一株氫氧化細(xì)菌的生長條件及其對不同氮源利用的研究

陶虎春 謝勇 張麗娟 丁凌云 陳藝貞

深圳市重金屬污染控制與資源化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京大學(xué)深圳研究生院環(huán)境與能源學(xué)院, 深圳 518055;? E-mail: taohc@pkusz.edu.cn

據(jù)統(tǒng)計(jì), 2050 年世界人口將達(dá)到 80～100 億[1],人類對食物蛋白的需求比 2006 年高 70%[2]。目前,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中主要依靠哈伯-博施技術(shù)提供氮肥[3]。但是, 在傳統(tǒng)施用化肥過程中, 有近 50%的活性氮被浪費(fèi), 進(jìn)入自然水體; 另一部分氮被納入城市污水處理廠進(jìn)行處理[4-5]。哈伯-博施法固氮每年消耗全球 1%～2%的能源[6], 污水處理廠運(yùn)行又消耗全球3%的能源[6]。因此, 需要探尋新的技術(shù)途徑, 在滿足農(nóng)業(yè)氮肥供應(yīng)的同時(shí), 減少環(huán)境影響和能源消耗。

城市污水處理系統(tǒng)中蘊(yùn)含水、氮磷營養(yǎng)元素和能量等資源[7-8]。2018 年中國累計(jì)處理污水 519×108m3, NH4+-N 削減量為 1.19×106t[9]。目前, 對含 NH4+-N 污水的處理方法主要分為兩大類: 低濃度時(shí), 以硝化-反硝化生物化學(xué)處理法為主, NH4+-N 最終轉(zhuǎn)化為氣態(tài)氮形式; 高濃度時(shí), 以吹脫、氣提、鳥糞石吸附和電化學(xué)等物理化學(xué)方法為主[10-12]。傳統(tǒng)的 NH4+-N 處理方法無法實(shí)現(xiàn)氮資源的回收利用。

近年來, 有學(xué)者利用氫氧化型細(xì)菌(Hydrogenoxidizing bacteria, HOB), 分別以 H2和 O2作為電子供體和受體, 通過卡爾文、逆三羧酸循環(huán)固定 CO2,進(jìn)行細(xì)胞合成[13]。HOB 可以消耗污水中的 CO2、氮[14]和磷等低價(jià)值無機(jī)物, 生產(chǎn)生物塑料、動物飼料添加劑和液體燃料等[15]高附加值產(chǎn)品。理論上,HOB (如Cupriavidus necator)對氮元素的利用反應(yīng)式[16-17]為

目前, 國內(nèi)外針對 HOB 的研究多集中于植物根際促生機(jī)制[18-19]和單細(xì)胞蛋白營養(yǎng)價(jià)值[20]領(lǐng)域,在環(huán)境保護(hù)和資源回收領(lǐng)域的研究較少。

本研究從污水處理廠的活性污泥中篩選分離出一株 HOB, 針對該菌株高效利用 NH4+-N 的特性開展研究, 為含 NH4+-N 廢水的氮素資源化利用研究奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 菌株培養(yǎng)與篩選

1.1.1HOB培養(yǎng)基制備

礦物質(zhì)培養(yǎng)基溶液(1.0 L)包含0.47 g (NH4)2SO4、0.5 g KH2PO4、0.2 g MgSO4·7H2O、0.003 g CaCl2、0.02 g 硫酸亞鐵銨和 0.5 mL 微量元素溶液。其中, 微量元素溶液(1 L)為 0.119 g CoCl2·6H2O、0.118 g NiCl2·6H2O、0.153 g CrCl3·6H2O、0.156 g CuSO4·5H2O, 調(diào)節(jié) pH 至 7.0。培養(yǎng)基在 121℃滅菌 20 分鐘,冷卻至室溫。其中, 硫酸亞鐵銨[21]單獨(dú)滅菌(0.22 μm 膜濾), 室溫加入培養(yǎng)基[22]。分離篩選階段, 在上述液體培養(yǎng)基中添加 1.5%瓊脂, 形成選擇性固體培養(yǎng)基, 其他成分保持不變。所有選擇性培養(yǎng)基均在高溫滅菌(121℃, 20 分鐘)后使用。

1.1.2HOB培養(yǎng)氣體供應(yīng)

在不同的培養(yǎng)階段, 菌株培養(yǎng)采用的混合氣體不同。菌株篩選分離時(shí), 采用 H2:O2:CO2=85:5:10(體積比)。后續(xù)的液體培養(yǎng)菌株過程中, O2消耗量與微生物生物量增長正相關(guān), 故將混合氣體比例進(jìn)行調(diào)整為 H2:O2:CO2=70:20:10 (體積比)。

