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生物表面活性劑的研究

作者:admin 更新時間:2019年05月24日 09:15:17

  【摘要】生物表面活性劑(Biosurfactant)是由微生物產生的具有高表面活性的生物分子。相對于化學合成的表面活性劑,生物表面活性劑對生態系統的毒性較低,且可生物降解。微生物降解是修復多環芳烴(PAHs)污染環境的主要途徑之一。添加表面活性劑可提高多環芳烴釋放速率,通過減小張力而促進多環芳烴的流動性,從而提高生物可利用性。選擇合適的表面活性劑是目前表面活性劑增效修復技術中最為關注的問題。本文以菲為多環芳烴的代表,考察了陰離子型生物表面活性劑鼠李糖脂對水相和泥漿相中菲生物降解作用的影響。


  作者:陳曦


  【關鍵詞】生物表面活性劑;微生物;降解;皂角苷;增溶作用


  前言


  多環芳烴廣泛分布于環境中。由于其潛在毒性、致癌性和致突變效應,對人類健康和生態環境具有很大的危害。生物表面活性劑是微生物在一定條件下培養時,在代謝過程中分泌的具有表面活性的代謝產物。


  本文以菲為多環芳烴的代表,考察了生物表面活性劑對水相和泥漿相中菲生物降解作用的影響。同時以新配制的菲污染底泥和陳化一段時間的菲污染底泥為研究對象,以考察對污染物解吸附和生物降解作用的影響。


  1.材料與方法


  1.1材料


  1.1.1主要實驗材料


  蛋白膝(BR)、瓊脂(BR)、牛肉膏(BR)、正十六烷(AR)、乙酸乙脂(AR)、鹽酸(AR)、濃硫酸(AR)、葡萄糖(AR)、鼠李糖(AR)、蔗糖(AR)、菲等。


  1.1.2培養基


  富集培養基、斜面培養基:固體牛肉膏蛋白膝培養基、復篩培養基:同富集培養基、2216E固體培養基等。


  1.1.3主要試驗儀器


  HZQ-FI60恒溫振蕩培養箱、SW-CJ-1F超凈工作臺、DNP-9082型電熱恒溫培養箱、JZ-200型表/界面張力儀等。


  1.2實驗方法


  1.2.1樣品采集


  沈陽市大嗯拉窯地段細河,污染底泥中表層,置于已滅菌的帶蓋玻璃瓶中。


  1.2.2菌種的富集和分離


  移取2g左右泥樣和土樣置于盛有生理鹽水的三角瓶中,震蕩搖勻后,靜置10min,分別移取0.5mL上清液到富集培養基中,水樣則直接吸取0.5mL至富集培養液中。


  1.2.3生物表面活性劑的提取


  取以正十六烷為碳源的培養72h的發酵液離心15min,上清液用6mol/L的HC1調節pH值至2.0,加入等體積乙酸乙脂萃取兩次;合并有機相,干燥后,得到淺黃色漿狀物,為表面活性劑的粗產物。


  1.2.4生物表面活性劑的制備薄層分離和純化


  將所得到的生物表面活性劑進行分離,用氯仿一甲醇提取后于40℃下減壓蒸干,得到部分純化的生物表面活性劑。


  1.2.5菲污染底泥的配制


  底泥樣品pH為8.01,有機碳含量為2.71%。將底泥在空氣中自然干燥后研磨,過孔徑為2.Omm的篩,121℃高溫滅菌2h,備用。


  1.2.6多環芳烴降解菌篩選、鑒定及培養條件


  降解菌分離自沈陽大嗯拉窯地段細河,經過多次富集培養獲得,4℃保存。


  1.2.7水相中菲的生物降解實驗


  100mL的經高溫滅菌三角燒瓶中加入2mL菲的貯備液,待溶劑揮發后,加入20mL經過濾除菌的含不同濃度表面活性劑的基礎海水培養基,然后接入S-10-3菌懸液1mL,25℃,180r/min搖床培養。


  1.2.8泥漿相中菲的生物降解實驗


  100mL三角燒瓶中加入2g菲污染底泥和19mL經過濾除菌的含不同濃度表面活性劑的基礎海水培養基,然后接入S-10-3菌懸液1mL,25℃,180r/min震蕩培養,定時取樣測定菲的含量。以加入0.02%(wt/vol)疊氮化鈉的樣品為無菌對照。


  2.結果與分析


  2.1多環芳烴降解菌S-10-3的鑒定


  菌株S-10-3在2261E平板上28℃培養48h時,菌落呈乳白色,有光澤,表面光滑,邊緣整齊,細胞直桿狀,l.0x2.5um。該菌株主要的生理生化特征。


  2.2表面活性劑對水溶液中菲生物降解的影響


  對照實驗結果表明,在實驗周期內,菲的揮發可以忽略不計。沒有添加鼠李糖脂時,菌株的生長及菲的降解率隨培養時間的增長基本上呈線性增長,這表明菲的生物可利用性為基質從固相到水相的溶解速率所限。各體系中鼠李糖脂的濃度都明顯減少,說明菌株S-10-3在降解菲的同時鼠李糖脂也被降解。


  3.結論


  (1)表面活性劑對多環芳烴生物降解作用的影響與所采用的表面活性劑種類及使用濃度密切相關。


  (2)在泥漿相反應體系中,加入表面活性劑可提高菲從固相到水相的傳質速率,從而提高其生物可降解性。


  (3)經陳化后的底泥中污染物的解吸附速率和生物降解率明顯降低,說明陳化過程可明顯降低污染物的生物可利用性。

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