[发明专利]一种采用石英砂提取污泥胞外聚合物的方法及其应用

说明书

本发明公开了一种石英砂提取污泥胞外聚合物的方法及应用。所述方法包括以下步骤：S1.原位获取污泥样品，冲洗干净，吸干水分，均一化处理；S2.处理后的污泥加入石英砂和盐溶液混合，所述污泥测量其VSS，石英砂和VSS重量比为70~140:1，石英砂尺寸为32目~150目，在温度0~4℃、转速600~900rpm条件下，搅拌1~3h，得到泥砂混合液；S3.对泥砂混合液离心取上清，过滤除去杂质获得胞外聚合物粗品；S4.将胞外聚合物粗品超滤浓缩获得胞外聚合物样品。本发明获得的污泥胞外聚合物在最大程度上保持了其生物活性，基本不造成细胞破裂，无其他强酸强碱有机试剂的干扰与掩蔽，能更完整的提取胞外聚合物，同时有利于后续蛋白质组学鉴定等工作。

技术领域

本发明涉及污水生物处理中污泥胞外聚合物的提取和分析领域，尤其涉及厌氧氨氧化污泥三种不同形态菌群胞外聚合物的提取和蛋白质组学相关分析，更具体地，涉及一种采用石英砂提取污泥胞外聚合物的方法及其应用。

背景技术

胞外聚合物(EPS)是微生物在一定环境条件下分泌于胞外的复杂非均相高分子聚合物，主要组成为蛋白质、多糖、核酸和脂质，是菌胶团、颗粒污泥和生物膜的重要组分，是维持污泥三维网络空间的重要骨架。

EPS在污水生物处理过程中发挥重要作用：可以促进细胞的粘附；维持微生物聚集体的稳定性；减小生物毒物和非生物毒物对细胞的侵害；从环境中吸附和积累营养物质，必要时为微生物补充碳源和能源；积累、保留和稳定细胞分泌的胞外酶等。

EPS的提取是对其进行成分和功能分析的重要前提，标准方法尚未确立。同一方法对不同样品EPS提取效率不同，不同方法提取同一样品EPS效率也相差很大。不存在一种方法可将样品EPS全部提取，所有方法在一定程度上都会造成细胞破裂。而评价一个提取方法是否合适，不仅要考虑EPS产量高低，也要考虑提取方法对细胞和EPS中大分子物质的破坏程度以及是否干扰后续测定等相关研究。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的上述缺陷，提供一种不破坏微生物活性、无化学试剂掩蔽干扰、菌体细胞无破损的污泥胞外聚合物的物理提取方法。

本发明的另一个目的在于所述提取方法在蛋白质组学SDS-PAGE聚丙烯酰胺凝胶电泳检测中的应用。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种采用石英砂提取污泥胞外聚合物的方法，包括如下步骤：

S1.原位获取污泥样品，冲洗干净，吸干水分，均一化处理；

S2.处理后的污泥加入石英砂和盐溶液混合，在温度0~4℃、转速600~900rpm条件下，搅拌1~3h，得到泥砂混合液；

S3.对泥砂混合液离心取上清，过滤除去杂质获得胞外聚合物粗品；

S4.将胞外聚合物粗品超滤浓缩获得胞外聚合物样品；

其中，步骤S2所述污泥测量其VSS，石英砂和VSS重量比为70~140:1，石英砂尺寸为32目~150目。

本发明利用石英砂低温中速摩擦剪切作用实现胞外聚合物与菌体的高效分离，通过控制温度、转速和时间使这种物理作用缓和不强烈。石英砂与污泥的重量配比以及石英砂尺寸对所述摩擦剪切作用具有影响：石英砂重量过小，不能与全部的污泥进行作用，过大则搅拌不均匀使得作用不充分，导致胞外聚合物与菌体不能有效分离；石英砂尺寸过小，颗粒过细很难对污泥产生剪切作用，过大则不能充分与污泥接触作用，导致胞外聚合物与菌体不能有效分离。本发明合理地选用石英砂的重量和尺寸，达到有效的摩擦剪切作用，提取的胞外聚合物的胞外生物大分子活性高、菌体细胞基本无破裂。而现有的甲醛-NaOH法、加热法等提取方法，提取的胞外聚合物易造成细胞破裂、胞外生物大分子活性降低。

步骤S1所述污泥样品为含絮体形态厌氧氨氧化菌群、含颗粒形态厌氧氨氧化菌群、含生物膜形态厌氧氨氧化菌群中的一种。