細胞外高分子物質（EPS）の抽出と構造特性、独立栄養硝化バイオフィルムおよび活性汚泥のペレット

この研究では、独立栄養硝化バイオフィルムと活性汚泥の細胞外ポリマー物質（EPS）とペレットの組成と分布を調査しました。フーリエ変換赤外線分光法、蛍光in situハイブリダイゼーションおよび蛍光染色を使用して、バイオフィルムおよびスラッジサンプルにタンパク質、炭水化物、湿ック物質、DNAが存在しています。抽出効率と、密接に境界のあるEPSの特性評価に対する影響を調査するために、4つの抽出方法（エチレンジアミン四酢酸（EDTA）、NAOH、カチオン交換樹脂（CER）、超音波）を比較しました。EDTAと超音波は、NAOHおよびCERよりも効果的な抽出能力を示しました。NaOHおよび超音波抽出により、細胞溶解からのグルコース-6-リン酸デヒドロゲナーゼの活性が高くなり、蛍光染色分析によって確認されました。超音波およびNaOH抽出は、それぞれバイオフィルム内の死んだ細胞の18％と11％を生成しましたが、それぞれ活性汚泥中の死んだ細胞の11％と9％が得られました。抽出可能な生成物の4層は、独立栄養窒素誘導体から分離されました。抽出の結果は、異なる層の抽出収率が広範囲で変化することを示しています。可溶性EPの3〜6％、緩やかに結合したEPSの5〜10％、密接に結合したEPSの34〜67％、ペレットの30〜60％です。

The composition and the distribution of extracellular polymeric substances (EPS) and pellets of autotrophic nitrifying biofilm and activated sludge were investigated in this work. Fourier-transform Infrared Spectroscopy, fluorescent in situ hybridization and fluorescence staining were used to examine proteins, carbohydrates, humic substances and DNA being present in the biofilms and the sludge samples. To investigate extraction efficiency and its effect on characterization of tightly bounded EPS, four extraction methods (ethylenediamine tetraacetic acid (EDTA), NaOH, cationic exchange resin (CER), ultrasound) were compared. EDTA and ultrasound showed more effective extraction ability than NaOH and CER. NaOH and ultrasound extraction led to high activity of glucose-6-phosphate dehydrogenase from cell lysis, which was confirmed by fluorescence staining analysis. Ultrasound and NaOH extraction yielded 18% and 11% of dead cells in biofilm, respectively, whereas they obtained 11% and 9% of dead cells in activated sludge, respectively. Four layers of extractible products were separated from autotrophic nitrifiering flocs. The extraction results indicated that extraction yield in different layers varied in a wide range: 3-6% of soluble EPS, 5-10% of loosely bound EPS, 34-67% of tightly bound EPS and 30-60% of pellets.