1.1.3 菌株分離與鑒定

活性污泥取自深圳市某污水處理廠曝氣池。首先, 將采集的活性污泥放置在 0.9% NaCl 溶液中振蕩 1 小時(shí)(暗室, 30℃和 200 rpm)混勻, 得到充分活化的細(xì)菌接種液。然后, 在選擇性固體培養(yǎng)基上進(jìn)行涂布平板接種, 接種液采用 10-2, 10-3和 10-4共 3種濃度。接種后, 將固體培養(yǎng)基全部轉(zhuǎn)移至密閉的特氟龍氣袋中, 抽真空后通入混合氣體(H2:O2:CO2=85:5:10, 體積比), 每隔 24 小時(shí)更換一次氣體; 培養(yǎng)基連同氣袋一起放置在 30℃恒溫培養(yǎng)箱中, 密閉培養(yǎng)。72 小時(shí)后, 培養(yǎng)基上出現(xiàn)菌落。平板劃線法分離純化, 直到得到菌落生長大小和顏色均一致的目標(biāo)菌落。整個(gè)過程無菌操作, 每次操作過程中均設(shè)置 3 個(gè)平行樣, 一個(gè)空白樣。

將固體培養(yǎng)基中的目標(biāo)菌落接種在裝有 10 mL液體培養(yǎng)基的 250 mL 血清瓶中, 通入混合氣體(H2:O2:CO2=70:20:10, 體積比), 氣體流量為 130 mL/min,通氣時(shí)間為 5 分鐘。血清瓶放置在搖床中密閉培養(yǎng)(30℃, 160 rpm), 分別在 24 小時(shí)和 48 小時(shí)取樣測量細(xì)胞濃度(OD600)和 NH4+-N 含量。在篩選出的菌落中選取 NH4+-N 去除效果最佳、生長最好的菌株。均采用 3 個(gè)平行樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

1.2 氣體消耗與生成

H2消耗量可以用來驗(yàn)證和比較菌株的氫利用能力, 進(jìn)而篩選出耗氫能力強(qiáng)的目標(biāo)菌株。血清瓶中的氣體成分使用氣相色譜儀(Agilent 7890B, 美國)分析, 得到目標(biāo)菌株生長所需的各種氣體消耗量以及產(chǎn)生量。測量參數(shù)[23-24]如下: 1) CO2, O2和N2檢測采用 TCD 檢測器, H2作為載氣, 柱箱溫度為100 ℃, 進(jìn)樣口溫度為 120 ℃, 前檢測器溫度為250℃, 后檢測器溫度為 250℃, 進(jìn)樣速率為 45 mL/min, 總用時(shí) 8.5 分鐘, CO2, O2和 N2的保留時(shí)間分別為 3.2, 4.0 和 4.8 分鐘; 2)H2檢測使用 FID 檢測器,He 作為載氣, 保留時(shí)間為 1.0 分鐘, 氣體體積的檢測限為 5 mL。此外, 對血清瓶中含氮?dú)怏w(N2O 和N2)的含量進(jìn)行檢測。

1.3 最適菌株培養(yǎng)條件

在 250 mL 血清瓶中放置 70 mL 的液體培養(yǎng)基,密閉條件下研究影響菌株生長的最適條件。考察溫度(20, 25, 30, 35 和 40℃)、轉(zhuǎn)速(120, 160 和 200 rpm)、pH 值(5.0, 6.0, 7.0, 8.0 和 9.0)以及初始NH4+-N 濃度(50, 100, 200 和 600 mg/L) 4 種因素對菌株生長和脫氮的影響, 探究最適宜的培養(yǎng)條件。

1.4 對不同氮源的利用

在 250 mL 的血清瓶中加入 70 mL 工作液體, 密閉條件下觀察氮的遷移轉(zhuǎn)化。該序批實(shí)驗(yàn)中除更換氮源外, 其余條件不變。當(dāng)唯一氮源分別為NH4+-N (硫酸銨)、NO3--N (硝酸鉀)和 NO2--N (亞硝酸鈉)時(shí), 氮含量均控制在 100 mg/L。分別在 0, 6, 12, 24,36, 48 和 72 小時(shí) 各取樣 3.5 mL, 用于檢測細(xì)胞濃度(OD600)、總氮(TN)、溶解態(tài)總氮(DTN)、氨氮(NH4+-N)、硝氮(NO3--N)和亞硝氮(NO2--N)。除用于TN 分析外, 其余樣品均需經(jīng)過 0.22 μm 膜濾后分析, 每個(gè)實(shí)驗(yàn)組有 3 個(gè)平行樣品。

