1.抑尘剂(降尘剂)是提高水介质防尘降尘效率的重要途径,但煤矿目前应用的抑尘剂普遍为化学抑尘剂,存在表面活性较低、成本较高,降解性差、对环境有污染等问题。为此,中国矿业大学 矿山瓦斯粉尘灾害技术基础研究国家级专业中心实验室王和堂教授团队联合清华大学的科研人员提出研制高表面活性、天然环保的新一代抑尘剂—生物抑尘剂。
2.生物抑尘剂(生物表面活性剂)BDS合成试验采用的工程细菌为枯草芽孢杆菌(购自北京北纳创联生物技术研究院,编号BNCC.189983),通过对枯草芽孢杆菌活化、筛选、培养得到发酵液,然后采用酸化沉淀→超声萃取→减压蒸发方法从发酵液中提纯得到目标产物。
3.合成过程中NB培养基用于菌株的活化,BAB平板用于筛选高产菌株;LB培养基作为种子培养基,用于细菌的扩大培养;Landy培养基则为细菌发酵合成生物抑尘剂提供营养物质,其原料来自上海国药集团。
BDS合成工艺示意
4.菌株活化、筛选与培养。
首先,将冷藏的枯草芽孢杆菌解冻,加入NB培养基充分混合,充分混匀,取菌悬液均匀涂布至NA平板(NB固体培养基),在37 ℃的恒温培养箱中培养12 h。
待NA平板长出淡粉色菌落,接种至LB培养基,在37 ℃、180 r/min水浴摇床中扩大培养48 h。
LB种子液用pH=7.0的无菌氯化钠-蛋白胨缓冲液分级稀释一定倍数后均匀涂布于血琼脂平板,在恒温培养箱中37 ℃条件下培养12 h。
其次,因枯草芽孢杆菌的次级代谢产物具有溶血特性,并且浓度越高,溶血能力越强,在BAB平板上形成的光圈相对面积越大,因此可根据此特性筛选合成目标产物能力较强的菌株,将筛选后的菌株作为母体转种至LB培养基中,在水浴摇床中37 ℃扩大培养48 h,转速为180 r/min。
最后,取LB培养基中溶液接种到Landy培养基中,在水浴摇床中发酵培养48 h。
5.提纯。发酵完成后,发酵液在4 ℃温度条件下恒温水浴30 min;水浴完成后,将发酵液置于高速离心机,在相对离心力为8 kg的条件下离心20 min;取上清液,用6 mol/L浓盐酸调节pH至2.0;上清液酸化后,在4 ℃温度条件下静置,在相对离心力为10 kg的条件下离心20 min,弃上清液;沉淀用超净水重悬,调节pH至2.0再次酸洗;离心后,收集沉淀,即为生物抑尘剂BDS粗品。
6.将BDS粗品加入一定量的无水甲醇,经40 kHz超声波萃取30 min,使其充分溶解于甲醇试剂;在相对离心力为16 kg的条件下离心5 min,上清液在50 ℃真空为0.5的旋转蒸发仪中减压蒸发至干;蒸干物加超净水,用1 mol/L NaOH调节pH至12.0,用滤纸过滤;滤液用6 mol/L浓盐酸调节pH至2.0;在相对离心力为10 kg的条件下离心20 min,收集沉淀并干燥。沉淀干燥物即为BDS纯品。
参考文献:《微生物发酵法合成生物抑尘剂的试验研究》
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