嫌気性付着増殖型反応器における生物膜形成機構におよぼす細胞外ポリマ-の役割

细胞外聚合物在厌氧贴壁生长反应器生物膜形成机制中的作用

• 批准号: 63550393
• 负责人: 桃井 清至
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Nagaoka University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1988
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1988 至 1989
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-63550393/
• 关键词: 細胞外ポリマ-; 嫌気性処理; 生物膜; UASB法; 凝集; 固定化微生物; 生物学的水処理; 嫌気性微生物; 細胞外ポリマー; 付着力; 自己固体化; 細胞外ポリマ-; 嫌気性処理; 生物膜; UASB法; 凝集; 固定化微生物; 生物学的水処理; 嫌気性微生物; 細胞外ポリマー; 付着力; 自己固体化

本年度の研究では嫌気性微生物群の自己固定化機構を解明するため、糖系基質により培養した微生物集塊(グラニュ-ル)をUASB反応器により形成し、各種の方法により微生物集塊の破壊及び凝集実験を行った。始めに抽出方法による違いを検討するため、水蒸気抽出、水フェノ-ル抽出、NaOH抽出、EDTA抽出などを比較したところ、EDTA抽出により菌体から採取した溶液中にはカオリンを凝集させる物質が含まれることがあきらかになった。次にEDTAにより抽出された物質がカオリン以外の物質を凝集しうるかどうかについて検討したところ、分散処理された活性汚泥や嫌気性グラニュ-ルを凝集する能力はあるものの活性炭やセルロ-スなどは凝集しなかった。このような凝集現象がおこるには細菌からの抽出ポリマ-の他にカルシウムなどの多価カチオンが2mM以上必用であった。これらの現象を引き起こすポリマ-についてさらに詳しく分析するため、蛋白質分解酵素、蛋白質変性剤などを用いて抽出ポリマ-を処理したところいづれも凝集能を失った。またゲルクロマトグラフィ-による分子量分析を行ったところ分子量4×10^7程度の蛋白質がカオリンの凝集に関与することがあきらかとなった。また除蛋白質処理により糖の大半も失われることからこのポリマ-は糖蛋白の形で存在するものと考えられた。この凝集機構を説明するため、カチオンがカオリンの表面電荷を中和する形で吸着し、さらにその上に糖蛋白質が互いに蛋白をカオリンに接するようにブリッジする凝集モデルが提案された。

在今年的研究中，为了阐明厌氧微生物自杀的机制，在UASB反应堆中形成了用糖基底物培养的微生物（颗粒），并进行了实验，并使用各种方法进行了微生物的分解和聚集实验。首先，通过检查提取方法之间的差异，我们比较了蒸汽提取，水苯酚提取，NaOH提取，提取EDTA提取等，并揭示了由于EDTA提取引起的细菌收集的溶液包含聚集的高岭土的物质。接下来，我们研究了EDTA提取的物质是否可以汇总高岭土以外的其他物质，尽管它具有汇总分散的活化污泥和厌氧颗粒的能力，但活化的碳和纤维素没有聚集。除了从细菌中提取的聚合物外，对于这种聚集现象，需要至少2 mM发生多价阳离子。为了进一步分析引起这些现象的聚合物，当提取的聚合物用蛋白酶，蛋白质变性剂等处理时，它们俩都失去了聚集能力。此外，通过凝胶色谱法分析分子量分析表明，分子量约为4×10^7的蛋白质参与高岭土的聚集。此外，大多数糖因脱蛋白治疗而丢失，因此该聚合物被认为以糖蛋白的形式存在。为了解释这种聚集机制，已经提出了一个聚集模型，其中阳离子吸附了高岭土的表面电荷，然后在聚集模型的基础上吸附了糖蛋白，其中糖蛋白彼此相互桥接蛋白质以接触高岭土。