[發明專利]一種固定化群體感應淬滅菌復合凝膠小球及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201810275827.1
• 申請日: 2018-03-30
• 公開（公告）號: CN110317801B
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 曾茁桐;唐碧;肖嶸;黃瑾輝;顧巖嶺;史亞慧;賴萃;曾光明;李華
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: C12N11/084
• 分類號: C12N11/084;C12N11/10;B01D65/08
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 何文紅

本發明公開了一種固定化群體感應淬滅菌復合凝膠小球及其制備方法和應用，該復合凝膠小球包括由聚乙烯醇和海藻酸鈉組成的凝膠小球，表面及內部負載有粉末活性炭和群體感應淬滅菌。其制備方法為：將聚乙烯醇、海藻酸鈉、粉末活性炭與水混合，與群體感應淬滅菌菌懸液混合，所得混合液依次與硼酸和氯化鈣的水溶液、硫酸鈉溶液進行交聯反應，得到復合凝膠小球。本發明復合凝膠小球具有成本低廉、傳質性能好、機械強度高、分散性好、生物活性高、吸附能力強等優點，其制備方法具有制備工藝簡單、操作簡便、生產效率高、生產周期短、產品收益率高等優點。本發明復合凝膠小球能夠有效去除群體感應信號分子AHL以及延緩膜污染效率，具有較好的應用前景。

技術領域

本發明屬于環境功能材料和水處理新技術領域，涉及一種固定化群體感應淬滅菌復合凝膠小球及其制備方法和應用。

背景技術

膜生物反應器(Membrane bioreactor，MBR)中的膜生物污染主要由混合液懸浮固體的沉積作用和膜表面生物膜的生長造成。近年來，利用生物群體感應淬滅(quorumquenching，QQ)來控制膜生物污染成為了一種新的技術方法。單細胞細菌依賴一些特定信號分子如N-乙酰高絲氨酸環內酯(N-acyl homoserine lactone，AHL)進行相互交流并對周圍環境變化作出反應，如胞外聚合物和溶解性代謝產物的產生、生物膜的形成等。因此，可以采用某些方法管控信號分子AHL(如降解或者去除AHL)來阻斷細菌間的交流(即微生物群體感應淬滅)，從而抑制生物膜的生長達到膜污染控制的目的。目前，關于AHL的降解主要通過AHL降解酶和AHL降解菌兩種方式。Rhodococcus sp.BH4是一種高效的AHL降解細菌，相較于AHL酶降解的方法來說，利用該QQ細菌的增殖來降解AHL信號分子如N-octanoyl-DLhomoserine lactone(C8-HSL)更具經濟性和可持續性。然而直接將Rhodococcus sp.BH4應用于MBR中的膜污染控制卻存在一些問題，如它會與周圍的其他細菌存在競爭、與周邊的有害物直接接觸和隨著排泥過程而流失等。因此，急需研發一種無毒的、傳質性強且機械穩定性高的固定化材料對該細菌進行包埋固定。

聚乙烯醇(PVA)常被用于微生物的固定化，但是采用傳統硼酸交聯方法制備的聚乙烯醇小球存在以下問題：在制備的過程中會出現凝聚成團現象，使得材料分散性不好，影響小球的成型；在制備過程中會損害目標菌的活性，使得微生物的活性降低，影響對群體感應信號分子AHL的去除；制得的小球機械強度差，在水力作用或者機械攪拌條件下容易破損，影響小球的穩定性；制得的小球傳質阻力大，不利于降解效率的提高。因此，如何全面改善上述存在的缺點和不足，以獲得一種成本低廉、傳質性好、機械強度高、分散性好、吸附能力強且生物活性強的固定化群體感應淬滅菌復合凝膠小球，以及獲得一種制備工藝簡單、操作簡便、生產效率高、生產周期短、產品收益率高的固定化群體感應淬滅菌復合凝膠小球的制備方法，這對于提高對群體感應信號分子AHL去除效果以及實現膜污染的有效控制具有重要意義。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種成本低廉、傳質性好、機械強度高、分散性好、吸附能力強且生物活性強的固定化群體感應淬滅菌復合凝膠小球，還提供了一種制備工藝簡單、操作簡便、生產效率高、生產周期短、產品收益率高的固定化群體感應淬滅菌復合凝膠小球的制備方法，以及該固定化群體感應淬滅菌復合凝膠小球在去除群體感應信號分子AHL和抑制膜污染中的應用。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種固定化群體感應淬滅菌復合凝膠小球，所述固定化群體感應淬滅菌復合凝膠小球包括由聚乙烯醇和海藻酸鈉組成的凝膠小球，所述凝膠小球的表面及內部負載有粉末活性炭和群體感應淬滅菌。