1.5 分析與計(jì)算方法

采用紫外分光光度計(jì)(DR6000, 哈希公司)測量OD600。使用紫外分光光度法測量 NO3--N 和 NO2--N, 使用納氏試劑分光光度法(HJ535-2009)測量NH4+-N。使用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法(HJ636―2012)測量 DTN 和 TN。細(xì)胞內(nèi)有機(jī)氮[25]由 TN-DTN 得出。

2 結(jié)果與討論

2.1 Rhodoblastus sp. TH20 的分離與鑒定

如圖 1 所示, 分離菌株為環(huán)桿菌, 長度為 0.79～1.13 μm, 寬度為 0.41～0.49 μm, 革蘭氏染色為陰性菌(G-)。16S rRNA 基因鑒定結(jié)果(圖 2)表明, 該菌株與Rhodoblastus acidophilus相似度高達(dá) 97%以上,兩者親緣關(guān)系較近, 故命名為Rhodoblastussp.TH20菌株(簡稱 TH20), NCBI 登錄號為 MK968713。在氣體消耗實(shí)驗(yàn)中,Rhodoblastussp.TH20 菌株消耗 H2,CO2和 O2, 并伴隨有少量氮?dú)猱a(chǎn)生, 屬于氫自養(yǎng)型好養(yǎng)細(xì)菌。

圖2 Rhodoblastus sp. TH20 菌株系統(tǒng)進(jìn)化樹Fig. 2 Phylogenetic trees based on 16S rRNA gene sequence of Rhodoblastus sp. TH20

2.2 HOB 最適生長條件

2.2.1 生長溫度

TH20 菌株的實(shí)驗(yàn)初始條件為接種比 5% (體積比)、轉(zhuǎn)速 160 rpm, pH=7.0, NH4+-N 含量 100 mg/L。保持初始條件不變, 在 5 種不同溫度(20, 25, 30,35 和 40℃)下, 連續(xù) 72 小時(shí)觀察菌株生長情況(OD600)和NH4+-N 去除率。

溫度變化通過影響微生物新陳代謝中酶的活性, 進(jìn)而影響細(xì)菌的生長和 NH4+-N 的去除效率(圖3)。20℃時(shí), 菌株生長正常。隨著溫度升高酶的活性會增加[26]。25℃時(shí), 菌株生長最旺盛, 酶的活性最好, OD600為 1.36±0.03。48 小時(shí)后菌株生長進(jìn)入穩(wěn)定期。溫度繼續(xù)升高, 生物量比 25℃時(shí)有所下降, 超過酶的最適溫度。隨著生長環(huán)境溫度升高,超過酶促反應(yīng)的最適溫度, 細(xì)胞內(nèi)酶活性下降, 直觀表現(xiàn)為 OD600下降。30℃時(shí), 菌株的生物量下降不很明顯, OD600為 1.08±0.01。溫度上升到 35℃以上(如 40℃)時(shí), 與接種時(shí) OD600數(shù)值相比基本上沒有變化, 菌株的生長受到抑制。可見, TH20 是一株嗜溫性菌株, 最適溫度范圍為 20～35℃。

圖3 溫度對Rhodoblastus sp. TH20 菌株生長和NH4+-N 去除的影響Fig. 3 Effects of temperature on cell growth and ammonium removal by Rhodoblastus sp. TH20

TH20 的 NH4+-N 去除能力與其細(xì)胞生長狀況密切相關(guān)。20～30℃時(shí), 菌株可以在 72 小時(shí)內(nèi)將NH4+-N 完全轉(zhuǎn)化利用, 培養(yǎng)體系中不含 NH4+-N。在 35℃以上的時(shí), 菌株生長受到抑制, 不能利用NH4+-N。究其原因, 嗜溫型細(xì)菌氮的去除效果受溫度影響[27]。綜合菌株的生長情況和 NH4+-N 的去除效率, 該菌株最適宜的溫度為25℃。

2.2.2 初始pH值

在接種比 5% (體積比)、轉(zhuǎn)速 160 rpm、25℃和NH4+-N 濃度 100 mg/L 條件下, 改變初始 pH 值(5.0,6.0, 7.0, 8.0 和 9.0), 連續(xù) 72 小時(shí)觀察菌株生長情況和NH4+-N 去除能力。

