苧麻脫膠工藝是獲得苧麻單纖維的必經(jīng)途徑，傳統(tǒng)的化學(xué)脫膠方法成本高、能耗高、纖維產(chǎn)量和品質(zhì)低、對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重。苧麻生物脫膠是苧麻經(jīng)生物菌液或酶液脫膠處理后，苧麻膠質(zhì)被降解成小分子多糖并獲得苧麻單纖維，該方法具有提高精干麻質(zhì)量、不損傷纖維、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，是未來(lái)的脫膠發(fā)展方向〔1〕。苧麻經(jīng)微生物或酶液脫膠處理后產(chǎn)生的廢液即為生物脫膠廢水，由于脫膠過(guò)程中韌皮組織中的木質(zhì)素和膠質(zhì)被降解成小分子多糖，因而苧麻生物脫膠廢水屬于高濃度有機(jī)廢水，可生化性較強(qiáng)〔2〕。

熱帶假絲酵母（Candida tropicalis ）能降解可生化性較好的有機(jī)廢水，并同時(shí)獲得酵母蛋白，既消除了環(huán)境污染，又可使有機(jī)廢水得到循環(huán)利用。目前熱帶假絲酵母已成功用于食品、造紙等工業(yè)廢水的處理〔3, 4〕。本研究小組曾利用熱帶假絲酵母處理苧麻生物脫膠廢液，以發(fā)酵溫度、初始pH、接種量、發(fā)酵時(shí)間為影響因素，以COD 去除率及單細(xì)胞蛋白生成量為評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行了正交試驗(yàn)，確定了各因素的最佳條件；并研究了苧麻脫膠廢液滅菌與否對(duì)COD 去除及單細(xì)胞蛋白產(chǎn)生的影響〔2〕。本研究在前期研究基礎(chǔ)上，探討了不同種齡及不同氮源條件下，熱帶假絲酵母對(duì)苧麻生物脫膠廢水的處理效果及菌體干重。由于苧麻脫膠廢液中含有豐富的碳水化合物，因而本研究未將碳源作為影響因素進(jìn)行研究。

1 試驗(yàn)材料和方法
 
1.1 材料和試劑
 
熱帶假絲酵母篩選自湖北天化麻業(yè)股份有限公司脫膠廠漚麻池的漚麻液。苧麻生物脫膠廢水取自武漢紡織大學(xué)環(huán)境科學(xué)研究所，經(jīng)脫膠微生態(tài)菌群〔5〕處理，其COD 為18 820~234 80 mg/L、BOD 為6 200~7 600 mg/L、SS 為420~750 mg/L、色度為 120~220 倍。本試驗(yàn)用苧麻脫膠廢水的COD 為 23 060 mg/L（因試驗(yàn)主要測(cè)定熱帶假絲酵母對(duì)苧麻脫膠廢水COD 的去除效果，因而沒(méi)有檢測(cè)該水的其他指標(biāo)）。所用試劑均為分析純。

菌種保藏培養(yǎng)基〔6〕：酵母膏2.0 g，蛋白胨3.0 g，瓊脂粉20 g，葡萄糖10 g，定容至1.0 L，121 ℃滅菌 20 min。

菌種液體培養(yǎng)基：葡萄糖10 g，牛肉膏5 g，酵母粉5 g，蛋白胨20 g，氯化鈉5 g，定容至1.0 L，pH 7.0，121 ℃滅菌20 min。

發(fā)酵培養(yǎng)基： 在250 mL 三角瓶中裝入l00 mL 經(jīng)適當(dāng)稀釋的苧麻生物脫膠廢水，pH 7.0，121 ℃滅菌20 min。

1.2 試驗(yàn)方法
 
1.2.1 種齡對(duì)生物脫膠廢液處理效果的影響
 
分別取種齡為20、24、28、32 h 的種子進(jìn)行發(fā)酵試驗(yàn)。苧麻生物脫膠廢液經(jīng)1 倍稀釋后滅菌，在正交試驗(yàn)得到的最優(yōu)COD 去除條件（ 條件A： 發(fā)酵溫度35 ℃、初始發(fā)酵pH 7.0、接種量10%、發(fā)酵時(shí)間 48 h）和單細(xì)胞產(chǎn)生條件（條件B：發(fā)酵溫度30 ℃、初始發(fā)酵pH 7.0、接種量10%、發(fā)酵時(shí)間48 h）下〔2〕，連續(xù)發(fā)酵48 h，取樣測(cè)量菌體干重和廢水COD，考察種齡對(duì)苧麻生物脫膠廢液處理效果的影響。

