[发明专利]一种培养硝化细菌的双微载体及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种培养硝化细菌的双微载体及其制备方法和应用，首先制备包埋碳酸钙的交联壳聚糖载体；将交联壳聚糖载体投加到利用有机碳源的异养菌培养体系进行吸附生长，培养至对数生长后期停止，取出固体物干燥得到双微载体。本发明提供的双微载体可以消除壳聚糖对微生物的不良影响，有利于硝化菌与载体的结合，从而提高硝化细菌的培养密度。

技术领域

本发明属于环境微生物技术领域，具体涉及一种培养硝化细菌的双微载体及其制备方法和应用。

背景技术

硝化细菌属于好氧自养型微生物，在供养充分的条件下，从氧化氨和亚硝酸盐过程中获得能量进而同化CO₂而生长，因此自身生长缓慢，世代时间长，特别是在生长过程中还容易受到底物浓度、溶解氧浓度、pH等多种因素的影响，因此增殖速度慢，不容易快速培养，在工业上大规模应用存在难度。

硝化细菌通常贴壁生长，在观赏鱼养殖及污水处理中使用移动床生物流化床填料及生化毯等提供较大的附着表面积以利于硝化细菌的附着及生长。与传统载体相比，微载体通常具有更大的比表面积及更好的底物扩散效果，早年在动物细胞悬浮培养方面获得了广泛的应用。壳聚糖可以作为一种微载体使用，但由于壳聚糖是表面带有正电荷的聚合物，具有一定的抗菌性，因此直接用作微载体可能会影响菌体生长。

CN109095623A公开了一种提高好氧硝化菌及亚硝化菌培养密度的微载体及其制备方法，采用以下方法制备：配置Na₂CO₃溶液和CaCl₂溶液；分别加入聚丙烯酸溶液；在混合溶液A中加入十二烷基硫酸钠溶液，制得混合溶液C，然后将混合溶液B倒入混合溶液C中进行反应生成沉淀；将沉淀过滤并洗涤后真空干燥；将壳聚糖溶液溶解于醋酸溶液中，加入碳酸钙纳米颗粒、食用油、司班-80后搅拌，再加入京尼平持续搅拌；或者加入戊二醛溶液，搅拌后继续加入硼氢化盐或乙酰基硼氢化盐继续反应；将沉淀离心分离后并清洗、脱水并晾干后，制得微黄色粉末，即为包埋了碳酸钙的壳聚糖微载体。将包埋了碳酸钙的壳聚糖微载体混悬于水中，逐滴加入至海藻酸钠溶液中，搅拌，离心分离沉淀后清洗，再将沉淀放入质量浓度1～10%盐酸溶液中浸泡处理，处理完毕后离心分离并清洗，离心分离沉淀，最后用丙酮脱水并在室温下晾干，得表面电荷改性的壳聚糖微载体，即为提高好氧硝化菌及亚硝化菌培养密度的微载体。上述微载体可提高硝化菌的培养密度，提高硝化菌扩大培养的经济性。该发明将交联壳聚糖微球滴加入带负电聚合物海藻酸钠溶液中，利用交联壳聚糖进行表面电荷改性制备微载体，微载体表面形成了一层带负电的壳，虽然消除了壳聚糖对硝化菌生长的影响，但降低了与微生物的静电吸附，实际上不利于带负电硝化菌在载体上附着生长。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种培养硝化细菌的双微载体及其制备方法和应用。本发明提供的双微载体可以消除壳聚糖对微生物的不良影响，有利于硝化菌与载体的结合，从而提高硝化细菌培养密度。

本发明提供的一种培养硝化细菌的双微载体的制备方法，包括如下内容：

制备包埋碳酸钙的交联壳聚糖载体；将包埋碳酸钙的交联壳聚糖载体投加到利用有机碳源的异养菌培养体系进行吸附生长，培养至对数生长后期停止，取出固体物干燥得到双微载体。

本发明中，所述的包埋碳酸钙的交联壳聚糖载体可以采用本领域常规的制备方法获得。交联的方法主要可以采用直接交联、交联中进行化学修饰等。直接交联法使用的交联剂有环氧氯丙烷、戊二醛﹑甲醛﹑冠醚类和京尼平等中至少一种，优选京尼平。交联是壳聚糖与交联剂分子之间发生交联反应，使壳聚糖分子由直链变成网状结构，通过交联可以改善壳聚糖的比表面积和孔结构等物理性能，有效地提高壳聚糖的稳定性。