[發明專利]一種微生物活性多功能載體及其制備方法

在審

• 申請號: 202111509901.X
• 申請日: 2021-12-10
• 公開（公告）號: CN114164202A
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 鮑玖文;鄭蕊;郭得陽;張鵬;田玉鵬;薛善彬
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: C12N11/14
• 分類號: C12N11/14;C12N11/04;E04G23/02;C12R1/07
• 代理公司: 青島高曉專利事務所(普通合伙) 37104
• 代理人: 白瑩;于正河

1.一種微生物活性多功能載體，其特征在于,由內而外依次為由酵母浸膏及其內包覆的固載有脲酶細菌的多孔陶粒組成的中心層、添加活性物質的多功能組分層和由偏高嶺土、硅酸鈉與水混合形成的漿體狀外部保護層。

2.根據權利要求1所述的微生物活性多功能載體，其特征在于,中心層中的酵母浸膏的濃度為1～2g/L，厚度為100～150m；脲酶細菌為好氧嗜堿型巴氏芽孢桿菌，菌種編號為ATCC11859；多孔陶粒的粒徑為1～3mm。

3.根據權利要求1所述的微生物活性多功能載體，其特征在于,多功能組分層的厚度為150～300m，由礦化底物、氫氧化鈣和過氧化物按照3：1：1的質量比混合組成；其中，礦化底物包含尿素以及鈣的化合物，具體為尿素、乙酸鈣和碳酸鈉按照2：2：1的質量比混合形成的混合物，脲酶細菌產生的脲酶分解尿素產生碳酸根離子，尿素起到間接提供礦化反應底物的作用，乙酸鈣提供游離的鈣離子，碳酸鈉起到碳酸根緩釋的作用，為脲酶細菌礦化反應提供額外的碳酸根離子；氫氧化鈣與纖維混凝土中添加的粉煤灰發生火山灰反應，生成的產物堆積在裂縫處修復裂縫，使裂縫愈合，為礦化反應提供鈣離子；過氧化物為過氧化鈣、過氧化鎂、過氧化硫酸鈉、過氧化碳酸鈉中的一種或幾種，其與水反應生成氧氣和水化產物，氧氣為脲酶細菌提供生長環境，促進礦化反應的進行，水化產物促進裂縫的愈合。

4.根據權利要求1所述的微生物活性多功能載體，其特征在于,外部保護層的厚度為50～100m，由偏高嶺土、硅酸鈉與水按照1：1：2的質量比混合。

5.根據權利要求3所述的微生物活性多功能載體，其特征在于,過氧化物為過氧化鎂，過氧化鎂作為釋氧劑，能夠補充裂縫水環境中的含氧量，其水化產物氫氧化鎂的體積膨脹后，有助于裂縫的愈合，且能與進入裂縫中的水分和二氧化碳發生反應，生成穩定的復合產物，填充在裂縫中起到自修復的目的。

6.一種微生物活性多功能載體制備方法，其特征在于,工藝過程包括以下步驟：

(1)對脲酶細菌進行培養，得到細菌懸濁液，對細菌懸濁液進行高速離心，得到高濃度的菌泥，將菌泥重懸于蒸餾水中，并重復數次，得到高濃度的細菌懸浮液，將多孔陶粒置于細菌懸浮液中，在負壓條件下，通過真空浸漬法將脲酶細菌固載到多孔陶粒的表面及內部，在固載有脲酶細菌的多孔陶粒的表面噴涂酵母浸膏，為脲酶細菌生長發育提供營養物質，得到中心層；

(2)將活性物質固載到酵母浸膏的表面，烘干，得到多功能組分層；

(3)在多功能組分層的表面覆蓋外部保護層，防止中心層在水泥基材料拌和時流失，同時起到保護脲酶細菌的作用。

7.根據權利要求6所述的微生物活性多功能載體制備方法，其特征在于,中心層的制備方法包括以下步驟：

(1)將脲酶細菌原種以液體培養的方式接種到pH值為9～10的培養基中振蕩培養18～24小時，得到活化后的細菌培養液；

(2)將活化后的細菌培養液以5％的接種量接種的新的培養基中，在37℃和120rpm的條件下振蕩培養18～24小時，得到高脲酶活性的細菌培養液；

(3)采用離心法對細菌培養液進行離心并收集菌泥，將菌泥用滅菌的蒸餾水重懸制得濃度為2.0～8.0×10⁷cells/mL的菌體懸浮液；

離心機的轉速為3000r/min，離心時間為20min；

(4)采用真空浸漬法在負壓條件下將菌體懸浮液中的細菌吸附在多孔陶粒1.2的表面及內部，在溫度為30～45℃的條件下烘干24小時；

真空浸漬法的浸漬壓力為-0.05～-0.1MPa，浸漬時間為15～20min；

菌體懸浮液與多孔陶粒的重量比為1:10～15；

(5)在多孔陶粒的表面噴涂酵母浸膏，在溫度為30～45℃的條件下烘干24小時，得到中心層。