在 pH 為 5.0～9.0 的范圍內(nèi), 菌株均可以生長,且在堿性條件下生長情況更優(yōu)(圖 4)。在前 12 小時(shí),菌株的適應(yīng)期是一致的。在對數(shù)生長階段, pH=5.0實(shí)驗(yàn)組生物量明顯低于其他實(shí)驗(yàn)組。36 小時(shí)后, 所有實(shí)驗(yàn)組都進(jìn)入穩(wěn)定期。當(dāng) pH 為 6.0 時(shí), OD600為0.68±0.09, NH4+-N 的去除速率只有 0.46 mg/(L·h)。當(dāng) pH 為 7.0 時(shí), OD600達(dá)到 1.16±0.09, NH4+-N 去除效率達(dá)到 99%以上, 去除速率為 1.36 mg/(L·h), 明顯高于 pH 為 6.0 時(shí)的 NH4+-N 去除能力。在 pH 為8.0 和 9.0 的實(shí)驗(yàn)組中, 菌株的生長量與 pH 為 7.0 時(shí)相差不大, 并且 NH4+-N 的去除速率均在 1.34 mg/(L·h)以上。綜合考慮 OD600和 NH4+-N 的去除效率兩個(gè)因素, 該菌株的最適初始 pH 為 7.0。

圖4 初始 pH 值對 Rhodoblastus sp. TH20 菌株生長和NH4+-N 去除的影響Fig. 4 Effects of initial pH on cell growth and ammonium removal by Rhodoblastus sp. TH20

2.2.3 轉(zhuǎn)速

在接種比 5% (體積比)、pH=7.0、25℃和 NH4+-N 濃度為 100 mg/L 的條件下, 改變轉(zhuǎn)速(120, 160 和200 rpm), 連續(xù) 72 小時(shí)觀察菌株生長情況和 NH4+-N 去除能力。

血清瓶中的氣體與培養(yǎng)液不停地交換, 在不同的轉(zhuǎn)速條件下, 菌株的生長與 NH4+-N 去除量也相應(yīng)地變化(圖 5)。TH20 屬于化能無機(jī)自養(yǎng)型微生物,需要利用培養(yǎng)基中的 H2, O2和 CO2氣體。轉(zhuǎn)速的高低會直接影響氣體在氣液兩種介質(zhì)界面的交換, 轉(zhuǎn)速越高, 氣體交換量越大?？紤]到經(jīng)濟(jì)成本, 需要選取去除效果好且轉(zhuǎn)速較低的條件。在 120 rpm 時(shí),菌株的生長 OD600為 1.05±0.03, NH4+-N 的去除效率只有 84.2%。轉(zhuǎn)速為 160 rpm 時(shí), 菌株的生物量大幅度增加, OD600為 1.25±0.02, 并且 NH4+-N 的去除率可以達(dá)到接近 99%, 去除速率為 1.32 mg/L/h。轉(zhuǎn)速為 200 rpm 時(shí), NH4+-N 去除率可以達(dá)到 99%以上,生物量的增長不明顯, OD600為 1.32±0.10, NH4+-N去除速率為 1.38 mg/(L·h)(略高于 1.32)。這一結(jié)果與 Liu 等[28]轉(zhuǎn)速超過一定數(shù)值(如 200 rpm)時(shí), NH4+-N 去除菌株生長速度沒有明顯增加的結(jié)論一致。綜合生物量和 NH4+-N 去除速率, 選擇 160 rpm 為最適轉(zhuǎn)速。

圖5 轉(zhuǎn)速對 Rhodoblastus sp. TH20 菌株生長和 NH4+-N 去除的影響Fig. 5 Effects of shaking speed on cell growth and ammonium removal by Rhodoblastus sp. TH20

2.2.4 初始NH4+-N濃度

在接種比 5% (體積比)、轉(zhuǎn)速 160 rpm、pH=7.0 和 25℃條件下, 改變初始 NH4+-N 濃度(50, 100,200 和600 mg/L), 連續(xù) 72 小時(shí)觀察菌株生長情況和 NH4+-N 去除能力, 如圖 6 所示。

圖6 初始NH4+-N 濃度對Rhodoblastus sp. TH20 菌株生長和NH4+-N 去除的影響Fig. 6 Effects of initial NH4+-N concentration on cell growth and ammonium removal by Rhodoblastus sp. TH20

