论文部分内容阅读
近年来,由于重金属污染愈加严重,如何快速有效地治理重金属污染成为了目前研究的热点问题,应用具有潜在益生特性的酵母菌吸附重金属为解决这一问题提供了新的思路。本文首先通过耐酸试验、耐胆盐试验、模拟人工胃肠道环境试验及抗氧化试验对前期本实验筛选出的高吸附Pb2-的梅奇酵母QK-1-5、梅奇酵母QE-1-1-2、异常威克汉姆酵母QF-1-1、异常威克汉姆酵母QI-1-7抗逆性和潜在益生特性进行评价。综合比较后,选择梅奇酵母QK-1-5做后续吸附特性和吸附机理的研究。通过高通量吸附法对梅奇酵母QK-1-5吸附能力及吸附特性进行初步探究,再利用响应面法对菌株的吸附能力进一步的研究和优化;通过解吸附试验、化学试剂处理试验、官能团掩蔽试验、扫描电镜(SEM)等试验对酵母菌吸附Pb2+的机制进行较为深入的分析,并利用等温吸附模型、吸附动力学对吸附过程进行拟合。研究结果如下:4株酵母菌均可较好耐受酸、碱环境及胆盐胁迫,经过模拟人工胃肠液处理连续8h后,发现菌株QK-1-5、QF-1-1、QE-1-1-2对模拟人工胃肠液有较强的耐受性。经过清除DPPH·自由基、清除HO·自由基、清除超氧阴离子等试验,发现菌株QK-1-5、QF-1-1、QE-1-1-2具有一定的抗氧化能力,且菌悬液与无细胞提取物具有显著性差异(P<0.05)。以pH值、吸附温度、吸附时间、菌体浓度、初始Pb2+浓度为影响因素,对菌株QK-1-5吸附能力进行研究。pH值对吸附能力影响较大,随着pH值的上升,吸附能力也随之上升;随着菌体浓度的增加,菌株QK-1-5的吸附能力随之上升,在15 g/L时达到平衡;菌株QK-1-5在Pb2-初始浓度为100 mg/L时,吸附能力达到最大值,随着Pb2-初始浓度增加,吸附率大幅度下降;随着吸附时间的增加,菌株QK-1-5对Pb2-的吸附能力呈上升趋势,在150 min时到达平衡:菌株QK-1-5最佳吸附温度为30℃,随着温度上升,菌株的吸附能力呈下降趋势。通过响应面法试验发现,菌体浓度和Pb2+初始浓度有交互作用,经过优化,菌株QK-1-5最佳吸附条件为菌体浓度14.78 g/L、吸附时间150.1511min、Pb2+浓度118.52 mg/L、pH值6.0、吸附温度30℃,在此条件下,可达到最大吸附量5.89 mg/g。菌株QK-1-5吸附Pb2过程可用Langmuir方程解释,且符合准二级吸附动力学最大单分子层吸附理论。利用解吸附试验、基团掩蔽试验、化学试剂处理试验、扫描电镜对菌株QK-1-5吸附机理进行探究。通过解吸附试验发现,不同的洗脱液对菌株QK-1-5具有不同程度的洗脱能力;通过基团掩蔽试验发现,羧基、氨基、磷酸基团在吸附过程中发挥着重要作用;菌株QK-1-5经过化学试剂处理后,其吸附能力发生了不同幅度的变化;扫描电镜观察到Pb2+会使细胞受到毒害作用,严重破坏菌体形态,细胞表面有颗粒状沉淀物,推测为吸附过程中的Pb2+附着在细胞表面。本研究结果可为开发新型重金属吸附剂提供数据支持,并对酵母菌吸附重金属机理提供初步理论依据。