[发明专利]一种提高微生物絮凝剂活性的方法

说明书

技术领域

本发明属于微生物絮凝剂技术领域，具体涉及一种提高微生物絮凝剂絮凝活性的方法。

背景技术

微生物絮凝剂（Microbial Flocculants，MBF）是由微生物产生的具有絮凝活性的大分子物质。与目前广泛使用的无机絮凝剂和人工合成的有机高分子絮凝剂相比，微生物絮凝剂高效、无毒、无环境污染，易生物降解、无二次污染，具有絮凝、脱色、络合重金属等多种功能，是用途广泛的新一代絮凝剂。微生物絮凝剂在给水、污/废水处理、发酵及食品后处理加工等领域显示了极大的应用价值和市场前景。

微生物絮凝剂按其化学组成分为不同类型，主要为各种多聚糖类、纤维素类、核酸、糖脂、蛋白质（包括糖蛋白类）和脂类高分子化合物。近年来，γ-聚谷氨酸作为微生物絮凝剂也受到关注。微生物絮凝剂在胶体溶液中通过吸附架桥、电性中和及卷扫作用等方式，絮凝沉淀微粒和胶粒【郑怀礼.生物絮凝剂与絮凝技术[M].北京:化学工业出版社,2004.】。微生物絮凝剂的絮凝活性与其空间构象（空间结构、活性基团、电荷等）关系密切，而各种絮凝环境因素如pH、温度、金属离子、渗透压等，会通过改变其空间构象而影响到微生物絮凝剂的絮凝活性。如絮凝环境pH的变化会影响微生物絮凝剂、悬浮颗粒及胶体颗粒表面电荷的性质、数量及中和电荷的能力。温度对絮凝活性影响较大，一方面温度升高会加快悬浮颗粒和胶体颗粒的运动速度从而提高絮凝率；另一方面高温会使微生物絮凝剂变性，使生物絮凝剂的空间结构改变，从而降低絮凝活性。多糖具有络合多种金属离子的能力，络合后构象大多发生变化【王强，刘红芝，钟葵。多糖分子链构象变化与生物活性关系研究进展。生物技术进展2011年第1卷第5期318-326。】。当微生物絮凝剂用于处理高离子浓度、高浓度重金属、极端pH、高/低温等污/废水时，其絮凝活性显著降低。

目前，解决上述问题的方法有增加投放量、添加金属离子（如钙离子）【岳艳利，周林成，王耀龙，郑伟，谢刚，李彦锋。微生物絮凝剂的制备及其应用研究进展。水处理技术。第38卷第1期，2012年1月】、或者多菌株混合发酵生成复合微生物絮凝剂【李政，吴伟林，张云波，刘其友，赵东风。复合型微生物絮凝剂产生菌的培养及对炼化废水处理的研究。环境污染与防治。第33卷第3期2011年3月】等。这些技术导致成本高、造成二次污染、微生物絮凝剂生产技术不稳定等。保护微生物絮凝剂在絮凝环境中空间构象稳定，避免各种逆环境对其絮凝活性的影响，对于促进和推广微生物絮凝剂的工业化生产和使用具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高微生物絮凝剂絮凝活性的方法，其在多种领域有广泛应用前景，例如可应用于污/废水净化处理中。

本发明的技术方案是通过添加四氢嘧啶类物质，保护微生物絮凝剂的空间构象稳定，提高其絮凝活性。四氢嘧啶类物质是指四氢嘧啶（1,4,5,6-四氢-2-甲基-4-嘧啶羧酸；

1,4,5,6-tetrahydro-2-methyl-4-pyrimidine carboxylic acid）和羟基四氢嘧啶（1，4，5，6-四氢-2-甲基-5-羟基-4-嘧啶羧酸；1,4,5,6-tetrahydro-2-methyl-5-hydroxy-4-pyrimidinecarboxylic acid）。

四氢嘧啶和羟基四氢嘧啶的结构式分别为：

已有大量的研究表明渗透压补偿性溶质四氢嘧啶类物质能够减轻热胁迫、冷冻、干燥、高盐、氧自由基、辐射、尿素和其他变性剂对蛋白质、核酸、生物膜、甚至整个细胞的有害影响[Pastor JM,Salvador M, M,et al.Ectoines in cell stress protection:uses and biotechnological production.Biotechnol Adv.2010Nov-Dec;28(6):782-801]。本发明首次证明四氢嘧啶类物质能够显著提高微生物絮凝剂的絮凝活性，特别是在复杂絮凝条件下微生物絮凝剂的絮凝活性。据此提出用四氢嘧啶类物质对微生物絮凝剂进行抗逆增强性预处理，提高微生物絮凝剂的絮凝活性。具体发明内容如下：

本发明的一方面在于：公开四氢嘧啶或羟基四氢嘧啶在制备絮凝剂中的应用。

另一方面在于提高微生物絮凝剂絮凝活性的方法，其包括以下步骤：向微生物絮凝剂中添加四氢嘧啶或羟基四氢嘧啶。