张雄:碳源对聚磷菌胞内物质转化的影响及光谱分析论文

张雄:碳源对聚磷菌胞内物质转化的影响及光谱分析论文

本文主要研究内容

作者张雄(2019)在《碳源对聚磷菌胞内物质转化的影响及光谱分析》一文中研究指出:不同碳源条件下聚磷菌胞内物质的转化与除磷功能密切相关,研究不同碳源对聚磷菌胞内物质的转化的影响及碳源与除磷功能的内在联系,有助于揭示生物除磷的微观机制,具有重要意义。胞内物质的实时检测是及时掌握聚磷菌代谢优劣的重要途径,但传统的胞内物质的检测方法较复杂提取耗时长且很多试剂对人体伤害较大,污染环境,光谱法具有无污染,不需对样品进行较复杂的预处理、快捷方便,利用光谱法实现胞内物质的快速检测对于及时分析聚磷菌的代谢具有重要意义。然而,关于不同碳源对纯种聚磷菌胞内物质转化的影响及其胞内物质的光谱分析的研究相对较少。该研究利用实验室筛选的不动杆菌属聚磷菌,通过改变碳源研究不同碳源(乙酸钠、丙酸钠、葡萄糖、乳酸)对聚磷菌胞内物质转化的影响,并采用三维荧光光谱法、拉曼光谱法实现对胞内物质转化的定性和定量分析。主要研究结果如下:(1)实验室筛选的不动杆菌属聚磷菌在4种不同碳源但相同碳浓度的培养基中培养,观察OD600(细菌细胞密度测量)的变化。研究结果表明,不动杆菌属在以乙酸钠为碳源的培养基中OD600增长较快,16 h后OD600趋于稳定,表明聚磷菌16 h内生长较快然后生长较为平稳;在以葡萄糖为碳源时16 h内OD600增长较为缓慢,之后OD600增长较快,表明聚磷菌16 h前生长较为缓慢后生长较快;在以丙酸钠、乳酸的培养基中OD600几乎没有变化趋于稳定状态,表明聚磷菌几乎没有增长。(2)采用传统的化学检测法对不动杆菌属聚磷菌在乙酸钠、丙酸钠、葡萄糖、乳酸4种不同碳源下的常规指标和胞内物质进行分析。常规指标分析结果表明:在厌氧阶段,聚磷菌对COD的吸收率为丙酸钠>葡萄糖>乙酸钠>乳酸,正磷酸盐释放率为丙酸钠>乙酸钠>葡萄糖>乳酸。在好氧阶段,聚磷菌在4种碳源下除磷效果为丙酸钠>乙酸钠>葡萄糖>乳酸。胞内物质分析结果表明,聚磷菌在厌氧阶段,在乙酸钠、丙酸钠、葡萄糖、乳酸4种碳源中聚-β-羟基丁酸酯(PHB)分别增长97.61%、264.33%、153.16%、117.25%,聚合磷酸盐(poly-P)分别减少14.28%、15.76%、23.58%、65.53%,糖原分别减少14.97%、17.20%、18.97%、25.56%;在好氧阶段,碳源为乙酸钠、丙酸钠、葡萄糖、乳酸时PHB分别减少77.88%、93.54%、91.90%、59.71%。经过完整周期后,碳源为乙酸钠、丙酸钠、葡萄糖、乳酸时,聚磷菌胞内糖原分别增长-1.52%、30.09%、18.56%、2.71%,poly-P分别增长33.90%、60.20%、43.01%、8.10%。(3)采用三维荧光光谱分析及荧光区域积分法不动杆菌属在4种不同碳源下不同时期胞内物质转化情况。三维荧光图谱结果表明:不动杆菌属聚磷菌在4种不同碳源两个不同阶段胞内物质都出现还原型辅酶Ⅰ(NADH)和色氨酸。当碳源分别为乙酸钠、丙酸钠、葡萄糖、乳酸时,厌氧末端聚磷菌胞内NADH峰A的荧光波峰强度分别减弱了16.59、36.64、34.34、14.66,好氧末端聚磷菌胞内NADH荧光强度分别增强了37.73、73.88、41.94、16.43。