乳杆菌吸附重金属镉的特性分析
发布时间：2021-08-09 16:23
镉污染已经成为严重威胁人们健康的公共安全卫生问题,镉暴露对血液、肝脏和肾脏等多种组织和器官会造成损伤。前期研究筛选得到了一株对镉具有极强吸附作用的植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum）CCFM8610,它能够应用于膳食,减除镉对人体的毒性,因而有必要对乳杆菌对镉的吸附机制进行解析,为其更好地应用于机体镉毒性防治提供理论基础。本课题希望能够对乳杆菌的重金属吸附机制进行系统解释,并试图找到镉在乳杆菌上的具体吸附位点。本课题主要研究结果如下:首先对发酵乳杆菌、干酪乳杆菌、罗伊氏乳杆菌、瑞士乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、植物乳杆菌等6个种的菌株进行镉吸附能力的探究,实验结果发现不同种的乳杆菌对镉吸附没有表现出显著的种间差异,且同种乳杆菌株间存在显著差异。乳杆菌对镉离子的吸附动力学曲线表示,吸附是一个快速而高效的过程,在60min时间点已达到平衡吸附量的90%,并在100 min左右达到平衡值。准二级动力学方程较好拟合动力学实验数据（R2=0.9861）,说明乳杆菌的镉吸附是一个物理和化学反应共同作用的结果。对乳杆菌的比表面积与镉吸附能力进行了相关性分析,结果...
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
主要研究内容Fig.1-1Mainresearchcontents
3结果与讨论153结果与讨论3.1乳杆菌镉吸附能力的种间差异选择发酵乳杆菌、干酪乳杆菌、罗伊氏乳杆菌、瑞士乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、植物乳杆菌6个种进行试验，每个种从菌库中随机挑选7-8株进行镉吸附试验，吸附时使菌体浓度达到4g/L湿菌体重量，并以镉离子的吸附率来表征菌株吸附重金属离子的能力，结果如图3-1所示，不同菌株对镉离子的吸附能力具有明显的株间差异。且除鼠李糖乳杆菌吸附率较低，均低于20%以外，不同种的乳杆菌对镉吸附没有表现出显著的种间差异，同个种内乳杆菌对镉的吸附均有显著差异。为了排除不同种菌株的代谢、菌体结构的差异对试验造成的误差，因此仅选取一个种的乳杆菌进行镉吸附能力差异的探究试验。由于实验室前期对植物乳杆菌吸附重金属的特性做过一定研究[85]，因此本研究选取植物乳杆菌进行后续探究。图3-1乳杆菌镉吸附能力的种间差异Fig.3-1InterspecificdifferencesincadmiumadsorptioncapacityofLactobacillus3.2植物乳杆菌吸附特性分析3.2.1植物乳杆菌对镉的吸附动力学分析
江南大学硕士学位论文16图3-2植物乳杆菌CCFM8610在在不同时间点对镉的吸附曲线Fig.3-2TheadsorptioncurveofcadmiumonLactobacillusplantarumCCFM8610atdifferenttimepoints图3-3植物乳杆菌CCFM8610镉吸附的拟二级速率动力学模型Fig.3-3Pseudo-second-orderkineticmodelofthecadmiumbindingofLactobacillusplantarumCCFM8610植物乳杆菌CCFM8610在不同时间点对镉离子（50mg/L）的吸附如图3-2。可以发现菌株的吸附是一个快速而高效的过程，在60min时间点已达到平衡吸附量的90%，并在100min左右达到平衡值。在开始阶段快速的吸附过程可归因于菌体表面具有充足的镉离子结合位点，随后进入吸附速率较慢的阶段并逐渐趋于平衡。关于生物吸附动力学模型，最常用的动力学模型是准一级动力学和准二级动力学模型[86]。准一级动力学模型认为吸附剂上活性位点被金属离子占据的速率与未被占据的活性位点的数量成正比。而准二级动力学模型认为吸附剂上活性位点被金属离子占据的速率与未被占据的活性位点的数量的平方成正比。如图3-3所示，准二级动力学方程较好拟合本实验数据（R2=0.9861），而准一级动力学方程相关系数R2仅为0.9393。准一
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于iTRAQ蛋白组学的植物乳杆菌镉吸附及耐受特征分析[J]. 甘雨,肖越,翟齐啸,赵建新,张灏,陈卫. 中国食品学报. 2019(04)
[2]Biosorption mechanisms involved in immobilization of soil Pb by Bacillus subtilis DBM in a multi-metal-contaminated soil[J]. Jun Bai,Xiuhong Yang,Ruiying Du,Yanmei Chen,Shizhong Wang,Rongliang Qiu. Journal of Environmental Sciences. 2014(10)
[3]水环境中镉污染处理的研究进展[J]. 刘丽君. 环境科学与管理. 2012(06)
[4]镉的生物毒性及其防治策略[J]. 黄宝圣. 生物学通报. 2005(11)
[5]掷孢酵母对含铬废水的生物吸附[J]. 叶锦韶,尹华,彭辉,张娜. 暨南大学学报(自然科学与医学版). 2005(03)
[6]L-蛋氨酸预防汞镉铅中毒的化学评价[J]. 郭德威,樊春梅,朱长宇. 中华劳动卫生职业病杂志. 1992(01)
[7]用HpLC反相柱层析纯化玉米根镉结合蛋白[J]. 何笃修,罗建沅,全胜. 中国科学（B辑 化学 生命科学 地学）. 1991(05)
博士论文
[1]稻米中镉元素分布部位及赋存形态研究[D]. 魏帅.中国农业科学院 2016
