烘乾 NTU-1 結塊時溫度與時間的選擇

這個部分的實驗將測試不同溫度來烘乾NTU-1 結塊，探討烘乾所需的時間 及乾燥後NTU-1 結塊包覆正十六烷的能力，進而選擇一個較合適的溫度來作為 日後實驗烘乾的條件。

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：(1) 60、(2) 80、(3) 100、(4) 120、(5) 160℃

 烘乾測試時間：(1) 48、(2) 15、(3) 6、(4) 2、(5) 0.5 小時

 初始取樣重量：0.051 (± 0.0008) g

 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)：0.0281 (± 0.001) g

 培養基正十六烷濃度：2000 ppmv

150

 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

 分析時間點：第 12 小時

目前實驗的階段採用目測的方法來判斷產物是否已烘乾，若NTU-1 結塊沒 有完全烘乾則產品會呈現如照片4.4.1-1 (A) 所示，此時乾燥表面呈現深黃色，

若利用勺子將其刮下，產品會呈現溼黏狀。若產品已完全烘乾，則其乾燥表面的 顏色明顯較淺，利用勺子將其刮下後會呈現粉末狀，如照片4.4.1-1 (B) 所示。

實驗中，以溫度為60℃下來烘乾，所需時間約為 48 小時、利用 80℃來烘乾 所需時為15 小時，利用 100、120 及 160℃烘乾所需時間分別為 6、2 和 0.5 小時。

其中，以120 及 160℃來烘乾的組別雖然花費時間較短，但是發現 NTU-1 結塊 因為溫度過高而逐漸產生焦黑的情形，對照烘乾溫度為80℃的組別，如照片 4.4.1-2 所示。

接下來，觀察這幾個溫度烘乾後的NTU-1 結塊是否皆能再次形成聚集體而 將正十六烷給包覆並移除。培養第12 小時的實驗結果如照片 4.4.1-3。由照片 4.4.1-3 可以看到烘乾溫度為 60 及 80℃的組別，乾燥 NTU-1 能再次形成結塊，

而乾燥溫度100℃的組別形成的結塊呈現鬆散、不穩固的情形；烘乾溫度為 120 及160℃的組別則無法再次形成結塊而呈現棉絮狀懸浮在礦物培養基上。

探討烘乾溫度高於100℃時乾燥 NTU-1 結塊無法再次形成聚集包覆正十六 烷的原因，我們推測是因為當溫度高於100℃時，細胞上的疏水性脂肪酸會被破 壞分解或是表面成分產生變化使細胞破裂、不完整。其中，以160℃烘乾的組別，

NTU-1 結塊已經呈現焦黑的情形，可知此時 NTU-1 細胞變質、成分改變。探討 NTU-1 表面疏水性是否會因烘乾溫度不同而有所影響的實驗將在 4.4.2 節介紹。

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照片4.4.1-1 烘乾過程中，NTU-1 結塊不同乾燥程度之差別。(A) 未乾燥完全；

(B) 完全乾燥。

照片4.4.1-2 不同溫度烘乾後 NTU-1 結塊乾燥的情形，依左而右分別為 80℃、

120℃及 160℃。

152

(A) (B)

(C) (D) (E)

照片4.4.1-3 培養條件 30℃、往復式震盪培養 100 rpm、初始 pH 值 6.8，礦物培 養基中加入不同溫度烘乾後的NTU-1 結塊，處理 2000 ppmv 正十六烷，第 12 小 時NTU-1 再形成結塊的情形。(A) 60℃；(B) 80℃；(C) 100℃；(D) 120℃；(E) 160

℃。

另外，實驗發現當取乾燥後的NTU-1 加入培養基時，其初始取的 NTU-1 重 量會與加入培養基後再以0.3 μm 濾紙過濾後的所測得的 NTU-1 乾重有差別，主 要原因推測是因為在取得NTU-1 結塊時，同時會將一些降解過程中的代謝物及 培養基鹽類一起帶到烘箱中烘乾，另外結塊上也會殘留一些正十六烷。當這些物 質一起被烘乾，因此在秤取NTU-1 乾燥後的重量時也會把這些物質一起算進去，

