微生物胞外多聚物

微生物胞外多聚物是由微生物在一定條件下通過生理代謝途徑合成的，分泌出體外並黏附在微生物細胞壁外的多聚化合物，這些多聚物主要成分是細胞多糖、脂肽及相關脂類衍生物。依據其理化特性的差異，微生物胞外多聚物可廣泛套用於石油開採工業、農業及環境保護。

基本介紹

• 中文名：微生物胞外多聚物
• 外文名：Extracellular polymers
• 適用領域：環境生態
• 縮寫：ECP
• 套用：表面活性劑、絮凝劑、助凝劑等
• 組成：莢膜、粘液層及其它表面物質

簡介

微生物胞外多聚物（縮寫ECP）是微生物在一定的環境條件下，在其代謝過程中分泌的、包圍在微生物細胞壁外的多聚化合物。包括莢膜、粘液層及其它表面物質。這些多聚物經分析得知其成分為脂、脂肽、多糖脂、中性類脂衍生物等。

套用

微生物細胞外多聚物可用作表面活性劑、絮凝劑或助凝劑、沉澱劑。微生物胞外多聚物還可套用於破乳、潤濕、發泡和抗靜電。在廢水生物處理方面的套用已有報導。在石油煉廠廢水和油脂廢水的生物處理可考慮套用。

生物表面活性劑和生物乳化劑的開發與套用

生物表面活性劑和生物乳化劑是20世紀70年代後期發展起來的，它們是具有親水基和疏水基結構於一體的兩親化合物，但兩者有區別。

生物表面活性劑與一般表面活性劑結構類似，具有表面活性，它的分子量小，分子中具有脂肪烴鏈構成的非極性疏水基和有極性的親水基，如磷酸根或多羥基基團。它可改變兩相界面的物理性質，如降低空氣-水、油-水或固體-水的表（界）面張力，故稱為生物表面活性劑。研究和套用較多的是石油開採工業，因為生物表面活性劑有益於改善稠油油品，使之易於開採。

生物乳化劑不能顯著降低兩相表（界）面張力，但對油-水界面有很強的親和力，能夠吸附在分散的油滴表面，防止油滴凝聚，從而使乳狀液得以穩定。

微生物自身絮凝和沉澱作用

根據單一菌種微生物（純種）細胞表面的解離層（胞外多聚物）性質不同而劃分兩種類型，即疏水性的R型（菌落為粗糙型）和親水性的S型（菌落為光滑型）。凡具有R型解離層的微生物表現疏水性而自身發生絮凝、聚集而沉降，故可將R型細菌套用於廢水處理。R．kurane等人從沉降性能良好的活性污泥中篩選出紅平紅球菌，將它用於處理酞酸酯廢水，該菌的處理效率高，處理水透明，沉澱性能良好。用於糖蜜廢水、紙漿黑液、顏料等廢水懸浮液的絮凝、沉澱與脫色，效果也好。還可用於改善膨脹污泥的沉澱效果。具有S型解離層的微生物表現親水性，均勻分散於水中，不易絮凝，不易沉降。

由於活性污泥中的微生物是混合菌種，活性污泥可能全由R型細菌組成，也可能由R型細菌和S型細菌共同組成，這種活性污泥是親水性還是疏水性，取決於兩者的比例及它們的表面電荷。由此也使活性污泥的吸附能力，活性污泥與水之間的表（界）面張力各異，加上活性污泥表面吸附各種廢水成分後所表現出來的總體帶電性不同，通常為-10 ～ -20mV，會引起活性污泥與水之間的表面張力及它們的表面電荷改變，影響它們對廢水中的成分的吸附力。因此，其沉澱性能有良好和不好的結果。另外，還可能全由S型細菌組成。它們的比例及它們的表面電荷，與廢水成分的關係都有密切關係。若要搞清它們之間的關係，需要用化學測定，但很不容易。

微生物絮凝劑和沉澱劑的開發與套用

在廢水生物處理中，二沉池的泥水分離好與壞，取決於活性污泥的絮凝性能和沉降性能。有些活性污泥儘管去除有機物能力強，但它本身的絮凝性能差，需要投加絮凝劑，強化絮凝效果，改善出水水質。

絮凝劑有三類。① 類為有機高分子絮凝劑或是助凝劑，如聚丙烯醯胺，其投加用量為400 mg/L。② 類為無機絮凝劑如硫酸鋁、硫酸亞鐵、三氯化鐵，鹼式氯化鋁等，如投加三氯化鐵效果不錯，但用量大，達3000 mg/L。③ 類為微生物絮凝劑，其用量只需200 mg/L。微生物絮凝劑是新開發、有前途的絮凝劑。它不會引起二次污染，使用安全，但目前生產成本較高。將來隨著生物技術的發展，可望降低成本，利於在生產中推廣使用。

細菌中有許多具有絮凝作用種類。放線菌、黴菌及酵母菌，乃至原生動物的一些種具有絮凝作用，是因為這些微生物細胞壁表面的胞外多聚物有絮凝作用所致。可以將有絮凝作用的微生物經擴大培養而製成的微生物細胞製劑直接用作絮凝劑，或從具有絮凝作用的菌株提取其表面的有效絮凝成分做成製劑用作絮凝劑。1976年Nakamura等人從214株菌中篩選出19種具有絮凝作用的微生物，其中的醬油麴黴的A．J7002菌株生產的絮凝劑效果很好，1985年H．Takagi等人培養擬青黴屬，用乙醇沉澱和凝膠色譜法精製成PF101絮凝劑，它的相對分子質量為3×10。其主要成分為半乳糖胺：PF101對枯草桿菌、大腸桿菌、啤酒酵母、活性污泥、纖維素粉、羧甲基纖維素、活性炭、硅藻土及氧化鋁均有良好的絮凝作用。