變性梯度聚丙烯醯胺凝膠（denaturedgradientgelelectrophoresis，DGGE）最初是Lerman等人於20世紀80年代初期發明的，起初主要用來檢測DNA片段中的點突變。
基本介紹
- 中文名：變性梯度聚丙烯醯胺凝膠
- 外文名：denaturedgradientgelelectrophoresis
- 發明人：Lerman等人
- 發明時間：20世紀80年代初期
簡介,高分子絮凝劑——聚丙烯醯胺（PAM）,PAM沉澱的技術流程,原理,
簡介
變性梯度聚丙烯醯胺凝膠（denaturedgradientgelelectrophoresis，DGGE）最初是Lerman等人於20世紀80年代初期發明的，起初主要用來檢測DNA片段中的點突變。Muyzer等人在1993年首次將其套用於微生物群落結構研究。後來又發展出其衍生技術，溫度梯度凝膠電泳（temperaturegradientgelelectrophoresis，TGGE）。此後十年間，該技術被廣泛用於微生物分子生態學研究的各個領域，目前已經發展成為研究微生物群落結構的主要分子生物學方法之一。
聚丙烯醯胺簡稱醯胺，又名絮凝劑，英文代號（PAM）。主要分類：陰離子聚丙烯醯胺（APAM），陽離子聚丙烯醯胺（CPAM），非離子聚丙烯醯胺（NPAM）。它被廣泛套用在石油開採、水處理、紡織、印染、造紙、選礦、洗煤、醫藥、製糖、養殖、建材、農業等行業。被譽為“百業助劑”、同時又有“萬能產品”之稱。
高分子絮凝劑——聚丙烯醯胺（PAM）
（1）PAM合成工藝。PAM主要原料為丙烯腈，它與水經一定比例混合，經水合、提純、聚合、乾燥等工藝可得到成品。
（2）PAM的選擇。通過多次實驗和實際套用可以作出下列結論：陰離子型PAM適用於濃度較高的帶正電荷的無機懸浮物，以及懸浮粒子較粗（0.01-1mm），pH值為中性或鹼性溶液。陰離子型PAM適用於帶負電荷、含有機物質的懸浮物。非離子型PAM適用於有機、無機混合狀態的懸浮物分離，溶液呈酸性或中性。
（3）影響PAM絮凝作用的主要因素
1） 絮凝劑的用量：最佳的絮凝劑用量是絮凝劑全部被吸附在固相粒子表面上，且絮塊的沉降速度達到最大值。最佳用量隨著絮凝劑的離子性質、分子量、懸浮液的pH值而變化，可用試驗方法確定。當絮凝劑超過最佳用量時，絮凝效果反而下降。
2） 絮凝劑分子量對絮凝的影響：絮凝劑分子量越大，絮凝效果越好。但分子量太大，難於溶解且製造費用也高。常用的分子量為300-1500萬。
3） 攪拌對絮凝的影響：攪拌可使絮凝劑均勻的分散到懸浮液中，達到高效絮凝。但攪拌過於劇烈，會使形成的絮塊碎裂，因而絮凝劑的消耗量增加，而絮凝效果相對講是降低了。所以在絮凝處理時只能進行適當的攪拌，攪拌機轉速一般應控制在50-250r/min。
PAM沉澱的技術流程
PAM沉澱的技術流程
沉澱是發生化學反應時生成了不溶於反應物所在溶液的物質。從字意上理解就是在重力作用下沉澱去除。污水中的懸浮物質，可以這是一種物理過程，簡便易行，效果良好，是污水處理的重要技術之一。
根據懸浮物質的性質、濃度及絮聚丙烯醯胺凝性能，沉澱可以分為：自然沉澱，絮凝沉澱，區域沉澱。域沉澱的懸浮顆泣濃度較高(5000mg/L以上)，顆粒的沉降受到周圍其它顆粒影響，顆粒間相對位置保持不變，形成一個整體共同下沉，與澄清水之間有清晰的泥水界面。二次沉澱池與污泥濃縮池中均有區域沉澱發生。
廢水中懸浮固體濃度不高，而且不具有凝聚的性能，在沉澱過程中，固體顆粒不改變形狀，也不互相粘合，各自獨立地完成沉澱過程。（沉砂池和初沉池的初期沉澱）壓縮沉澱發生在高濃度懸浮顆粒的沉降過程中，由於懸浮顆粒濃度很高，顆粒相互之間已擠集成團塊結構，互相接觸，互相支承，下層顆粒間的水在上層顆粒的重力作用下被擠出，使污泥得到濃縮。二沉池污泥斗中的聚丙烯醯胺濃縮過程以及在濃縮池中污泥的濃縮過程存在壓縮沉澱。自由沉澱發生在水中懸浮固體濃度不高，沉澱過程懸浮固體之間互不干擾，顆粒各自單獨進行沉澱，顆粒的沉澱軌跡呈直線。整個沉澱過程中，顆粒的物理性質，如形狀，大小及比重等不發生變化。這種顆粒在沉砂池中的沉澱是自由沉澱。聚丙烯醯胺