1.2.2 不同氮源對(duì)生物脫膠廢液處理效果的影響
 
為了降低工業(yè)化應(yīng)用成本，本試驗(yàn)采用5 種不同的氮源替代價(jià)格昂貴的蛋白胨。以菌種液體培養(yǎng)基中的20 g 蛋白胨的含氮量為標(biāo)準(zhǔn)，分別用和20 g 蛋白胨相等含氮量的有機(jī)氮源（尿素、草酸銨）和無(wú)機(jī)氮源（硫酸銨、磷酸氫二銨、氯化銨）進(jìn)行試驗(yàn)。在正交試驗(yàn)得到的最優(yōu)COD 去除條件（條件A）和單細(xì)胞產(chǎn)生條件（條件B）下，連續(xù)發(fā)酵24 h，取樣測(cè)量廢水COD 和菌體干重，然后每隔6 h 進(jìn)行取樣分析，直至發(fā)酵時(shí)間達(dá)到48 h，考察不同氮源對(duì)苧麻生物脫膠廢液處理效果的影響。

1.3 分析方法
 
1.3.1 COD 的測(cè)定
 
COD 的測(cè)定采用重鉻酸鉀法〔7〕。

1.3.2 菌體干重的測(cè)定
 
取一定量發(fā)酵后廢水，以4 000 r/min 離心 10 min，去除上清液，剩余菌體用去離子水洗滌后，在105 ℃烘箱中烘干至恒重，稱量菌體質(zhì)量，計(jì)算單細(xì)胞蛋白的產(chǎn)量，即菌體干重（單位體積廢水中單細(xì)胞蛋白的質(zhì)量，g/L）。

2 結(jié)果與討論
 
2.1 熱帶假絲酵母種齡對(duì)廢液處理效果的影響
 
2 種不同條件下，熱帶假絲酵母種齡對(duì)廢液處理效果的影響如圖 1 所示。

圖 1 2 種不同條件下，熱帶假絲酵母種齡對(duì)廢液處理效果的影響 

由圖 1 可知，除條件B 下種齡為20、24 h 的菌種對(duì)廢液的COD 去除率＜70%外，2 種不同條件下其余種齡段的菌種對(duì)廢液的COD 去除率均達(dá)到了 70%以上，因此菌種種齡對(duì)廢液COD 去除率的影響不是很大；但菌種種齡對(duì)菌體干重有很大影響，僅條件A 下種齡為28 h 的菌種在發(fā)酵48 h 后的菌體干重＞5 g/L，不同條件下其余種齡段的菌種的菌體干重均＜4 g/L。兼顧C(jī)OD 去除效果和菌體干重，最佳接種種齡為28 h。從圖 1 還可以看到，條件A 的處理效果比條件B 要好。

由于種齡為28 h 的接種菌處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期階段，這個(gè)階段的菌種接種到發(fā)酵培養(yǎng)基后菌株分裂生長(zhǎng)最快，更能適應(yīng)新的培養(yǎng)環(huán)境。因此選擇對(duì)數(shù)期的菌體作為菌種，可明顯縮短停滯期，從而縮短細(xì)胞的發(fā)酵周期，提高設(shè)備利用率。

