以固定量之乾燥 NTU-1 結塊處理不同濃度的正十六烷

上一節中發現NTU-1 重量大於 0.02 g (初始取樣重量大於 0.03 g) 時，12 小 時內皆能移除掉90%濃度為 2000 ppmv 的正十六烷。然而添加的克數越多，正 十六烷移除效率的提升卻有限，NTU-1 無法完全將 100%的正十六烷聚集包覆在 形成的結塊中，反而是形成的結塊顏色會越來越深，此項實驗結果顯示了固定系 統中碳源濃度，加入不同重量的乾燥NTU-1 結塊時，這些細胞會以系統中的碳 源濃度來分配吸附的量，因而再形成聚集體後的密度、形態及顏色會有所差異。

而接下來這個部分的實驗是想要測試當加入固定重量的乾燥NTU-1 結塊、不同 體積的正十六烷時，NTU-1 再形成結塊的形態及包覆烷類的效果。

實驗條件如下：

 NTU-1 結塊製備：5 mL (OD600 ≒ 1) 礦物培養基菌液與 200 μL 正十六烷 加入100 mL MSM 礦物培養基，培養 3 天後取得 NTU-1 細菌結塊。

 烘乾溫度：80℃

 烘乾所需時間：15 小時

 烘乾後初始取樣重量：約 0.03 g

 烘乾後初始 NTU-1 結塊重量 (經過加入培養基復水後以 0.3 μm 濾紙過濾)：

0.0184 (± 0.0008) g

 培養基正十六烷濃度：200, 500, 750, 1000, 1500, 2000, 3000, 3500, 4000, 5000, 6000, 7000, 8000 ppmv

 培養基 pH 值：7  6.8 (滅菌後)

 培養基體積：100 mL

 培養溫度：30℃

 培養箱及轉速：往復式恆溫震盪水槽，100 rpm

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 分析時間點：第 12 小時

實驗中測試了13 個不同的正十六烷濃度，最小濃度為 200 ppmv 而最高濃度 為8000 ppmv。經過 12 個小時培養後，可以發現這 13 個濃度所形成細胞結塊的 形態可大致分成三種類形，如照片4.4.6-1 所示。當正十六烷添加濃度為 500 ppmv 以下時，由照片4.4.6-1 (A) 可看到其形成的結塊呈現黃色不規則的小顆粒，大 小約為0.3 ~ 0.5 公分。當正十六烷添加濃度介於 500 ppmv 與 2000 ppmv 之間時，

NTU-1 再形成的結塊則會呈現較緊實的淡黃色或白色圓球狀，大小約為 0.5 ~ 1.5 公分且表面較光滑 (照片 4.4.6-1 (B) ~ (F) )。當添加正十六烷的濃度大於 3000 ppmv 時，NTU-1 則會形成較鬆散且顏色呈現白色的扁平楕圓狀結塊 (照片 4.4.6-1 (G) ~ (K) )。隨著添加濃度越高，如 7000 及 8000 ppmv 組別 (照片 4.4.6-1 (L)、(M) )，可以看到雖然 NTU-1 會吸附正十六烷，但卻無法完全將正十六烷聚 集形成結塊，故培養基表面會像是浮著一層油狀懸浮物。

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(A) 200 ppmv (B) 500 ppmv (C) 750 ppmv

(D) 1000 ppmv (E) 1500 ppmv (F) 2000 ppmv

(G) 3000 ppmv (H) 3500 ppmv (I) 4000 ppmv

(J) 5000 ppmv (K) 6000 ppmv (L) 7000 ppmv (M) 8000 ppmv 照片4.4.6-1 培養條件 30℃、往復式震盪培養 100 rpm、初始 pH 值 6.8，礦物培 養基中加入相同初始重量烘乾後的NTU-1 結塊，處理不同濃度正十六烷，第 12 小時NTU-1 細胞結塊的形態。

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接著討論實驗中NTU-1 結塊細胞密度分布的變化及正十六烷的包覆效果，

以圖4.4.6-1、圖 4.4.6-2 來表示。由圖 4.4.6-1 可以看出殘餘在培養基中的細胞密 度在添加的正十六烷濃度大於3500 ppmv 時會有增加的趨勢，形成結塊的細胞密 度則相對的逐漸下降，將這個結果配合圖4.4.6-2 正十六烷分布圖來看，當殘餘 在培養基中的細胞密度提升，正十六烷留在培養基的量也會增加。另外，當正十 六烷添加濃度小於2000 ppmv 時，雖然形成的結塊構造較緊實，但是經過分析後 仍可看出每組實驗都會有部分正十六烷殘餘在培養基中，造成移除效率無法達到 100%。

推測這些殘餘在培養基中正十六烷的量與NTU-1 細胞殘餘在培養基中的密 度有關，我們認為乾燥後的NTU-1 結塊與正十六烷加入培養基後，NTU-1 會隨 著正十六烷的濃度不同而吸附不同濃度的正十六烷且以正十六烷作為連結物再 次形成結塊，但是總是會有一些NTU-1 細胞在烘乾的過程中受到破壞造成其表 面不完整，而這些NTU-1 碎片是能黏附一些正十六烷，但是卻無法再次聚集形 成大顆粒結塊，因而這些貼附正十六烷的細胞碎片會在分離過程中通過濾網而殘 餘在培養基。此外，乾燥的NTU-1 結塊也可能會因為添加的正十六烷濃度太高，

因而在搖晃培養時，油滴顆粒量太多、細胞量較少，造成形成的結塊構造較鬆散 不緊密，故在使用篩網分離時鬆散的NTU-1 細胞容易通過濾網而留在培養基中。

這也是為什麼實驗中總是能測得殘餘在培養基的NTU-1 密度，且若這些測得的 密度增加的話，殘餘在培養基中正十六烷的比例也會增加。

探討培養基中每單位乾燥後的NTU-1 結塊能包覆正十六烷的量 (= 結塊中正十六烷包覆量 /

結塊細胞密度 /

)，我們取在較高濃度下仍具有 接近90%移除效率，初始正十六烷濃度為 3500 ppmv 的組別來計算，其以 0.0153 g/100 mL 的結塊密度即包覆了約 3060 ppmv 的正十六烷，換算後可以發現每單 位重量的NTU-1 結塊約能包覆 15.5 倍重的正十六烷。若以初始正十六烷濃度為 5000 ppmv 的正十六烷來計算，可得到每單位重量的 NTU-1 結塊能包覆 22 倍的

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0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 0.000

Dispersed cells Cell pellets Total

Cell Density (g/L)

Initial n-C16 Conc. (ppmv)

正十六烷 (培養基中 NTU-1 以結塊密度 0.0149 g/100 mL 包覆了約 4300 ppmv 的

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Residual C16 Trapped C16

20003000

Initial n-C16 Conc. (ppmv)

n-Hexadecane (ppmv)

Removal Efficiency (%)

70008000 50006000

750

3500

10001500 4000

200 3000

2000

Initial n-C16 Conc. (ppmv)

500

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在文檔中 利用 Rhodococcus erythropolis NTU-1 細胞聚集現象移除正十六烷 (頁 189-195)