厌氧阶段,碳源为葡萄糖时聚磷菌胞内色氨酸荧光强度增强,其它碳源中均降低,好氧阶段4种碳源中聚磷菌胞内色氨酸荧光强度均降低。采用荧光区域积分法对各区域光谱强度进行积分,结果表明,荧光区域标准体积与各物质对应的区域内波峰荧光强度变化趋势相同,荧光强度减弱其对应荧光区域内荧光区域积分标准体积也减小,荧光强度增强其荧光区域积分标准体积也增大。通过标准样品NADH浓度与三维荧光强度建立线性关系y=8.629x+58.061,求得不动杆菌属聚磷菌在以乙酸钠、丙酸钠、葡萄糖、乳酸为碳源时,厌氧阶段NADH的浓度分别减少1.92 mmol/L、4.25 mmol/L、3.98 mmol/L、0 mmol/L,在好氧阶段NADH的浓度分别增长4.37mmol/L、8.56 mmol/L、4.86 mmol/L、0 mmol/L。(4)采用拉曼光谱法对不动杆菌属聚磷菌胞内物质的变化进行定性表征。分析结果表明,拉曼光谱强度较好的表征了4种碳源下不同阶段的聚磷菌胞内糖原、poly-P、PHB的变化,在乙酸钠、丙酸钠、葡萄糖、乳酸4种碳源中,厌氧阶段聚磷菌胞内糖原拉曼强度分别减弱了3.62、19.13、24.31、2.47,poly-P的拉曼强度分别减弱了21.73、145.22、170.65、15.20,PHB拉曼强度分别增强了52.55、66.07、64.96、24.79。好氧阶段聚磷菌胞内糖原拉曼强度分别增长了4.02、32.43、48.62、13.56,poly-P拉曼强度分别增长了50.10、257.58、240.17、38.01,PHB拉曼强度分别降低了122.61、141.20、110.64、54.39。(5)采用拉曼光谱法结合组合间隔偏最小二乘法(siPLS)模型对不动杆菌属聚磷菌胞内物质进行定量分析。拉曼光谱结合siPLS模型分别对不动杆菌属聚磷菌胞内物质PHB、poly-P、糖原建立定量分析模型。定量分析模型结果表明,PHB、poly-P、糖原模型预测相关系数rc分别为0.8685、0.9365、0.8972,预测均方根误差(RMSECV)分别为0.3642、0.6979、6.2803,验证相关系数rp分别为0.9364、0.8931、0.9253,验证均方根误差(RMSEP)分别为0.1306、0.9696、5.8980;PHB的siPLS模型最优组合区间470-555 cm-1、755-840 cm-1、1320-1405cm-1、1745-1830 cm-1,poly-P的siPLS模型最优组合区间385-470 cm-1、640-725cm-1、1150-1235 cm-1,糖原siPLS模型最优区间413.33-526.67 cm-1、753.33-866.67cm-1、1320-1433.33 cm-1、1886.67-2000 cm-1。该试验研究分析碳源对单一菌属聚磷菌胞内物质转化的影响,采用光谱技术对胞内物质进行快速定性分析,拉曼光谱结合siPLS模型对胞内物质PHB、poly-P、糖原定量分析,丰富了碳源对单一菌属聚磷菌的研究理论,且提供了光谱对胞内物质快速检测的技术依据。

