胞外聚合物EPS的研究进展.doc

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1、姓名：孙保江专业：生物工程学号：12849032胞外聚合物（EPS）的研究摘要：综述了胞外聚合物(ExtracellularPolymericSubstances,EPS)的组成及EPS的不同提取方法，分析了EPS对污泥的生物絮凝沉降性能的影响，并初步阐述了EPS在淤泥质港口中发挥的作用。Abstract：ThispapersummarizedthecompositionandthevariousextractingmethodsofExtracellularPolymericSubstances.AnditalsoanalysedtheeffectofEPSonf

2、locculatingandsettling.AndthispaperpreliminarilyelaboratedtheroleEPSplayinginthemuddyport.胞外聚合物是在一定环境条件下由微生物，主要是细菌，分泌于体外的一些高分子聚合物。它们可分为紧密粘附的胞外聚合物和松散附着的胞外聚合物两部分[1]。EPS普遍存在于活性污泥及淤泥质港口流泥絮体内部及表面，具有重要的生理功能，可将环境中的营养成分富集，通过胞外酶降解成小分子后吸收到细胞内，还可以抵御杀菌剂和有毒物质对细胞的危害。EPS在污水和污泥处理中发挥有重要作用。1EPS的组成微生物产生的

3、EPS主要成分是一些不同类型的高分子物质，包括荚膜粘液层及其他表面物质，其有机部分主要由多聚糖蛋白质和少量DNA、脂和腐殖酸组成；其无机部分约占总量的10%~20%。EPS填充并且形成了细菌之间的空间，形成了絮凝体的结构；EPS是生物絮体的主要组成部分，EPS占活性污泥中总有机物的比例大致在50%~90%之间，絮体中总的EPS质量占活性污泥质量的80%左右，EPS被认为是决定絮凝体物理化学性质和生物性质的关键物质。微生物被EPS包埋在里面，因此，EPS为固着的细胞创造了一个由其本质所决定的微生物环境。特别是直接覆盖于细菌细胞壁外的CEPS，其特殊的位置决定着它的成分

4、及数量必然影响着污泥的表面特性、生物絮凝、沉降性能及脱水性能等。1.1各组分含量的测定方法[2]姓名：孙保江专业：生物工程学号：12849032首先利用Ortega-Morales等的分离提纯方法对EPS进行分离提纯，然后利用王忠民等的苯酚-硫酸方法测定EPS中多糖含量、采用李建武的考马斯亮蓝法测定EPS中蛋白质含量，最后再采用单糖组分的纸层析分析联合气相色谱分析法测定单糖糖组成及采用蛋白组分的纸层析分析氨基酸组成。2EPS提取方法的的建立EPS的提取产量大程度取决于提取方法。但是由于EPS和细胞壁结合很紧密，需要特定方法才能将其从污泥中分离提出。高速离心或超声波振

5、荡等物理方法的提取效率很低，使用热提取或化学方法可以提高产率，却造成较多细胞死亡，使胞内物质外流并污染样品，尤其是核酸物质的含量[3]。因为细胞自溶释放的胞内物质是EPS中DNA的唯一来源(Dignacetal.,1998)，因而DNA的含量常用来判断提取过程对细胞的损害程度，即如果提取物中DNA含量异常高，则表明提取时较多微生物细胞破裂，EPS样品已被胞内物质严重污染。因而，实用的方法应在促使絮体解散的同时保持细胞完整[4]。用乙醇提取的胞外聚合物存在多糖和蛋白质两种高分子，蛋白质成分包括了游离蛋白和结合在多糖上的蛋白。Sevage法是从多糖溶液中脱除游离蛋白的一

6、种较温和的方法，这种方法一次只能脱除少量的蛋白，所以需要多次脱蛋白，并且可能损失一部分多糖。Frolund[5]利用阳离子交换树脂(CRE)降低污泥中阳离子浓度引发絮体解散，且对细胞伤害小，随后被广泛采用。该方法使释放的胞内物质不超过提取总量的10%，对结果影响不大。尽管关于EPS提取方法已有较多探讨，但由于试验对象和条件等差异，对于各种方法尚缺少具有说服力的综合性对比结果。在所有提取方法中，甲醛NaOH法对两种氧环境下污泥EPS的提取总量最高，其次为H2SO4和CER提取。因此试验中若碰到提取环节应采取不能方法以得到最优操作。3影响EPS组分的因素EPS呈高度的动

7、态性易于发生转变，其中核酸和酸性多糖是最易变的物质。通常在适宜的条件下EPS产量丰富，但在衰减期或内源呼吸期又成为细胞的营养被消耗，因此，其成分和含量是合成与消耗两个动态过程共同作用的结果。微生物菌种、基质类型、溶解氧OD、污泥停留时间是最主要的影响因素。Sponza[6]等发现基质种类对活性污泥EPS产生量的影响很大。姓名：孙保江专业：生物工程学号：12849032在易于被微生物利用的基质中，细胞大量分泌的胞外酶缺乏水解酶分解而累积，由此蛋白质水平高于其他难降解基质，同时微生物的低死亡率使其中的核酸较少。4EPS对污泥性质的的影响4.1EPS对污泥沉降性能的影