生物表面活性剂的合成及其在蒽降解中的应用

发布时间：2017-06-28 15:06

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【摘要】：本实验利用油平板筛选法和排油圈法,从辽河某油田土壤中分离筛选出3株.高效的生物表面活性剂产生菌,并将其分别命名为：A3、As、Y,其发酵液的表面张力值分别为35.7 mN/m、37.5 mN/m、34.7 mN/m,排油圈直径均达到了5 cm,具有良好的表面活性。通过16s rRNA基因序列分析对所筛选菌株进行分子生物学鉴定,确定其种属,并对其所产生的生物表面活性剂进行提取以进行薄层色谱分析,进而确定该生物表面活性的种类。结果表明,3株菌均为假单胞菌属(Pseudomonas sp.)。以表面张力值为考察依据,对菌株A3、As、Y及3株菌的混合菌的发酵培养条件进行了L16(45)正交优化实验,选取的因子为培养温度、培养基pH值、NaCl浓度、碳源浓度和氮源浓度。其中菌株A3的最佳发酵条件为：培养温度为30℃、pH为6.0、NaCl浓度为4g/L、葡萄糖浓度为35g/L、硝酸钠浓度为4 g/L。采用5种提取方法对优化后发酵液中的生物表面活性剂进行提取。菌株A3、As、Y和A3-As混合菌的生物表面活性剂提取量较优化前有明显的提高,其产量分别是优化前的8.4倍,6.4倍,5.6倍和5.7倍,其中,菌株As的生物表面活性剂产量最高,可达20.55g/L。对于3种纯菌和A3-As混合菌而言,5种提取方法中均以CHC13萃取的量最高；而对其他混合菌,5种提取方法的差别并不显著。菌株A3所产生物表面活性剂的临界胶束浓度值(Critical Micelle Concentration, CMC)经实验确定为200 mg/L,其CMC值较低。生物表面活性剂的稳定性是表征它优良性能的一个重要指标,因此对菌株A3所产生物表面活性剂进行了酸碱度、温度及矿化度的稳定性研究,发现温度从15.2℃～150℃,表面张力值的波动范围很小,均保持在47 mN/m左右。氯化钠浓度从0 g/L加至饱和,表面张力值基本上保持在42 mN/m左右。pH值在2.0-6.0范围内变化时,表面张力值从31 mN/m升高到50mN/m,在pH6.0-pH13.0范围内,表面张力值保持在50 mN/m左右。可见菌株A3所产生物表面活性剂在极端的环境下仍能保持优良的生物活性,为其在实际环境中的应用奠定了基础。蒽的生物降解实验包括：乳白耙齿菌F17对蒽降解情况的探究,生物表面活性剂的添加浓度、投加时间、降解体系的温度、酸碱度对蒽降解的影响；木屑的加入对蒽降解效果的影响；蒽降解过程中乳白耙齿菌F17分泌的胞外酶活性的变化。结果表明,在不投加生物表面活性剂时,乳白耙齿菌F17对蒽的降解率在15 d后可达到59.0%；而生物表面活性剂的加入则能显著提高蒽的降解率,并且在100～1000 mg/L的范围内,随着生物表面活性剂投加量的增加,降解率也随之明显增大,第15d蒽的降解率达到了93.3%。生物表面活性剂的投加时间、降解体系的温度、酸碱度及木屑对蒽的降解效果都有一定的影响,生物表面活性剂在乳白耙齿菌F17前1 d加入培养基中,能促进蒽的溶解,有利于乳白耙齿菌F17对蒽的利用,提高降解率。酸碱度对微生物的生长有较大影响,pH值在5.0时乳白耙齿菌F17对蒽的降解效果最好。温度对蒽的降解也有一定的影响,28℃-30℃是乳白耙齿菌F17降解蒽的最适温度范围。在培养基中加入木屑对乳白耙齿菌F17合成降解酶有诱导作用,从而提高了该菌对葸的降解率。乳白耙齿菌F17分泌的锰过氧化物酶(MnP)、木质素过氧化物酶(LiP)和漆酶(Lac)在降解过程中都能检测到,但在蒽的生物降解过程中,漆酶和木质素过氧化物酶可能起了主要作用。本研究结果为高效产生物表面活性剂的合成提供了新的菌源,也为生物表面活性剂产量的提高及其高效提取提供了适宜的方法。其优良的表面活性稳定性推动了生物表面活性剂应用领域的拓展,能够为新型生物表面活性剂的开发及其应用奠定基础。
【关键词】：生物表面活性剂 正交优化 产量 稳定性 蒽降解
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ423;X172
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 前言10-18
• 1.1 多环芳烃的来源10
• 1.2 多环芳烃的危害10-11
• 1.3 多环芳烃的治理方法11-13
• 1.3.1 物理法11
• 1.3.2 化学法11
• 1.3.3 生物法11-13
• 1.4 生物表面活性剂概况13-16
• 1.4.1 生物表面活性剂定义13-14
• 1.4.2 生物表面活性剂的特性14
• 1.4.3 生物表面活性剂产生菌的筛选方法14
• 1.4.4 生物表面活性剂提取方法14-15
• 1.4.5 生物表面活性剂应用15-16
• 1.5 研究目的和意义16
• 1.6 主要研究内容16-17
• 1.7 技术路线17-18
• 第二章 生物表面活性剂产生菌的筛选及鉴定18-23
• 2.1 实验材料与仪器18-20
• 2.1.1 培养基18-19
• 2.1.2 主要试剂19
• 2.1.3 主要仪器19-20
• 2.2 实验方法20-21
• 2.2.1 菌株的筛选20
• 2.2.2 BS性能的测定方法20
• 2.2.3 菌株鉴定20-21
• 2.3 结果与分析21-22
• 2.3.1 生物表面活性剂产生菌的筛选与鉴定21
• 2.3.2 各菌株产生物表面活性剂的性能21-22
• 2.3.3 生物表面活性剂的薄层色谱分析(TLC)22
• 2.4 本章小结22-23
• 第三章 生物表面活性剂合成及提取的方法研究23-36
• 3.1 实验材料与仪器23-24
• 3.1.1 培养基23
• 3.1.2 主要试剂23-24
• 3.1.3 主要仪器24
• 3.2 实验方法24-26
• 3.2.1 单因子实验24-25
• 3.2.2 正交实验25
• 3.2.3 生物表面活性剂的提取25-26
• 3.3 结果与分析26-35
• 3.3.1 单因子实验26-31
• 3.3.2 正交实验31-32
• 3.3.3 生物表面活性剂的排油能力32-33
• 3.3.4 生物表面活性剂的表面张力33-34
• 3.3.5 生物表面活性剂的提取34-35
• 3.4 本章小结35-36
• 第四章 菌株A3所产生物表面活性剂的稳定性研究36-41
• 4.1 主要实验材料与仪器36
• 4.1.1 主要试剂36
• 4.1.2 主要仪器36
• 4.2 实验方法36-37
• 4.3 结果与分析37-40
• 4.3.1 菌株A3所产生物表面活性剂的CMC值37-38
• 4.3.2 温度稳定性38
• 4.3.3 pH稳定性38-39
• 4.3.4 矿化度稳定性39-40
• 4.4 本章小结40-41
• 第五章 生物表面活性剂与蒽降解菌协同作用研究41-56
• 5.1 实验材料与仪器41-43
• 5.1.1 实验菌种41
• 5.1.2 培养基与培养条件41-42
• 5.1.3 主要试剂42
• 5.1.4 主要仪器42-43
• 5.2 实验方法43-45
• 5.2.1 乳白耙齿菌F17对蒽的降解实验43-44
• 5.2.2 生物表面活性剂(BS)与乳白耙齿菌F17协同作用实验44
• 5.2.3 乳白耙齿菌F17合成的降解酶活性的测定44-45
• 5.3 结果与分析45-55
• 5.3.1 标准曲线45
• 5.3.2 生物表面活性剂与乳白耙齿菌F17的协同降解作用45-51
• 5.3.3 蒽降解机理初探51-55
• 5.4 本章小结55-56
• 第六章 结论与展望56-58
• 6.1 结论56-57
• 6.2 展望57-58
• 参考文献58-67
• 致谢67-68
• 攻读硕士学位期间发表学术论文目录68