Abstract

bu tong tan yuan tiao jian xia ju lin jun bao nei wu zhi de zhuai hua yu chu lin gong neng mi qie xiang guan ,yan jiu bu tong tan yuan dui ju lin jun bao nei wu zhi de zhuai hua de ying xiang ji tan yuan yu chu lin gong neng de nei zai lian ji ,you zhu yu jie shi sheng wu chu lin de wei guan ji zhi ,ju you chong yao yi yi 。bao nei wu zhi de shi shi jian ce shi ji shi zhang wo ju lin jun dai xie you lie de chong yao tu jing ,dan chuan tong de bao nei wu zhi de jian ce fang fa jiao fu za di qu hao shi chang ju hen duo shi ji dui ren ti shang hai jiao da ,wu ran huan jing ,guang pu fa ju you mo wu ran ,bu xu dui yang pin jin hang jiao fu za de yu chu li 、kuai jie fang bian ,li yong guang pu fa shi xian bao nei wu zhi de kuai su jian ce dui yu ji shi fen xi ju lin jun de dai xie ju you chong yao yi yi 。ran er ,guan yu bu tong tan yuan dui chun chong ju lin jun bao nei wu zhi zhuai hua de ying xiang ji ji bao nei wu zhi de guang pu fen xi de yan jiu xiang dui jiao shao 。gai yan jiu li yong shi yan shi shai shua de bu dong gan jun shu ju lin jun ,tong guo gai bian tan yuan yan jiu bu tong tan yuan (yi suan na 、bing suan na 、pu tao tang 、ru suan )dui ju lin jun bao nei wu zhi zhuai hua de ying xiang ,bing cai yong san wei ying guang guang pu fa 、la man guang pu fa shi xian dui bao nei wu zhi zhuai hua de ding xing he ding liang fen xi 。zhu yao yan jiu jie guo ru xia :(1)shi yan shi shai shua de bu dong gan jun shu ju lin jun zai 4chong bu tong tan yuan dan xiang tong tan nong du de pei yang ji zhong pei yang ,guan cha OD600(xi jun xi bao mi du ce liang )de bian hua 。yan jiu jie guo biao ming ,bu dong gan jun shu zai yi yi suan na wei tan yuan de pei yang ji zhong OD600zeng chang jiao kuai ,16 hhou OD600qu yu wen ding ,biao ming ju lin jun 16 hnei sheng chang jiao kuai ran hou sheng chang jiao wei ping wen ;zai yi pu tao tang wei tan yuan shi 16 hnei OD600zeng chang jiao wei huan man ,zhi hou OD600zeng chang jiao kuai ,biao ming ju lin jun 16 hqian sheng chang jiao wei huan man hou sheng chang jiao kuai ;zai yi bing suan na 、ru suan de pei yang ji zhong OD600ji hu mei you bian hua qu yu wen ding zhuang tai ,biao ming ju lin jun ji hu mei you zeng chang 。(2)cai yong chuan tong de hua xue jian ce fa dui bu dong gan jun shu ju lin jun zai yi suan na 、bing suan na 、pu tao tang 、ru suan 4chong bu tong tan yuan xia de chang gui zhi biao he bao nei wu zhi jin hang fen xi 。chang gui zhi biao fen xi jie guo biao ming :zai ya yang jie duan ,ju lin jun dui CODde xi shou lv wei bing suan na >pu tao tang >yi suan na >ru suan ,zheng lin suan yan shi fang lv wei bing suan na >yi suan na >pu tao tang >ru suan 。zai hao yang jie duan ,ju lin jun zai 4chong tan yuan xia chu lin xiao guo wei bing suan na >yi suan na >pu tao tang >ru suan 。bao nei wu zhi fen xi jie guo biao ming ,ju lin jun zai ya yang jie duan ,zai yi suan na 、bing suan na 、pu tao tang 、ru suan 4chong tan yuan zhong ju -β-qiang ji ding suan zhi (PHB)fen bie zeng chang 97.61%、264.33%、153.16%、117.25%,ju ge lin suan yan (poly-P)fen bie jian shao 14.28%、15.76%、23.58%、65.53%,tang yuan fen bie jian shao 14.97%、17.20%、18.97%、25.56%;zai hao yang jie duan ,tan yuan wei yi suan na 、bing suan na 、pu tao tang 、ru suan shi PHBfen bie jian shao 77.88%、93.54%、91.90%、59.71%。jing guo wan zheng zhou ji hou ,tan yuan wei yi suan na 、bing suan na 、pu tao tang 、ru suan shi ,ju lin jun bao nei tang yuan fen bie zeng chang -1.52%、30.09%、18.56%、2.71%,poly-Pfen bie zeng chang 33.90%、60.20%、43.01%、8.10%。