Wautersia eutropha 自營脫氮及合成PHB最適培養條件之研究

本研究目的為探討 Wautersia eutropha 在自營脫硝狀態下,脫硝反應與PHB累積行為之相關性。該菌株已經證實在好氧環境及脫硝反應行無氧呼吸件下,均可大量累積PHB。本研究以矽膠管反應槽與血清瓶進行批次特性試驗,結果顯示當Wautersia eutropha 進行脫硝反應時以氫氣作為能源、碳酸氫鹽及二氧化碳作為碳源。該菌株會先將硝酸鹽降解為亞硝酸鹽,之後再將亞硝酸鹽轉化為氮氣,為兩階段式的反應途徑。此外,Wautersia eutropha 在進行脫硝作用時,若菌體內有PHB累積,則會優先利用PHB作為碳源,造成反應初期細胞內PHB含量降低。批次試驗至亞硝酸鹽脫硝末期,已有少量的PHB合成;在脫硝反應結束後,該菌株才開始快速合成PHB。本研究最高之PHB累積量達污泥乾重之5.7 %,遠小於異營狀態下之累積量。脫硝反應結束後停止供氫,菌體不僅停止合成PHB,還會降解PHB作為菌株生存之能源及碳源;系統一旦恢復供氫,菌體即回復PHB之合成作用。在初始C/N比為1時,可獲得良好的比脫硝速率(0.15 mg-N d-1 mg-1-biomass),此時最佳的比PHB合成速率為0.002 mg-PHB d-1 mg-1-biomass。改變不同基質濃度負荷(固定初始C/N比為1),在基質負荷濃度為300 mg/l時,有最佳之比脫硝速率。而改變基質負荷則對最終PHB累積量不會造成明顯的影響。氨氮較硝酸鹽適合作為 Wautersia eutropha 細胞合成之氮源,添加氨氮則有助於提升菌體濃度,並提高脫硝速率及PHB合成速率。

作者:蔡遠瑋