权利要求5所说的一种巨大芽孢杆菌的固定化制品的制备工艺，其特征在于它是由以下步骤所构成：
(1)取原料：
1)载体材料：海藻酸钠、聚乙烯醇(PVA)、硅藻土；
2)巨大芽孢杆菌培养液；
3)交联剂：氯化钙、硼酸；
(3)按所需浓度配制载体中高分子材料的溶液：海藻酸钠浓度为2.0％，聚乙烯醇浓度为11％，该载体材料海藻酸钠与聚乙烯醇的体积比均为2∶1；
(3)离心分离巨大芽孢杆菌培养液，配制所需浓度为0.6g/ml的巨大芽孢杆菌菌液1ml，添加硅藻土为0.02g，吸附5小时；
(4)配制所需浓度的交联剂溶液：氯化钙(CaCl2)浓度为4.0％，硼酸为饱和溶液，氯化钙溶液与硼酸饱和溶液的体积比为1∶1；
(5)取配制好的载体中高分子材料的溶液(2)20ml与吸附后的巨大芽孢杆菌菌液混合；
(6)用注射器吸取上述(5)液体，以1滴/秒的速度滴入(4)交联剂溶液，进行充分搅拌分散成球状颗粒；
(7)将成形的球状颗粒静置在交联剂溶液中固定30小时。
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