(3)cai yong san wei ying guang guang pu fen xi ji ying guang ou yu ji fen fa bu dong gan jun shu zai 4chong bu tong tan yuan xia bu tong shi ji bao nei wu zhi zhuai hua qing kuang 。san wei ying guang tu pu jie guo biao ming :bu dong gan jun shu ju lin jun zai 4chong bu tong tan yuan liang ge bu tong jie duan bao nei wu zhi dou chu xian hai yuan xing fu mei Ⅰ(NADH)he se an suan 。dang tan yuan fen bie wei yi suan na 、bing suan na 、pu tao tang 、ru suan shi ,ya yang mo duan ju lin jun bao nei NADHfeng Ade ying guang bo feng jiang du fen bie jian ruo le 16.59、36.64、34.34、14.66,hao yang mo duan ju lin jun bao nei NADHying guang jiang du fen bie zeng jiang le 37.73、73.88、41.94、16.43。ya yang jie duan ,tan yuan wei pu tao tang shi ju lin jun bao nei se an suan ying guang jiang du zeng jiang ,ji ta tan yuan zhong jun jiang di ,hao yang jie duan 4chong tan yuan zhong ju lin jun bao nei se an suan ying guang jiang du jun jiang di 。cai yong ying guang ou yu ji fen fa dui ge ou yu guang pu jiang du jin hang ji fen ,jie guo biao ming ,ying guang ou yu biao zhun ti ji yu ge wu zhi dui ying de ou yu nei bo feng ying guang jiang du bian hua qu shi xiang tong ,ying guang jiang du jian ruo ji dui ying ying guang ou yu nei ying guang ou yu ji fen biao zhun ti ji ye jian xiao ,ying guang jiang du zeng jiang ji ying guang ou yu ji fen biao zhun ti ji ye zeng da 。tong guo biao zhun yang pin NADHnong du yu san wei ying guang jiang du jian li xian xing guan ji y=8.629x+58.061,qiu de bu dong gan jun shu ju lin jun zai yi yi suan na 、bing suan na 、pu tao tang 、ru suan wei tan yuan shi ,ya yang jie duan NADHde nong du fen bie jian shao 1.92 mmol/L、4.25 mmol/L、3.98 mmol/L、0 mmol/L,zai hao yang jie duan NADHde nong du fen bie zeng chang 4.37mmol/L、8.56 mmol/L、4.86 mmol/L、0 mmol/L。(4)cai yong la man guang pu fa dui bu dong gan jun shu ju lin jun bao nei wu zhi de bian hua jin hang ding xing biao zheng 。fen xi jie guo biao ming ,la man guang pu jiang du jiao hao de biao zheng le 4chong tan yuan xia bu tong jie duan de ju lin jun bao nei tang yuan 、poly-P、PHBde bian hua ,zai yi suan na 、bing suan na 、pu tao tang 、ru suan 4chong tan yuan zhong ,ya yang jie duan ju lin jun bao nei tang yuan la man jiang du fen bie jian ruo le 3.62、19.13、24.31、2.47,poly-Pde la man jiang du fen bie jian ruo le 21.73、145.22、170.65、15.20,PHBla man jiang du fen bie zeng jiang le 52.55、66.07、64.96、24.79。hao yang jie duan ju lin jun bao nei tang yuan la man jiang du fen bie zeng chang le 4.02、32.43、48.62、13.56,poly-Pla man jiang du 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cm-1、753.33-866.67cm-1、1320-1433.33 cm-1、1886.67-2000 cm-1。gai shi yan yan jiu fen xi tan yuan dui chan yi jun shu ju lin jun bao nei wu zhi zhuai hua de ying xiang ,cai yong guang pu ji shu dui bao nei wu zhi jin hang kuai su ding xing fen xi ,la man guang pu jie ge siPLSmo xing dui bao nei wu zhi PHB、poly-P、tang yuan ding liang fen xi ,feng fu le tan yuan dui chan yi jun shu ju lin jun de yan jiu li lun ,ju di gong le guang pu dui bao nei wu zhi kuai su jian ce de ji shu yi ju 。

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  • 论文详细介绍

    论文作者分别是来自安徽建筑大学的张雄,发表于刊物安徽建筑大学2019-07-16论文,是一篇关于不动杆菌属论文,不同碳源论文,胞内物质论文,光谱分析论文,模型论文,安徽建筑大学2019-07-16论文的文章。本文可供学术参考使用,各位学者可以免费参考阅读下载,文章观点不代表本站观点,资料来自安徽建筑大学2019-07-16论文网站,若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权,请联系我们删除。

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