白腐真菌胞外聚合物的产量、组分及其对菌体吸附铅的机理研究

论文摘要

由于白腐真菌对异生物质的独特降解能力，研究者们对其与重金属的相互作用规律的研究正成为新的热点。由糖类和蛋白质组成的白腐真菌胞外聚合物（EPS），在废水重金属处理过程中发挥了重要的作用。目前尚未关于白腐真菌胞外聚合物的产量、组成及其对菌体吸附铅微观机理的研究报道。本论文研究了不同培养基条件下，白腐真菌（Phanerochaete chrysosporium）菌体对铅的吸附影响，从而获得最适宜的培养基和EPS提取方法；并研究胞外聚合物产量，分析其组成；最后通过电镜、红外等技术手段探索白腐真菌菌体吸附Pb2+的微观机理。通过比较铅离子存在下，不同培养基对白腐真菌的生长影响。发现采用土豆培养基能够获得更多的白腐真菌菌丝球。铅离子的抑制作用影响了白腐真菌菌体的正常生长。利用土豆培养基，最佳培养时间为78h，吸附效率和吸附量分别为60%和16.23mg/g；而采用葡萄糖培养基，吸附效率和吸附量分别为37%和119.35mg/g。两种培养基培养下，白腐真菌对铅的胞外吸附量均较小。通过优化培养基和EPS提取方法，研究了白腐真菌生长过程中的生物量干重和EPS产量变化规律。结果表明白腐真菌EPS的分泌与其生长有着非常紧密的联系。培养113h后，获得最大的生物量干重1.612g/L和EPS产量125.5mg/L。糖类和蛋白质占78%以上。白腐真菌提取EPS后，菌体对铅的吸附量明显降低，幅度在2.12-7.73mg/g之间。利用带能谱仪的环境扫描电镜（ESEM-EDX）表征EPS提取前后及铅吸附前后白腐真菌菌体表面变化，发现菌体表面结构发生了显著改变。在菌体吸附Pb2+后，菌体表面产生了大量微米级的球状含Pb颗粒物。傅立叶红外变换光谱（FTIR）表明在吸附铅的过程中，菌体胞外的-OH起着主要的吸附作用。以上研究表明，通过适宜的培养基和提取方法，能够获得大量的白腐真菌EPS。白腐真菌能够利用EPS所含的蛋白质类物质，形成微米级含Pb颗粒物，固定Pb2+，提高对铅离子的耐受性。此研究对进一步深入探讨重金属生物吸附机制具有重要意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 重金属废水污染与处理技术概述
• 1.1.1 重金属废水污染的来源及种类
• 1.1.2 重金属废水污染的特点、危害
• 1.1.3 重金属废水的传统处理技术
• 1.1.4 处理重金属废水的吸附技术
• 1.1.5 其他处理重金属废水新技术
• 1.2 真菌胞外聚合物的研究进展
• 1.2.1 真菌胞外聚合物的提取方法及产量影响因素
• 1.2.2 真菌胞外聚合物的组成和结构
• 1.3 真菌胞外聚合物与重金属的作用机制研究进展
• 1.3.1 真菌胞外聚合物与重金属的吸附和络合机制
• 1.3.2 真菌胞外聚合物与重金属的胞外草酸盐微沉淀机制
• 1.3.3 真菌胞外聚合物与重金属的胞外还原机制
• 1.4 本研究的内容及意义
• 第2章 培养基类型对白腐真菌活菌体吸附铅的影响
• 2.1 前言
• 2.1.1 传代培养保藏法
• 2.1.2 液体石蜡覆盖保藏法
• 2.1.3 载体保藏法
• 2.1.4 寄主保藏法
• 2.1.5 冷冻保藏法
• 2.1.6 冷冻干燥保藏法
• 2.2 实验用菌种保藏
• 2.3 菌种活化
• 2.4 材料与方法
• 2.4.1 主要设备
• 2.4.2 主要材料
• 2.4.3 培养基
• 2.4.4 实验方法
• 2.5 结果与分析
• 2.5.1 不同液体培养基中的黄孢原毛平革菌生长形态
• 2.5.2 土豆培养基对黄孢原毛平革菌活菌体吸附铅的影响
• 2.5.3 土豆培养基对黄孢原毛平革菌胞外吸附铅的影响
• 2.5.4 葡萄糖培养基对黄孢原毛平革菌活菌体吸附铅的影响
• 2.5.5 葡萄糖培养基对黄孢原毛平革菌胞外吸附铅的影响
• 2.6 讨论
• 2.7 结论
• 第3章 白腐真菌胞外聚合物的产量与组成研究
• 3.1 前言
• 3.2 试验材料与方法
• 3.2.1 主要设备
• 3.2.2 主要材料
• 3.2.3 培养基
• 3.2.4 实验方法
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 白腐真菌的生长与 EPS 产量
• 3.3.2 白腐真菌胞外聚合物组成性质
• 3.4 讨论
• 3.5 结论
• 第4章 白腐真菌胞外聚合物对菌体吸附铅的影响
• 4.1 前言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 主要设备
• 4.2.2 主要材料
• 4.2.3 培养基
• 4.2.4 实验方法
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 白腐真菌胞外聚合物对生物吸附量的影响
• 4.3.2 白腐真菌胞外聚合物对菌体表面的影响
• 4.3.3 铅浓度对菌体表面胞外聚合物成球的影响
• 4.3.4 白腐真菌吸附铅的红外机理
• 4.4 讨论
• 4.5 结论
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录
• 附录 B 攻读硕士学位期间所申请国家发明专利目录