廢水中懸浮固體濃度不高，而且不具有凝聚的性能，在沉澱過程中，固體顆粒不改變形狀，也不互相粘合，各自獨立地完成沉澱過程。（沉砂池和初沉池的初期沉澱）壓縮沉澱發生在高濃度懸浮顆粒的沉降過程中，由於懸浮顆粒濃度很高，顆粒相互之間已擠集成團塊結構，互相接觸，互相支承，下層顆粒間的水在上層顆粒的重力作用下被擠出，使污泥得到濃縮。二沉池污泥斗中的濃縮過程以及在濃縮池中污泥的濃縮過程存在壓縮聚丙烯醯胺沉澱。
絮凝沉澱是顆粒物在水中作絮凝沉澱的過程。在水中投加混凝劑後，其中懸浮物的膠體及分散顆粒在分子力的相互作用下生成絮狀體且在沉降過程中它們互相碰撞凝聚，其尺寸和質量不斷變大，沉速不斷增加。懸浮物的去除率不但取決於沉澱速度，而且與沉澱深度有關。地面水中投加混凝劑後形成的礬花，生活污水中的有機懸浮物，活性污泥在沉澱過程中都會出現絮凝沉澱的現象。
用途
1)用於污泥脫水根據污泥性質可選用本產品的相應型號，可有效在污泥進入壓濾之前進行污泥脫水，脫水時，產生絮團大，不粘濾布，壓濾時不散，流泥餅較厚，脫水效率高，泥餅含水率在80%以下。
2)用於生活污水和有機廢水的處理，本產品在配性或鹼性介質中均呈現陽電性，這樣對污水中懸浮顆粒帶陰電荷的污水進行絮凝沉澱，澄清很有效。如生產糧食酒精廢水，造紙廢水，城市污水處理廠的廢水，啤酒廢水，味素廠廢水，製糖廢水，有機含量高 廢水、飼料廢水，紡織印染廢水等，用陽離子聚丙烯醯胺要比用陰離子、非離子聚丙烯醯胺或無機鹽類效果要高數倍或數十倍，因為這類廢水普遍帶陰電荷。
3)用於以江河水作水源的自來水的處理絮凝劑，用量少，效果好，成本低，特別是和無機絮凝劑複合使用效果更好，它將成為治長江、黃河及其它流域的自來水廠的高效絮凝劑。
4)造紙用增強劑及其它助劑。提高填料、顏料等存留率、紙張的強度。
5)用於油田經學助劑，如粘土防膨劑，油田酸化用稠化劑。
6)用於紡織上漿劑、漿液性能穩定、落漿少、織物斷頭率低、布面光潔。
原理
雙鏈DNA分子在一般的聚丙烯醯胺凝膠電泳時，其遷移行為決定於其分子大小和電荷。不同長度的DNA片段能夠被區分開，但同樣長度的DNA片段在膠中的遷移行為一樣，因此不能被區分。DGGE/TGGE技術在一般的聚丙烯醯胺凝膠基礎上，加入了變性劑（尿素和甲醯胺）梯度，從而能夠把同樣長度但序列不同的DNA片段區分開來。一個特定的DNA片段有其特有的序列組成，其序列組成決定了其解鏈區域(meltingdomain,MD)和解鏈行為(meltingbehavior)。一個幾百個鹼基對的DNA片段一般有幾個解鏈區域，每個解鏈區域有一段連續的鹼基對組成（圖1）。當變性劑濃度逐漸增加達到其最低的解鏈區域濃度時，該區域這一段連續的鹼基對發生解鏈。當濃度度再升高依次達到各其他解鏈區域濃度時，這些區域也依次發生解鏈。直到變性劑濃度達到最高的解鏈區域濃度後，最高的解鏈區域也發生解鏈，從而雙鏈DNA完全解鏈。
不同的雙鏈DNA片段因為其序列組成不一樣，所以其解鏈區域及各解鏈區域的解鏈濃度也是不一樣的。當它們進行DGGE時，一開始變性劑濃度比較小，不能使雙鏈DNA片段最低的解鏈區域解鏈，此時DNA片段的遷移行為和在一般的聚丙烯醯胺凝膠中一樣。然而一旦DNA片段遷移到一特定位置，其變性劑濃度剛好能使雙鏈DNA片段最低的解鏈區域解鏈時，雙鏈DNA片段最低的解鏈區域立即發生解鏈。部分解鏈的DNA片段在膠中的遷移速率會急劇降低。因此，同樣長度但序列不同的DNA片段會在膠中不同位置處達到各自最低解鏈區域的解鏈濃度，因此它們會在膠中的不同位置處發生部分解鏈導致遷移速率大大下降，從而在膠中被區分開來。然而，一旦變性劑濃度達到DNA片段最高的解鏈區域溫度時，DNA片段會完全解鏈，成為單鏈DNA分子，此時它們又能在膠中繼續遷移。因此如果不同DNA片段的序列差異發生在最高的解鏈區域時，這些片段就不能被區分開來。在DNA片段的一端加入一段富含GC的DNA片段（GC夾子，一般30-50個鹼基對）可以解決這個問題。含有GC夾子的DNA片段最高的解鏈區域在GC夾子這一段序列處，它的解鏈濃度很高，可以防止DNA片段在DGGE膠中完全解鏈。當加了GC夾子後，DNA片段中基本上每個鹼基處的序列差異都能被區分開。
