鼠李糖脂在微生物表面的吸附及其对微生物表面性质的影响

论文摘要

在土壤修复中,生物表面活性剂强化疏水性有机污染物生物降解的方式之一是通过增强微生物菌体的表面疏水性,促进土壤液相中微生物菌体和有机污染物的直接接触而加快污染物的降解。但是对于生物表面活性剂与微生物之间的作用方式以及在生物表面活性剂作用下菌体表面性质的变化规律尚未明了。本论文研究了生物表面活性剂鼠李糖脂在微生物菌体表面的吸附行为以及因吸附引起的菌体表面亲水疏水性的变化规律。首先通过铜绿假单胞菌的好氧发酵培养产生了生物表面活性剂鼠李糖脂,并对它进行了酸沉降分离和柱层析提纯,得到了纯化的鼠李糖脂单糖脂和二糖脂,液质联用结果表明,这两种鼠李糖脂均含有三种主要成分。它们被用作后续实验。然后研究了包括鼠李糖脂二糖脂在内的五种不同性质的表面活性剂在一株铜绿假单胞菌表面吸附的动力学和热力学规律且考察了菌体表面亲水疏水性的变化,目的在于从吸附质和吸附剂的角度深入揭示吸附规律和探讨吸附机理,并找到吸附与菌体表面亲水疏水性变化的关联。研究结果显示,五种表面活性剂在铜绿菌体上的吸附符合二级动力学规律,而等温吸附规律与Freundlich方程符合较好,吸附强弱与表面活性剂分子的结构和大小密切相关。表面活性剂分子和菌体表面之间的作用方式以静电作用等极性作用为主,除SDS外表面活性剂的吸附使菌体表面的疏水性增强。最后研究了鼠李糖脂单糖脂和二糖脂在两株铜绿假单胞菌菌体上的吸附规律和吸附对菌体表面亲水疏水性的变化。研究表明,鼠李糖脂亲水基结构的差别对它在铜绿假单胞菌表面的吸附影响较大,单糖脂的吸附比二糖脂显著;虽同属铜绿假单胞菌,菌株的差别也会引起吸附性质的不同,二糖脂在其产生菌上的吸附相对较弱,且在高浓度时该菌反而额外释放了二糖脂。生长所用碳源的不同对菌体吸附鼠李糖脂的性质影响不大。鼠李糖脂单糖脂和二糖脂的吸附均使菌体表面由亲水变得更加疏水,且二糖脂的效果更加明显。本论文研究揭示了生物表面活性剂鼠李糖脂的微生物吸附规律,并证实了它改变菌体表面亲水疏水性的作用。由于该作用在很低的表面活性剂浓度下就能发生,因此增加了生物表面活性剂经济有效地应用于土壤修复,特别是添加外源菌种的原位修复的可能性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 土壤环境中疏水性有机物污染
• 1.1.1 土壤环境中疏水性有机物污染现状及危害
• 1.1.2 有机污染土壤的生物修复
• 1.2 生物表面活性剂概述
• 1.2.1 来源
• 1.2.2 种类和结构
• 1.2.3 生物表面活性剂性质
• 1.2.4 生物表面活性剂的应用
• 1.3 生物表面活性剂在有机污染土壤生物修复中的作用机制
• 1.3.1 污染物的生物可利用性及其影响因素
• 1.3.2 生物表面活性剂的作用机制探讨
• 1.4 本研究课题的来源及主要研究内容
• 第2章 五种表面活性剂在铜绿假单胞菌表面的吸附及其对菌体表面性质的影响
• 2.1 前言
• 2.2 材料和方法
• 2.2.1 试剂
• 2.2.2 菌种
• 2.2.3 鼠李糖脂的制备提纯
• 2.2.4 鼠李糖脂的定性分析
• 2.2.5 吸附动力学实验
• 2.2.6 等温吸附实验
• 2.2.7 菌体在亲水和疏水表面上的吸附
• 2.2.8 温度和离子强度对吸附的影响
• 2.3 实验结果
• 2.3.1 鼠李糖脂的定性分析
• 2.3.2 吸附动力学
• 2.3.3 等温吸附线
• 2.3.4 菌体在亲水和疏水性表面的吸附
• 2.3.5 温度和离子强度对吸附的影响
• 2.4 讨论
• 2.5 小结
• 第3章 鼠李糖脂单糖脂和二糖脂在铜绿假单胞菌菌体表面的吸附及其对菌体表面亲水疏水性的影响
• 3.1 前言
• 3.2 材料和方法
• 3.2.1 试剂
• 3.2.2 微生物
• 3.2.3 鼠李糖脂的制备提纯及二糖脂的二次纯化
• 3.2.4 单糖脂和二糖脂的定性分析
• 3.2.5 鼠李糖脂在铜绿菌体上的吸附
• 3.2.6 铜绿菌体表面亲水疏水性
• 3.2.7 铜绿菌体表面基团与鼠李糖脂分子的键合作用观察
• 3.3 结果
• 3.3.1 单糖脂和二糖脂的定性分析
• 3.3.2 鼠李糖脂在铜绿细胞上的吸附及对菌体表面亲水疏水性的影响
• 3.3.3 红外吸收光谱
• 3.4 讨论
• 3.5 小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A 攻读学位期间论文发表情况
• 致谢