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微生物絮凝剂是新型的水处理药剂,因高效和环境友好性等优点备受关注。但因其生产成本高、发酵和制作工艺稳定性差,也制约了其大规模的工业化生产。本论文以提高微生物絮凝剂产量和活性为主要目的,展开相关研究,为微生物絮凝剂工业化生产奠定基础。利用摇床生物发酵方法,运用紫外分光光度计、红外光谱仪,酶标仪,气相色谱仪等仪器及分析手段,研究了克雷伯氏菌NIII2高产糖蛋白絮凝剂的工艺条件,探讨了NIII2菌分泌唾液酸类物质与分泌絮凝剂之间的相关性,并摸索了所产微生物絮凝剂的阳离子化改性条件,获得以下成果:(1)NIII2菌发酵蔗糖产絮凝剂时,可生成一些小分子有机酸副产物,研究发现外加小分子酸有利于提高克雷伯氏菌NIII2合成糖蛋白类絮凝剂的产量,其中丙酮酸、α-酮戊二酸、丁二酸等不仅提高絮凝剂产量,也可提高碳源的有效转化率和所产絮凝剂的活性。(2)用发酵体系中可能积累的小分子酸和蔗糖复配,发现双碳源发酵能提高NIII2菌合成絮凝剂的产量。其中蔗糖和α-酮戊二酸双碳源复配效果最佳,絮凝剂最高产量为11 g/L,碳源有效转化率为42.3%。合适的三碳源配合发酵产絮凝剂工艺更稳定,絮凝剂产量高,且活性大,其中蔗糖、丙酮酸钠和α-酮戊二酸钠三碳源发酵产絮凝剂平均产量在11 g/L以上,最高达13.85 g/L,絮凝剂活性为97.5%。(3)双碳源和三碳源发酵提高絮凝剂产量和活性的主要原因是,外加的小分子酸能提高发酵菌株分泌唾液酸的量和絮凝剂中蛋白质的含量。当所产絮凝剂中SA含量达12 ng/g MBF以上时,产量可保持在12 g/L以上。(4)研究结果表明,NIII2菌所分泌絮凝剂为糖蛋白类大分子,主要为N-连接糖蛋白,单糖成分包括鼠李糖、甘露糖、半乳糖、葡萄糖,为复杂型糖蛋白,或高甘露糖型糖蛋白;其中蛋白质的组成包括类络氨酸和类色氨酸等成分。(5)利用响应面法优化所产糖蛋白絮凝剂的阳离子化修饰工艺,最优条件下,修饰后絮凝剂的Zeta电位值可达到43 mV。阳离子化后的微生物絮凝剂处理水中的SS和聚集藻类的能力大大提高,且投加量减小。