真空冷冻干燥技术制备酵母菌菌粉的研究

摘要

天津市外环河水质污染严重，亟需综合治理。投加微生物菌剂可加速水体中污染物的降解，又有助于加快底泥中污染物的分解转化，并且对环境影响小，无二次污染。酵母菌具有优良的特性，在污水处理方面有着巨大的潜力和广阔的前景，是微生物菌剂理想的菌种。利用真空冷冻干燥技术将酵母菌制成粉状菌剂，既能方便运输又能实现长期储存，是微生物菌剂技术推广应用必须解决的问题。 本文研究了菌体离心条件、真空冷冻干燥的工艺技术；优化筛选出酵母菌冻干复合保护剂；制备出较高活性的酵母菌冻干菌粉，并确定了最佳的储存方式；初步研究了冻干菌粉对外环河河水COD降解情况。 研究结果表明：菌体细胞浓缩分离的最适离心条件为6000rpm转速和10min离心时间。酵母菌在此条件下离心，可获得78.64％的离心收得率。酵母菌的最佳冻干复合保护剂配方为5％甘油、5％脱脂奶粉、10％蔗糖和15％β-环状糊精。在干燥温度和真空度一定的情况下，最佳复合保护剂与酵母菌按如下条件混合：保护剂pH为5，保护剂与菌体混合比例为2:1，两者平衡时间为60min，厚度为0.5cm。混合后真空冷冻干燥22h可获得含水量为2.47％，冻干存活率达84.64％的菌粉。并以真空条件、4℃储存在硼硅酸盐玻璃瓶中，丁基橡胶塞密封，在3个月内活菌数与含水量变化很小，菌体细胞仍有较高活性，活菌数仍在1×1011cfu/g以上。将最终制得的酵母菌菌粉采用普通酵母菌培养基活化2h后，按5:1000的体积比对外环河河水进行处理， COD去除率在第5天最大，为33.33％。

目录

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第一章 绪论

1.1研究背景

1.1.1酵母菌的微生物学特性及其在环境水处理方面的应用

1.1.2微生物菌剂的特点及分类

1.2真空冷冻干燥技术

1.2.1真空冷冻干燥微生物的研究现状

1.2.2真空冷冻干燥微生物存在的问题

1.2.3真空冷冻干燥技术的特点

1.2.4真空冷冻干燥的基本过程

1.3影响冻干菌剂活性及贮藏稳定性的主要因素

1.3.1起始细胞浓度与收获期

1.3.2菌体细胞的分离

1.3.3冻干保护剂的选择

1.3.4冻结过程及冻结速度

1.3.5干燥程度及残余水分含量

1.3.6储存方式

1.4本课题的研究目的和意义

第二章实验材料与方法

2.1材料

2.1.1实验所用菌种来源

2.1.2培养基成分

2.1.3主要药品与试剂

2.1.4主要仪器

2.2测定方法

2.2.1活菌数测定

2.2.2冻干菌粉残余水分含量的测定

2.3研究方法与技术路线

2.3.1真空冷冻干燥工艺流程

2.3.2菌体离心条件的选择

2.3.3冷冻干燥工艺研究

2.3.4冻干保护剂的筛选及复配优化

2.3.5保护剂与酵母茵菌体混合条件的研究

2.3.6冻干酵母菌菌粉对天津市外环河原水CODcr去除效果的研究

第三章冻干酵母菌菌粉制备工艺研究

3.1酵母菌离心条件的确定

3.2冷冻干燥工艺的确定

3.3酵母菌冻干保护剂的筛选及复配优化

3.3.1冻干保护剂的初筛选

3.3.2冻干保护剂的复配

3.3.3保护剂系统对微生物冻干保护效应的讨论

3.4保护剂与菌体混合条件对细胞冻干存活率的影响

第四章冻干酵母菌菌粉应用特性研究

4.1冻干酵母菌菌粉储存特性研究

4.2冻干酵母菌菌粉对CODcr去除效果研究

4.3冻干酵母菌菌粉的制备成本分析

第五章结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致 谢