2.2 不同氮源對(duì)廢液處理效果的影響
 
不同氮源對(duì)廢液處理效果的影響如圖 2、圖 3 所示。

圖 2 條件A 下，不同氮源對(duì)廢液COD 去除率的影響 

從圖 2 可以看到，在條件A 下，發(fā)酵48 h 后，除氯化銨外，采用其余2 種無(wú)機(jī)氮源的處理效果均比有機(jī)氮源好，這是因?yàn)橐话闱闆r下，菌體對(duì)無(wú)機(jī)氮源的吸收利用比有機(jī)氮源快〔8〕。無(wú)機(jī)氮源中以采用磷酸氫二銨的處理效果最好，42 h 后其COD 去除率達(dá)到74.97% ，接近采用蛋白胨的COD 去除率（75.75%）。有機(jī)氮源中以采用尿素的處理效果最好，在發(fā)酵42 h 后COD 去除率達(dá)到69.65%。此外，從圖 2 還能發(fā)現(xiàn)，添加尿素和磷酸氫二銨的廢液在連續(xù)發(fā)酵42 h 后，廢液中的COD 降至最低，但隨著發(fā)酵時(shí)間延長(zhǎng)至48 h，其COD 反而上升，原因可能是熱帶假絲酵母在含這兩種氮源的發(fā)酵培養(yǎng)基中菌體生長(zhǎng)速度快，導(dǎo)致廢水中可利用的有機(jī)物迅速減少時(shí)率先進(jìn)入衰亡期，出現(xiàn)菌體自溶現(xiàn)象；添加草酸銨、硫酸銨和氯化銨3 種氮源的廢液連續(xù)發(fā)酵至 48 h，廢液中的COD 始終在降低，說(shuō)明菌體還處于穩(wěn)定期的階段。

從圖 3可以看到，添加磷酸氫二銨的廢液的菌體干重在36 h 達(dá)到最高，為5.125 g/L；發(fā)酵48 h 后，添加磷酸氫二銨的廢液的菌體干重為4.125 g/L，然后依次為硫酸銨（3.375 g/L）、氯化銨（3.000 g/L）、尿素（2.750 g/L）、草酸銨（2.250 g/L）�？偟膩�(lái)看，3 種無(wú)機(jī)氮源較2 種有機(jī)氮源更利于菌體的生長(zhǎng)。從圖 3 還可以看到，除草酸銨的菌體干重呈現(xiàn)出變化幅度不大的趨勢(shì)外，添加其他氮源的菌體干重均呈現(xiàn)出先升高，再降低，然后再升高的趨勢(shì)。這可能是由于開(kāi)始階段處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的酵母菌在進(jìn)入發(fā)酵廢液后，經(jīng)過(guò)停滯期很快進(jìn)入對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期和穩(wěn)定期，但是經(jīng)過(guò)30~36 h 的發(fā)酵后開(kāi)始進(jìn)入衰亡期，此時(shí)發(fā)酵液中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)較少，導(dǎo)致菌體自溶，因而菌體干重開(kāi)始呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)； 菌體自溶后釋放出的菌體內(nèi)的酶類可能又促進(jìn)了廢水中部分多糖及胞內(nèi)容物的分解，分解物進(jìn)而又促進(jìn)了部分酵母菌的生長(zhǎng)，出現(xiàn)菌體干重再次升高的現(xiàn)象。

圖 3 條件B 下，不同氮源對(duì)菌體干重的影響   

兼顧C(jī)OD 去除率和菌體干重，選擇磷酸氫二銨作為氮源，選擇連續(xù)發(fā)酵48 h 為最佳發(fā)酵時(shí)間。具體參見(jiàn)http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

3 結(jié)論
 
（1）不同種齡的熱帶假絲酵母對(duì)苧麻生物脫膠廢水的COD 去除率和菌體干重有著不同的影響，其中種齡對(duì)COD 去除率的影響不大，而對(duì)于菌體干重的影響較大，兼顧二者選擇種齡為28 h 的熱帶假絲酵母，可得到最佳的廢水處理效果和菌體干重。

（2）不同氮源對(duì)熱帶假絲酵母處理廢液效果的影響研究表明，發(fā)酵48 h 后，對(duì)于COD 去除率來(lái)說(shuō)，磷酸氫二銨為該酵母菌的最優(yōu)氮源，其次是硫酸銨，再次為尿素，草酸銨和氯化銨為氮源的處理效果最弱；對(duì)于菌體干重，磷酸氫二銨為該酵母菌的最優(yōu)氮源，其余依次為硫酸銨、氯化銨、尿素、草酸銨。兼顧二者，選擇磷酸氫二銨作為蛋白胨的替代氮源，可得到最佳的效益。