从好氧颗粒污泥中提取结构性胞外聚合物

以下实验的总体目标是展示一种从生物泡沫（特别是好氧颗粒污泥）中提取结构性胞外聚合物（EPS）的方法。该方法有助于回答颗粒污泥领域的一些关键问题，例如理解颗粒化过程以及分析EPS的组成。

该技术的主要优势在于可快速检测胞外多聚物（EPS）中是否存在凝胶形成聚合物。将颗粒污泥在4,000 × g、4°C条件下离心20分钟，倾去上清液。收集沉淀中的颗粒用于提取。

将150毫升自来水加入1,000毫升玻璃烧杯中，并置于磁力搅拌器上加热至80摄氏度。取3克颗粒转移至250毫升带挡板锥形瓶中，加入去矿物质水定容至50毫升。向锥形瓶中加入0.67克十水合碳酸钠，使碳酸钠终浓度为0.5%（质量/体积）。

将装有混合物的烧瓶放入水浴中。分别用铝箔覆盖烧瓶和烧杯，以防止蒸发。在400 RPM和80摄氏度条件下搅拌混合物35分钟。

将混合物转移至一个50毫升离心管中。在4,000 × g、4 °C条件下离心含有混合物的离心管20分钟。收集上清液，弃去沉淀。

透析步骤是获得好氧颗粒污泥中结构型EPS的可选步骤，但该步骤具有若干优势，具体在实验方案中有描述。用移液器将上清液转移至截留分子量为3,500道尔顿的透析袋中，用1000 ml超纯水透析24小时。

12 小时后更换透析用水，以增强透析效果。将透析后的提取物转移至 250 ml 玻璃烧杯中，在室温下以 100 rpm 的速度缓慢搅拌提取液。使用 pH 电极持续监测 pH 变化，同时滴加 1 摩尔盐酸，调节至最终 pH 为 2.2 ± 0.05，以获得酸性形式的提取物。

将 pH 调至 2.2 后，将提取物转移至 50 ml 离心管中，在 4000 ×g 和 4 °C 条件下离心 20 分钟。弃去上清液，收集凝胶状沉淀。该凝胶状沉淀为酸性形式的藻类。

为了获得海藻酸钠，将0.5摩尔氢氧化钠缓慢加入凝胶中，同时用手持玻璃棒缓慢搅拌凝胶，直至pH达到8.5。使用巴斯德移液管，将海藻酸钠提取液缓慢滴入氯化钙溶液中。如果提取的EPS具有离子型水凝胶成胶特性，则会形成滴状球形珠粒。

或者，如果提取的 EPS 不具有离子型水凝胶的成胶特性，则提取物将在氯化钙溶液中分散。将水凝胶珠和氯化钙溶液静置 30 分钟。用勺子将水凝胶珠从氯化钙溶液中取出，转移至 EDTA 溶液中。

将水凝胶珠置于 10 ml EDTA 溶液中，在 4°C 下保存 3 小时。本实验展示了本方案中所述稳定性测试的一个示例。在保存期间观察珠子是否出现可见的解体现象，以评估珠子是否能够耐受这些条件。

如果提取成功，好氧颗粒污泥将在碱性提取步骤后溶解，并在提取的胞外聚合物（EPS）经酸化和离心后形成沉淀。如果所提取的EPS为结构性EPS，并具有与钙离子形成水凝胶的能力，则将提取的EPS滴入钙溶液中时会形成凝胶珠。如果提取的EPS不具备这种成胶能力，则EPS溶液会在钙溶液中分散。

观看本视频后，您应能够完成好氧颗粒污泥中结构型胞外聚合物（EPS）的提取，并能够利用钙离子检测所获得EPS的凝胶形成能力。我们选择展示这种提取方法，以说明提取技术对从好氧颗粒污泥中获得EPS的影响。

此外，我们希望说明的是，没有一种胞外多糖提取技术具有普遍适用性。