[2]乳酸菌减除镉危害的作用及机制研究[D]. 翟齐啸.江南大学 2015
[3]蜡状芽孢杆菌对水体中镉的吸附特性与机理研究[D]. 黄飞.华南理工大学 2013
硕士论文
[1]植物乳杆菌CCFM8661吸附铅离子及缓解肠细胞铅毒性的机制解析[D]. 殷瑞杰.江南大学 2016
[2]一株耐镍菌的分离鉴定及其除镍特性与机理研究[D]. 贾成光.集美大学 2014
[3]嗜重金属菌对金属离子的吸附研究[D]. 任铮宇.大连工业大学 2013
[4]变形假单胞菌吸附镉的机制及其吸附条件的研究[D]. 郑晓丹.福建师范大学 2010
本文编号：3332401
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
主要研究内容Fig.1-1Mainresearchcontents
3结果与讨论153结果与讨论3.1乳杆菌镉吸附能力的种间差异选择发酵乳杆菌、干酪乳杆菌、罗伊氏乳杆菌、瑞士乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、植物乳杆菌6个种进行试验，每个种从菌库中随机挑选7-8株进行镉吸附试验，吸附时使菌体浓度达到4g/L湿菌体重量，并以镉离子的吸附率来表征菌株吸附重金属离子的能力，结果如图3-1所示，不同菌株对镉离子的吸附能力具有明显的株间差异。且除鼠李糖乳杆菌吸附率较低，均低于20%以外，不同种的乳杆菌对镉吸附没有表现出显著的种间差异，同个种内乳杆菌对镉的吸附均有显著差异。为了排除不同种菌株的代谢、菌体结构的差异对试验造成的误差，因此仅选取一个种的乳杆菌进行镉吸附能力差异的探究试验。由于实验室前期对植物乳杆菌吸附重金属的特性做过一定研究[85]，因此本研究选取植物乳杆菌进行后续探究。图3-1乳杆菌镉吸附能力的种间差异Fig.3-1InterspecificdifferencesincadmiumadsorptioncapacityofLactobacillus3.2植物乳杆菌吸附特性分析3.2.1植物乳杆菌对镉的吸附动力学分析
江南大学硕士学位论文16图3-2植物乳杆菌CCFM8610在在不同时间点对镉的吸附曲线Fig.3-2TheadsorptioncurveofcadmiumonLactobacillusplantarumCCFM8610atdifferenttimepoints图3-3植物乳杆菌CCFM8610镉吸附的拟二级速率动力学模型Fig.3-3Pseudo-second-orderkineticmodelofthecadmiumbindingofLactobacillusplantarumCCFM8610植物乳杆菌CCFM8610在不同时间点对镉离子（50mg/L）的吸附如图3-2。可以发现菌株的吸附是一个快速而高效的过程，在60min时间点已达到平衡吸附量的90%，并在100min左右达到平衡值。在开始阶段快速的吸附过程可归因于菌体表面具有充足的镉离子结合位点，随后进入吸附速率较慢的阶段并逐渐趋于平衡。关于生物吸附动力学模型，最常用的动力学模型是准一级动力学和准二级动力学模型[86]。准一级动力学模型认为吸附剂上活性位点被金属离子占据的速率与未被占据的活性位点的数量成正比。而准二级动力学模型认为吸附剂上活性位点被金属离子占据的速率与未被占据的活性位点的数量的平方成正比。如图3-3所示，准二级动力学方程较好拟合本实验数据（R2=0.9861），而准一级动力学方程相关系数R2仅为0.9393。准一
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于iTRAQ蛋白组学的植物乳杆菌镉吸附及耐受特征分析[J]. 甘雨,肖越,翟齐啸,赵建新,张灏,陈卫. 中国食品学报. 2019(04)
[2]Biosorption mechanisms involved in immobilization of soil Pb by Bacillus subtilis DBM in a multi-metal-contaminated soil[J]. Jun Bai,Xiuhong Yang,Ruiying Du,Yanmei Chen,Shizhong Wang,Rongliang Qiu. Journal of Environmental Sciences. 2014(10)
[3]水环境中镉污染处理的研究进展[J]. 刘丽君. 环境科学与管理. 2012(06)
[4]镉的生物毒性及其防治策略[J]. 黄宝圣. 生物学通报. 2005(11)
[5]掷孢酵母对含铬废水的生物吸附[J]. 叶锦韶,尹华,彭辉,张娜. 暨南大学学报(自然科学与医学版). 2005(03)
[6]L-蛋氨酸预防汞镉铅中毒的化学评价[J]. 郭德威,樊春梅,朱长宇. 中华劳动卫生职业病杂志. 1992(01)
[7]用HpLC反相柱层析纯化玉米根镉结合蛋白[J]. 何笃修,罗建沅,全胜. 中国科学（B辑 化学 生命科学 地学）. 1991(05)
博士论文
[1]稻米中镉元素分布部位及赋存形态研究[D]. 魏帅.中国农业科学院 2016
[2]乳酸菌减除镉危害的作用及机制研究[D]. 翟齐啸.江南大学 2015
[3]蜡状芽孢杆菌对水体中镉的吸附特性与机理研究[D]. 黄飞.华南理工大学 2013
硕士论文
[1]植物乳杆菌CCFM8661吸附铅离子及缓解肠细胞铅毒性的机制解析[D]. 殷瑞杰.江南大学 2016
[2]一株耐镍菌的分离鉴定及其除镍特性与机理研究[D]. 贾成光.集美大学 2014
[3]嗜重金属菌对金属离子的吸附研究[D]. 任铮宇.大连工业大学 2013
[4]变形假单胞菌吸附镉的机制及其吸附条件的研究[D]. 郑晓丹.福建师范大学 2010
本文编号：3332401
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