1、EPS性質分析報告【概述】 胞外聚合物(EPS)是指附著在細菌表面或圍繞在細菌周 圍,用于自我保護和相互粘附，并在饑餓環境下為細菌提供碳源和能 量的有機物質，主要來源于細菌的分泌、細菌表面物質的脫落、細菌 溶解以及 對周圍環境物質的吸附表1EPS的空間結構、組成成分及理化性質Table 1 Spa rial structure -coniposina coniponent and p h vicoc herujca properties of EPS柞niKin緊席粘附的內層同著性EPS(TB)【BEPS) 松眾附若的外區(LB)位于細胞低龍血，容種大分子排列緊密I I.耳細胞壁 貉仆半同.不

2、則鴉蔣,時潔性污昵絮體性質宰響較小位于IB W 一站掏松附.可間周円環境擴肢，無腳 顯邊緣.! I. fj澆動性.可第響汚觀絮灘、脫水和機降札能落解性EP5 (SEPS)噸需孵性訛生物產物(£MP)笫施【P目蠱白戒(PN)曲足戰左狗代謝及FI溶尊產生的大井子徇蛾游爲 于涪菠中.而非咂附在細胞萍表面，是生物赴理出水中 悟解性TOC成COD的主要組成部分具有荷度分彼的優學貂構，鏈分子問互相纏繞，交 錯咸無定型網絡鉛轉，起著吸附架橋忡川：貝冇輕基檢 基和蠟械基等殆負屯荷和親水性胃儲団H村丙鼠般半業筑厳、聽祗戰爭帶正電荷和頊本 性的氨棊酸窩能創:各種官能團也為吸附提粧吸附位點糊質和能晟空抿保

3、護和讎持作用改變混合液黏度吸附利網継性止電荷和員電荷性親桶硫水性占EPS的比例較少.研究和應川較少PS (多糖)和PN (蛋白質)是EPS的主要組成成分，兩者占 EPS質量的70 %80 %;以多種純凈物為基質時，PS是主要成分， 而污水處理廠的活性污泥中 PN是主要組成物質，在EPS中SEPS和 BEPS的質量分數在0. 6 %44. 0 %。EPS可分為緊密粘附EPS ( Tightly bound EPS,TB) 和松散附著 EPS (Loosely bound EPS, LB )。TB位于內層，與細胞表面結合較 緊,穩定地附著于細胞壁外，具有一定外形；LB位于TB外層，具有比 較松散的

4、結構，是可向周圍環境擴展、無明顯邊緣的粘液層。EPS有著獨特的空間結構和復雜的組成成分，其中BEPS（固著） 和SEPS（溶解性）主要起到物質和能量交換、保護和維持作用以及 改變混合液粘度等功能 , 而各種組成成分則能改變污泥的吸附絮凝性、 正負電性以及親疏水性等理化特性。鑭固定處理黃色粘球菌后用透射電鏡觀察發現 , EPS 圍繞在細 菌周圍并呈高電子密度的纖維網格狀結構。 用電鏡對非磷酸合成異養 菌進行的觀察證實生物膜中的EPS是各種微生物產生的空間結構多樣化的基質 , 并且相互間有明顯的分隔界限。顧笑梅等證實Enterococcus du rans 產胞外多糖 EPS - I 具五糖重復單

5、元結構。 【對生物膜形成的影響】 生物膜是由細胞生物量和 EPS 組成的一 種混合微生物群體 , 其中 EPS 是生物膜的主要成分 , 又是生物膜上微 生物群體產生空間結構多樣化的基質 , 因 EPS 而相互間存在明顯的 分隔界限。不同環境條件下形成的生物膜的化學組成不同 , 所以 EPS 的化學組成也存在一些差異。 溶解態有機物生物膜 EPS 中 PS 的含量 要高于膠體態有機物生物膜 , PN 含量的變化與膠體態有機物的水解 過程相一致。研究表明 ,EPS 的存在有利于細菌粘附聚集到載體表面 形成生物膜 , 尤其是對細菌粘附到載體表面的初粘階段 ; 若 EPS 含量 較少 , 細菌粘附到載