【参考文献】

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1 张明;唐访良;吴志旭;陈峰;程新良;徐建芬;俞雅栻;;千岛湖表层沉积物中多环芳烃污染特征及生态风险评价[J];中国环境科学;2014年01期

2 张生银;李双林;董贺平;赵青芳;史基安;张中宁;;南黄海中部表层沉积物中多环芳烃分布特征及来源分析[J];中国环境科学;2013年07期

3 顾信娜;陈辉;李珊珊;成卓韦;陈建孟;蒋轶锋;;生物表面活性剂的产生及其在环境污染治理中的应用[J];环境科学与技术;2012年S1期

4 何海洋;陆利霞;姚丽丽;熊晓辉;;糖脂类生物表面活性剂的性质及其潜在应用进展[J];化工进展;2011年03期

5 尹凯;郭晓锋;陶彭均;王胜利;;生物表面活性剂的合成及应用研究[J];精细与专用化学品;2011年02期

6 许晓伟;黄岁j;;地表水中多环芳烃迁移转化研究进展[J];环境科学与技术;2011年01期

7 赵国文;张丽萍;白利涛;;生物表面活性剂及其应用[J];日用化学工业;2010年04期

8 侯占群;高彦祥;;生物表面活性剂及其在食品工业中的应用进展[J];食品研究与开发;2010年04期

9 刘伦;;生物表面活性剂的应用及发展前景[J];口腔护理用品工业;2009年05期

10 杨婷;杨婷;林先贵;胡君利;张晶;吕家珑;王俊华;李p荑，

本文编号：494260