而這些物質在加入培養基後則會溶解掉，所以初始取的NTU-1 重量會與加入培 養基並用濾紙進行過濾後所得重量有所差異。

由於實驗中所選擇的5 個烘乾溫度下，只有 60 及 80℃的組別能夠在 12 小 時內再次形成聚集並把正十六烷包覆在結塊內，故接下來只分析了烘乾溫度為 60 及 80℃的組別的實驗結果，其他組別則不列出。

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在4.3 節中知道了乾燥後的 NTU-1 結塊不具活性，培養過程中培養基的酸 鹼值與初始值6.8 不會有太大的差異，故這一小節就不探討培養基酸鹼值的變化 且取樣的時間點皆取第12 個小時來作分析。接下來則分別來探討在第 12 個小時，

NTU-1 細胞密度的分布及正十六烷的包覆量及殘餘量，以圖 4.4.1-1、4.4.1-2 表 示。

由圖4.4.1-1 細胞密度的分布圖可以看到在經過 12 小時的培養後，兩組不同 烘乾條件 (60 及 80℃) 的實驗結果培養基中殘餘的細胞密度及形成結塊的結塊 密度分布皆差不多，約有0.02 g/L 的細胞密度殘餘在培養基中而約有 0.25 g/L 的 NTU-1 會再次形成結塊將正十六烷包覆於其中。

圖4.4.1-2 正十六烷分布圖的第 0 小時可看出雖然乾燥後的 NTU-1 結塊上會 殘留有一些正十六烷，但這些量不多約只有30 ~ 40 ppmv，幾乎可以忽略。因而 在接下來實驗中我們皆假設正十六烷的總量等於初始添加的量，不另外再測量第 0 小時正十六烷殘餘在 NTU-1 結塊上的量有多少。

由圖4.4.1-2 也可看出兩組不同乾燥條件下的 NTU-1 結塊能於 12 小時內將 正十六烷包覆並移除，且由細胞分布圖來看可以看出兩組約以0.25 g/L 的結塊密 度包覆了約1700 ppmv 的正十六烷。

將正十六烷的移除效率以百分比來表示，如圖4.4.1-3。實驗中移除百分比的 計算如同4.3.2 節中所定義：

 總移除百分比 (%) = ^{包覆於 結塊中正十六烷的量}

正十六烷的總量

100

 正十六烷的總量 = 殘餘在培養基中正十六烷的量 + 包覆於 NTU-1 結塊中 正十六烷的量 ≒ 初始正十六烷添加量

圖4.4.1-3 可以看出兩組不同烘乾條件下正十六烷的移除效率在第 12 個小時 皆能達到86 ~ 90%。因此知道以 60 及 80℃來烘乾並不會對於乾燥後 NTU-1 結

154 0.00

0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35

80deg for 15hr 60deg for 48hr

Drying conditions

Cell Density (g/L)

Dispersed cells Cell pellets Total

塊的包覆能力造成影響，顯示雖然乾燥後的NTU-1 已不具活性，但細胞的完整 性及疏水性的表面並沒有因為這兩種乾燥溫度而受到破壞，所以在加入新的正十 六烷後，NTU-1 結塊能因為搖晃震盪而吸附正十六烷並慢慢聚集形成結塊將大 量正十六烷包覆於其中，使其移除效率在12 小時內即能達到 80 ~ 90%。若以實 驗時間方便來考量的話，選擇烘乾溫度為80℃較適合，因為其只需要 15 個小時 即能把結塊烘乾，且乾燥後的NTU-1 仍具有相當好的包覆能力。

圖4.4.1-1 培養條件 30℃、往復式震盪培養 100 rpm、初始 pH 值 6.8，培養基中 加入不同烘乾條件乾燥後的NTU-1 結塊，處理 2000 ppmv 正十六烷，第 12 小時 之細胞密度分布。

155

Removal Efficiency (%)

80 deg for 15hr

Drying Conditions

60 deg for 48hr 0

80deg for 15hr 60deg for 48hr

0hr 12hr

12hr

n-Hexadecane (ppmv)

Adding C16 (2000ppmv) Original C16 on dried NTU-1 Residual C16 in MSM Trapped C16

0hr

156