6、體表面就 會受到靜電作用力的抑制 , 若 EPS 含量較多則會加強細菌的粘附和促 進細菌間粘附 ,可見 EPS 是生物膜形成所必須的?！痉乐笶PS的措施】一些研究者發現，粉末活性炭（PAC）可以減少料液中的 EPS ,并形成生物活性炭 ,改變膜表面的凝膠層結構 , 保持較 高的膜通量。 KIM 等發現 , 從投加 PAC 的活性污泥上清液中萃取的 EPS的含量比普通活性污泥的減少了 50 %好氧顆粒污泥也可以很好 地包裹粘附 EPS ,降低其在膜表面的吸附量。此外 , 還可以定期選用 物理清洗或化學清洗來去除沉積在膜表面的EPS ,提高膜通量。EPS 是生物膜的重要組成部分 , EPS 的消除

7、與生物膜的消 除密不可分。生物膜的消除包括細菌的離散和 EPS 的崩解, 兩者的 因果關系和具體的機制尚不清楚。 目前相關的機制研究有酶假說、 饑 餓假說。變形鏈球菌 NG8有一種外源性的表面釋放蛋白酶，該酶能 釋放一種表面蛋白如粘附素 P1 參與生物膜的崩解 7, 8 。伴放線放 線桿菌能產生一種外源性由 dspB 編碼的氮 - 乙?；? 葡糖基氨基酸 酶亦即 DspB, 該酶能導致細菌的離散和基質柵欄結構的崩解 9 。生 物膜微環境中氧壓、 pH 值、溫度、營養濃度等條件的變化可誘發伴 放線放線桿菌的 DspB 產生。一種觀點認為 DspB 底物是四型菌毛 , 因而影響伴放線放線桿菌的粘附

8、和解聚集 ; 另一種則認為 DspB 的底 物是胞外多糖 , 多糖被 DspB 水解, 從而多糖基質降解 , 細菌離散。 DspB 這一作用類似于銅綠假單胞菌的褐藻酸裂解酶 , 即通過胞外 多糖解聚酶的方式崩解 EPS此外，E.coli K12 生物膜EPS的成分 Colanic acid 對生物膜復雜的三維結構和厚度的形成必不可少。對 生長期小于60 h的生物膜，使用DNA1酶處理后，發生定植微生物 的離散，說明胞外的DNA在生物膜形成的早期可能參與了結構的形 成。通過酶的方法來控制 EPS對移除或穩固生物膜可能是個好方法。饑餓假說認為銅綠假單胞菌生物膜中營養底物消耗 , 饑餓環境誘發 了生

9、物膜的崩解及細菌的離散。 影響生物膜消除的因 素有營養底物、 pH 值、流體剪切力、細菌間信號交流等。對格氏鏈 球菌研究中發現痕量元素銅也能影響生物膜的崩解 , 機械法、化學法 ( 如十二烷基硫酸鈉 ) 對消除生物膜有積極作用 , 此外有報道稱電 流即可誘導手術不銹鋼器械上表皮葡萄球菌生物膜的崩解【EPS理化性質】 細菌胞外聚合物表現出的以下一些物化性質是它被廣泛應用的原因:物理性質(1) 表面負電荷性。EPS中含有多種有機官能團，如羥基、羧基等， 這些官能團在溶液中呈負電荷性。(2) 吸附性。組成EPS的都是一些大分子物質，表面積很大，加上 表面的各種極性和非極性基團，使EPS具有吸附的能力

10、。(3) 絮凝性。組成EPS的官能團分子量較大，在適宜條件下，一個 分子可以同時與幾個懸浮顆粒通過離子鍵、氫鍵的作用相結合 , 迅速 形成網狀結構而沉積 , 從而表現出絮凝能力。 親水疏水性。蛋白質、腐殖酸、尿酸是 EPS中的疏水性部分， 而糖類則是親水性的主要成分。此外 , 胞外聚合物對其所附著的生物膜具有很多功能 , 例如移動 性、保護和維持作用化學性質 ：EPS 可吸附金屬、 非金屬、大分子物質 , 能與許多金屬離子 Cd2+, Cu2+, Cr2+, Pb2+ 螯合形成單價、雙價、多價陽離子與 EPS 陰離子 相結合的復合物。結合強度受離子大小 / 電荷的比值、 EPS 組成、物 理狀態、pH值、離子鹽溶液等影響。p