TH20 菌株在以 NH4+-N 為唯一氮源條件下, 利用 NH4+-N 合成細(xì)胞物質(zhì)。在 50 mg/L NH4+-N 濃度條件下, TH20 菌株生長最先到達(dá)穩(wěn)定期, 在 36 小時(shí)內(nèi) NH4+-N 被利用完, 生長進(jìn)入穩(wěn)定期, OD600為0.99±0.09, NH4+-N 的去除速率為 1.34 mg/(L·h)。在100 mg/L NH4+-N 濃度條件下, 菌株生長 48 小時(shí)才進(jìn)入穩(wěn)定期, OD600達(dá)到 1.36±0.03, 去除效率為99.2%。隨著 NH4+-N 濃度的提升, 在 200 mg/L 實(shí)驗(yàn)組中, 菌株生長與 100 mg/L 實(shí)驗(yàn)組基本上一致(OD600為 1.34±0.04), 600 mg/L 時(shí) OD600為 1.32±0.08, 略小于 100 mg/L 時(shí)的數(shù)值, NH4+-N 的去除率分別為 47.9%和 18.95%?？傮w上, 恒定體積(70 mL)中菌株的 OD600穩(wěn)定在 1.30 左右, NH4+-N 消耗量基本上都維持在 100 mg/L 左右。該現(xiàn)象間接地說明,菌株主要通過同化的方式利用氨氮, 即菌株生長量一定時(shí), 單個(gè)菌株的氨氮同化能力也是不變的, 即消耗的表觀氨氮含量穩(wěn)定在一個(gè)數(shù)值。

2.3 對不同氮源的利用

2.3.1單一氮源

為了研究氮的去除特性, 在好氧條件下, TH20分別將 NH4+-N, NO3--N 和 NO2--N 作為唯一氮源進(jìn)行培養(yǎng)。在接種比 5% (體積比)、轉(zhuǎn)速 160 rpm、pH=7.0、25℃和氮濃度為 100 mg/L 條件下改變氮源,連續(xù) 72 小時(shí)觀察菌株生長情況和 NH4+-N 去除能力,結(jié)果如圖 7 所示。

圖 7(a)中, TH20 菌株的生長穩(wěn)定后, NH4+-N 為氮源的實(shí)驗(yàn)組的 OD600從 0.07±0.0 增加到 1.36±0.03。在菌株生長過程中, 伴隨著無機(jī)氮的去除,氮的濃度在接種后 72 小時(shí)發(fā)生明顯的變化。在前 6小時(shí), 菌株處在適應(yīng)期, 對外界的營養(yǎng)物質(zhì)利用較少, NH4+-N 變化量僅為 6.8 mg/L; 在 6～48 小時(shí)期間,菌株進(jìn)入對生長數(shù)期, 開始大量繁殖, NH4+-N 急劇減少, 去除率達(dá)到 99.3%, 去除速率為 1.32 mg/(L·h), 同時(shí)有機(jī)氮含量逐漸增加, 直到無機(jī)氮消耗殆盡。在菌株整個(gè)生長階段, 未檢測到任何硝化與反硝化的中間態(tài)物質(zhì)(如無機(jī)態(tài)的 NO3--N 和 NO2--N)。除小部分的氮轉(zhuǎn)化為氣態(tài)氮逸出外, 70%以上的 NH4+-N 轉(zhuǎn)移至細(xì)胞體內(nèi), 以有機(jī)氮的形式儲存起來[29]。

圖7 Rhodoblastus sp. TH20 菌株生長和相應(yīng)的氮分布Fig. 7 Cell growth of Rhodoblastus sp. TH20 and species distribution of nitrogen accordingly

圖 7(b)中, TH20 細(xì)菌以 NO3--N 為唯一的氮源,在適應(yīng)期(0～6 小時(shí))內(nèi), NO3--N 的含量基本上沒有變化。進(jìn)入對數(shù)生長期(6～48 小時(shí))后, 菌株開始生長, OD600從 0.10±0.0 增加到 0.92±0.08, NO3--N 明顯下降。72 小時(shí) 內(nèi) NO3--N 的去除率為 58%, 去除速率為 0.75 mg/(L·h)。在消耗的 NO3--N 中, 40%以有機(jī)氮的形式儲存在細(xì)胞體內(nèi), 其余以氣態(tài)氮的形式脫除, 完成氮的循環(huán)。氮的消耗均在對數(shù)生長期,與NH4+-N 的消耗情形一致。此外, 當(dāng)以 NO2--N 為菌株的唯一氮源時(shí), 菌株并不生長。

