鼠李糖脂對(duì)疏水性有機(jī)污染物降解的影響研究.pdf

1、疏水性有機(jī)物在環(huán)境中廣泛存在并危害了生態(tài)系統(tǒng)和人類(lèi)健康。酚類(lèi)物質(zhì)是一類(lèi)特殊的疏水性有機(jī)物，一方面它們具有較大的辛醇/水分配系數(shù)，另一方面它們?cè)谒芤褐芯哂邢鄬?duì)較大的溶解度。酚類(lèi)污染物在自然界廣泛存在，并由于它們對(duì)微生物具有毒性而難于降解。生物表面活性劑因其親水親脂的兩親性結(jié)構(gòu)特征在促進(jìn)疏水性有機(jī)污染物生物降解中具有重要作用。但是目前關(guān)于生物表面活性劑對(duì)酚類(lèi)污染生物降解影響的研究還不多。本論文以鼠李糖脂作為生物表面活性劑的典型代表，研究了

2、其對(duì)菌體表面性質(zhì)和酶的性質(zhì)的影響機(jī)制，考察了這些作用與疏水性有機(jī)物苯酚降解的關(guān)聯(lián)，并與十六烷的降解進(jìn)行了對(duì)比。
　　首先，通過(guò)研究鼠李糖脂(RL)和Triton X-100對(duì)簡(jiǎn)青霉菌體表面疏水性和電荷性質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)表面活性劑能夠明顯增強(qiáng)簡(jiǎn)青霉的菌體表面疏水性，且這種作用與表面活性劑的濃度關(guān)系密切。經(jīng)過(guò)0.005％RL，0.05％RL，0.05％TritonX-100和0.2％ Triton X-100處理后的細(xì)胞的菌體表面疏水性

3、分別是未經(jīng)處理的1.7，2.0，3.0和2.4倍。且兩種表面活性劑的處理作用均提高了簡(jiǎn)青霉菌體表面的zeta電勢(shì)。研究還發(fā)現(xiàn)兩種表面活性劑均改變了菌體表面的元素組成，這可能是導(dǎo)致菌體表面疏水性和電荷性質(zhì)變化的重要原因。
　　然后通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)鼠李糖脂單糖脂能夠改變熱帶假絲酵母的菌體表面疏水性。鼠李糖脂濃度從0到19mg/L時(shí)，菌體表面疏水性隨著生物表面活性劑濃度的增加而增加。當(dāng)鼠李糖脂的濃度大于19mg/L時(shí)，其濃度的增加不再引起菌

4、體表面疏水性的明顯變化。鼠李糖脂對(duì)該微生物的菌體表面電荷性質(zhì)同樣具有影響作用。當(dāng)鼠李糖脂的濃度低于38mg/L時(shí)，這種影響作用并不明顯。但當(dāng)鼠李糖脂的濃度高于38mg/L時(shí)，鼠李糖脂濃度的增加明顯增大了菌體表面的zeta電勢(shì)。研究中還發(fā)現(xiàn)鼠李糖脂能夠改變菌體表面的FTIR光譜圖像，結(jié)果證明該生物表面活性劑導(dǎo)致熱帶假絲酵母菌體表面化學(xué)結(jié)構(gòu)的改變，這可能是生物表面活性劑改變菌體表面疏水性和電荷性質(zhì)的又一重要原因。
　　接下來(lái)經(jīng)過(guò)研究發(fā)

5、現(xiàn)，鼠李糖脂和Triton X-100的預(yù)處理作用提高了簡(jiǎn)青霉對(duì)苯酚的吸附效率。準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程和Freundlich方程分別比準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程和Langmuir方程更適合描述本實(shí)驗(yàn)中苯酚的吸附過(guò)程。吸附劑吸附苯酚能力的提高可能是由于菌體表面疏水性和zeta電勢(shì)的改變所至。
　　然后經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)鼠李糖脂單糖脂在濃度為11.4，19和38mg/L時(shí)促進(jìn)了熱帶假絲酵母對(duì)十六烷的降解，其中19mg/L是促進(jìn)熱帶假絲酵母降解十六烷的最佳濃

6、度。這種促進(jìn)作用一方面來(lái)自于鼠李糖脂對(duì)十六烷的增溶作用，另一方面可能與其改變的菌體表面疏水性和電荷性質(zhì)有關(guān)。但是114mg/L的鼠李糖脂脂抑制了十六烷的降解，這可能是因?yàn)槭檫M(jìn)入了生物表面活性劑的膠束核心而降低了其生物可利用性。研究結(jié)果表明鼠李糖脂單糖脂對(duì)熱帶假絲酵母不產(chǎn)生毒性，并且被作為碳源降解。但是等質(zhì)量濃度的十六烷比鼠李糖脂單糖脂更能促進(jìn)熱帶假絲酵母的生長(zhǎng)，說(shuō)明在該發(fā)酵體系中鼠李糖脂并非優(yōu)先碳源。本研究表明鼠李糖脂在石油烴修復(fù)中

7、潛在的應(yīng)用價(jià)值。
　　接下來(lái)研究了鼠李糖脂單糖脂對(duì)熱帶假絲酵母降解溶液中苯酚的影響，并與化學(xué)表面活性劑Tween80的影響進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明苯酚對(duì)熱帶假絲酵母存在毒性，但是能夠被該微生物降解。在發(fā)酵過(guò)程中鼠李糖脂單糖脂被熱帶假絲酵母降解了，而Tween80的濃度沒(méi)有發(fā)生變化。表面活性劑的加入降低了苯酚對(duì)細(xì)胞的毒性，并促進(jìn)了細(xì)胞的生長(zhǎng)和苯酚的降解。表面活性劑的濃度越高，這種影響就越明顯。結(jié)果表明這2種表面活性劑在酚類(lèi)污染物生物修復(fù)中

8、潛在應(yīng)用價(jià)值。研究中還對(duì)比分析了鼠李糖脂對(duì)苯酚和十六烷降解的影響機(jī)制，發(fā)現(xiàn)由于十六烷和苯酚性質(zhì)的差異，鼠李糖脂對(duì)它們降解的影響機(jī)制有所不同，但是對(duì)菌體表面性質(zhì)的改變是促進(jìn)它們降解的共同原因。
　　最后通過(guò)研究鼠李糖脂二糖脂對(duì)漆酶催化去除水體中苯酚的影響，發(fā)現(xiàn)該生物表面活性劑能有效促進(jìn)多種濃度苯酚的去除。特別在最初的24h，當(dāng)苯酚的濃度為400mg/L時(shí)，3.0CMC(臨界膠束濃度)鼠李糖脂二糖脂將苯酚的去除率提高至空白樣的4.3-