微膠囊復合菌劑凈水技術及其應用

王 超，陳 亮，胡曉宇，范 強

(武漢沃田生態科技有限公司，湖北 武漢 430070)

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微膠囊復合菌劑凈水技術及其應用

王 超，陳 亮，胡曉宇，范 強

(武漢沃田生態科技有限公司，湖北 武漢 430070)

分析了微膠囊復合菌劑凈水技術的優勢，并從微膠囊制備方法、外壁材料選擇方面進行了闡述。總結了當前國內及國際上微膠囊菌劑的研究及應用現狀，并對微膠囊復合菌劑凈水技術未來的發展進行了展望。

微膠囊；菌劑；凈水；應用

1 引言

近年來，我國81.5%以上的城市內及城市周邊水體受到了污染，其中很多還出現了水體變黑、發臭的現象[1]。傳統的水體污染治理方法工程量與資金耗費巨大，存在占用土地、使周邊環境二次污染等負面影響[2]。因而，微生物被越來越多的應用于水體污染治理中，具有成本低廉、施工簡單、見效快等特點。目前，市場上的凈水菌劑多是在細菌發酵液中加入吸附劑、賦形劑，然后干燥成固體而成[3]。長期實際使用中發現，現有的凈水菌劑存在儲存時間短、微生物在水中難以均勻分散并協同作用等缺陷，進而影響了水體凈化效率。采用微膠囊技術包裹多種水體凈化微生物，從而制成微膠囊復合菌劑，可以將菌體與外界環境隔離開，降低外界環境對菌體的影響，提高菌體保存時間。此外，微膠囊在水中容易分散，有利于菌體均勻分布到水體中。

2 微膠囊技術特點

微膠囊技術是指以天然或合成的高分子材料作為囊壁，通過化學法、物理法或物理化學法將固體或液體材料包囊成直徑為1～500μm的微小囊狀物的技術。微膠囊技術的優勢在于：囊心物被壁材包住而與外界環境隔離，從而減少甚至避免外界的空氣、光照、輻射、濕度等因素對囊心物的影響；微膠囊壁材通常具有一些特殊的性質，在一定環境中，如壓力、pH值、酶、溫度或溶劑等可以破壞壁材，從而使囊心物被釋放出來。微膠囊技術用途廣泛，無論是氣體、液體、固體、甚至是具有生命的微生物都可以被制成微膠囊[4]。

3 微膠囊制備方法

微膠囊制備方法通常根據其性質、囊壁形成的機制和成囊條件分為化學法、物理法、物理化學法等三類[5]。其中化學法包括界面聚合法、原位聚合法和銳孔法3種；物理法包括噴霧干燥法、空氣懸浮法(又稱流化床技術)和擠壓法三種；物理化學法包括水相分離法和油相分離法2種。

4 微膠囊壁材的選擇

微膠囊壁材應當具有良好的成膜性，故一般選用高分子材料，在制備微生物微膠囊中，所選壁材還應具有如下性質：①水溶性好，流動性高，在制備微膠囊的過程中易于操作；②穩定性強，不破壞囊心物，遇水易溶解；③乳化性優良；④易于與相溶的溶劑分離，能實現快速干燥；⑤來源充足，價格低廉[6]。壁材的選擇對微生物微膠囊的性能和用途至關重要，通常是選擇水溶性天然高分子材料，如：黃原膠、阿拉伯樹膠、明膠、淀粉、海藻酸鈉、殼聚糖等。

5 微膠囊菌劑的研究及應用現狀

當前，微膠囊菌劑的研究及應用報道多見于食品及水產養殖領域，熱點是微膠囊壁材研究和微膠囊化工藝改進。在食品領域，目前國內外采用的乳酸菌微膠囊化技術主要包括相分離法、界面聚合法、擠壓法和噴霧干燥法等。海藻酸鈉是乳酸菌微膠囊化研究中的重要壁材，由于其處理無毒，成本低而被廣泛應用[7]。在水產養殖領域，采用微膠囊技術包裹漁用微生物，可顯著提高微生物的保存期限及微生態平衡和生物活性[8]。

6 展望

微膠囊化技術已被證明是提高微生物存活率和穩定性最有效的方法之一，采用微膠囊技術包裹多種水體凈化微生物制成的微膠囊復合菌劑與傳統凈水菌劑相比，具有諸多優勢。未來，微膠囊復合凈水菌劑主要有兩個研究和發展方向：一是凈水菌種的改進，應當加大從自然界中篩選凈水菌種的力度，通過進一步選育與改良，獲得對水中特定污染物凈化效率更高的菌種；二是菌劑微膠囊壁材的改進，要著力尋找對微生物細胞更具相容性的天然高分子材料。

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[5]陳建山, 周鋼, 吳宇雄, 等. 微膠囊制備技術及其應用[J]. 精細化工中間體, 2003, 33(6): 17～19.

[6]李 瑩, 靳燁, 黃少磊, 等. 微膠囊技術的應用及其常用壁材[J]. 農產品加工, 2008(1):65～68.

[7]Nazzaro F, Orlando P, Fratianni F, et al. Microencapsulation in food science and biotechnology[J]. Current Opinion in Biotechnology,?2012,?23(2):182～186.

[8]包 珍, 湯鋒, 肖勇生, 等. 漁用微生物制劑微膠囊化的研究[J]. 科學養魚, 2013(3):73～74.

2016-06-30

東湖高新區科技創新和戰略性新興產業發展專項(2014年度湖北省與中國科學院合作專項項目：受污染水體生態修復技術整裝及推廣應用)

王 超(1986—)，男，碩士，工程師，主要從事環境分析研究。

陳 亮(1982—)，男，碩士，工程師，主要從事環境工程研究。

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1674-9944(2016)18-0053-02