2.3.2 混合氮源

如圖 7(c)所示, 在 90 mg/L NH4+-N 的培養(yǎng)基體系中添加 10 mg/L NO3--N, 菌株的生長與以NH4+-N為唯一氮源的趨勢一致。在適應(yīng)期(0～6 小時(shí)),OD600和氮濃度基本保持不變。進(jìn)入對數(shù)生長期,OD600從 0.17±0.06 增至 1.08±0.08, NH4+-N 的含量急劇減少, 有機(jī)氮含量大幅增加。添加的 10 mg/L NO3--N, 在適應(yīng)期沒有明顯的變化, 在對數(shù)生長期全部的 NO3--N 被消耗。TH20 對 NH4+-N 的去除率近 100%, NO3--N 的去除率近 100%, 氮的去除速率為 1.37 mg/(L·h), 在生長過程中未檢測到 NO2--N,78.4%的無機(jī)氮轉(zhuǎn)化為有機(jī)氮。

在圖 7(d)中, 向 NH4+-N 培養(yǎng)基體系中添加 10 mg/L NO2--N, 菌株的生長及氮的分布發(fā)生明顯變化。TH20 的適應(yīng)期從正常的 6 小時(shí)增至 36 小時(shí),OD600從 0.08±0.0 增至 0.54±0.03(僅為 NH4+-N 體系中的 40%), 在生長過程中只有不到 45%的 NH4+-N 被利用。在適應(yīng)期, NO2--N 含量保持不變, 進(jìn)入對數(shù)生長期后, 僅有約 3.6 mg/L 的 NO2--N 被利用,整個(gè)生長階段沒有檢測到 NO3--N 的生成, NO2--N 積累抑制 TH20 的生長。

2.4 微生物蛋白的特性

HOB 細(xì)菌蛋白的含量基本上在 70%以上[17,30-31](以干細(xì)胞凈重計(jì)算), 明顯高于魚蛋白的 66%[31],大豆蛋白的 45%[31], 酵母的 50%[17]以及谷物的15%[17]。與傳統(tǒng)的硝化與反硝化菌株相比, HOB 具有在自養(yǎng)條件下利用無機(jī)氣體產(chǎn)生菌體蛋白進(jìn)行回收再利用的優(yōu)勢。在最優(yōu)的生長條件下, 菌株在100 mg/L 的 NH4+-N 培養(yǎng)體系中可以穩(wěn)定地獲得單一的菌體蛋白。

如圖 8 所示, 本研究對 H20 菌體蛋白中的氨基酸(包括精氨酸和組氨酸這兩種半必需氨基酸)成分與細(xì)菌[32]、魚蛋白和大豆蛋白進(jìn)行比較。TH20 菌體中各種氨基酸(除苯丙氨酸和酪氨酸外)含量均超過大豆蛋白中的含量; 蘇氨酸、纈氨酸、亮氨酸和組氨酸的含量, TH20 與魚蛋白含量相當(dāng); 精氨酸的含量, TH20 與魚蛋白基本上一致, 略低于細(xì)菌含量,高于大豆的含量。此外, TH20 菌體中還檢測出 4 種大豆蛋白中未含有的氨基酸, 分別為天冬氨酸、絲氨酸、谷氨酸和脯氨酸[20]。整體而言, TH20 包含的必需氨基酸含量明顯高于植物蛋白, 接近動物蛋白, 與 Volova 等[30]的研究結(jié)果一致。

圖8 Rhodoblastus sp. TH20 與細(xì)菌、魚蛋白和大豆主要氨基酸的對比[31]Fig. 8 Essential amino acids profile of the microbial biomass produced under ammonium by Rhodoblastus sp. TH20 compared with bacterial meal, fishmeal and soybean meal[31]

3 結(jié)論

本文從污水處理廠活性污泥中篩選出一株自養(yǎng)型氫氧化細(xì)菌 HOB, 研究其優(yōu)化生長條件以及對不同氮源的利用情況, 得到如下主要結(jié)論。

1) TH20 的最適生長條件為 25℃, 160 rpm 和 pH=7.0。

2) 當(dāng)初始 NH4+-N 濃度為 100 mg/L 時(shí), 72 小時(shí)內(nèi)TH20 的 NH4+-N 去除率可達(dá)到 99%。

3) TH20 能夠?qū)?77.8%以上的 NH4+-N 轉(zhuǎn)化為微生物蛋白儲存在菌體內(nèi)。