酵母菌在降解疏水性基质中的定植及细胞丝化机制研究

酵母菌废水处理技术近年来得到了广泛关注。然而，系统运行中菌株演替及细胞丝化严重影响到系统运行的稳定性，有待于进一步研究。本项目以油脂加工废水为例，构建酵母菌-SBR系统，利用PCR-DGGE解析酵母菌株的演替规律，判断优势菌株信息；利用FISH确定各优势菌株间的相对丰度；然后通过对优势及被淘汰菌株细胞在疏水性、絮凝性、带电性及乳化能力等方面的表征，探讨酵母菌在降解疏水性基质中的菌株定植机制，为高效稳定的功能菌株筛选提供判别标准；最后由优势菌株构建小型SBR系统，考察废水中营养因子及溶解氧(DO)、污泥龄（SRT）、水力停留时间(HRT)等重要运行参数对酵母细胞形态的影响，并探明主要代谢产物与细胞丝化的关系，揭示细胞丝化机制，为有效控制酵母菌丝化膨胀提供依据。本研究可为建立高效、稳定的酵母菌废水处理系统提供科学依据，同时也为疏水性物质的生物处理提供可供选择的新方法。

本项目以油脂加工废水为对象，首先构建了酵母菌-SBR系统，建立了环境样品中酵母菌基因组DNA的提取方法及PCR-DGGE解析酵母菌微生态结构的方法，然后解析了复合酵母菌体系在废水处理中的演替规律，结果表明：10株酵母菌虽然对含油废水都具有很好的降解能力，但只有3株酵母菌可以稳定存在于系统，并成为优势菌株，其他菌株在扩大培养阶段即被淘汰。研究中试图利用FISH技术对3株优势菌株进行比率分析，但未获得特异性的探针。.通过对优势菌株及被淘汰菌株细胞在疏水性、絮凝性、带电性及乳化能力等方面的表征分析，结果发现细胞的疏水性和细胞的乳化能力是决定系统中各酵母菌演替规律的决定性因素。为了确定运行参数对系统的影响，组建了由优势菌株构建的SBR系统，考察废水中营养因子（氮、磷及微量元素）及污泥龄（SRT）、pH、溶解氧(DO)等重要运行参数对酵母细胞形态的影响。结果表明：氮元素缺乏可以迅速导致系统中酵母菌的真菌丝化，SVI急剧升高，酵母菌沉降性明显变差，系统运行崩溃；出现氮缺乏而导致的系统酵母菌膨胀后恢复氮的添加对系统的恢复能力有限；氮元素的种类对系统运行有一定的影响；水中的微量元素与系统膨胀未见直接关系。. 污泥龄在6-60d范围变动时，系统中酵母菌细胞形态未发生明显变化，仅发现2-3个细胞相连的假菌丝形态，对SVI影响不显著。系统入水pH的变化（pH5-8）未导致酵母菌细胞形态的变化，但高的pH（如pH 7）将导致杂菌污染系统，在长期的运行中出现原生动物和出水混浊等现象。DO在系统运行的周期中呈周期性变化，可能可以有效抑制丝状菌的滋生。.通过对酵母菌处理含油废水中代谢产物的分析，发现在处理中出现较多种类的小分子醇或者酸（2-9个碳），并检测到乙酸和乙醇的存在。通过可能代谢产物的添加实验，表明乙酸有导致系统中某些酵母菌细胞真菌丝化的倾向；乙醇对于系统中酵母菌细胞形态影响不明显，表明酵母细胞对乙醇具有一定的耐受性；而丁酸等对细胞的毒性作用明显。在优化条件下，进水COD和油的浓度在6.4- 9.8g/L及13.4-20.6 g/L，COD负荷则在2.5- 3.2 kgCOD/kgMLSS/day之间系统稳定运行50余天，COD和油去除率分别达到了89%和99%。