鼠李糖脂对铜绿假单胞菌ATCC9027表面疏水性及其降解不同形式正十六烷的影响

摘要

生物降解技术是被石油烃类有机物污染的水体、土壤等环境修复常用的手段，而生物表面活性剂因能够有效的提高石油烃生物降解效率被广泛的应用于该领域。最新的研究成果表明，生物表面活性剂可以通过改变菌体细胞表面性质或改善憎水性烷烃的表观溶解度这两个机理来改善微生物菌体与疏水性有机化合物的接触面积，从而促进这些污染物的生物降解。但关于生物表面活性剂对菌体细胞表面性质及疏水性烷烃之间的相互作用并不十分清楚。本论文通过系列实验，深入的探究了鼠李糖脂生物表面活性剂改变铜绿假单胞菌ATCC9027这株烷烃降解菌细胞表面疏水性的作用机理，同时还考察了鼠李糖脂作用下不同增溶态正十六烷的生物降解率，为鼠李糖脂增溶作用可以有效改善疏水性有机污染物的生物降解这一理论提供依据。
　　促进石油烃类有机物生物降解的机理之一是鼠李糖脂生物表面活性剂影响菌体细胞表面疏水性发生改变。据猜测，鼠李糖脂改变革兰氏阴性菌细胞表面疏水性的可能原因有:鼠李糖脂诱导作用下菌体细胞外膜脂多糖被释放，及鼠李糖脂分子在细胞壁上的吸附/定向排列。为了能明确鼠李糖脂改变菌体细胞表面疏水性的主导作用机制，我们考察了以正十六烷为碳源生长铜绿假单胞菌ATCC9027经鼠李糖脂处理后，细胞外膜脂多糖含量变化及吸附的鼠李糖脂含量与细胞表面疏水性之间的关联。结果表明，铜绿假单胞菌ATCC9027，以正十六烷为碳源生长时初始的细胞表面疏水性和细胞外膜脂多糖含量都很高，且其初始细胞表面疏水性取决于细胞的生长期。经过不同浓度鼠李糖脂溶液的短期处理后发现，无论是对数期亦或稳定期，菌体细胞外膜脂多糖含量与细胞表面疏水性无直接关联，但随着细胞壁上吸附的鼠李糖脂含量增加，菌体细胞表面疏水性呈现出逐渐降低的趋势。该结果表明，在鼠李糖脂改变铜绿假单胞菌ATCC9027菌体细胞表面疏水性机制中，鼠李糖脂在细胞壁的吸附作用明显优于其诱导细胞外膜脂多糖含量变化的作用，即在改变该菌体细胞表面疏水性的机理方面，鼠李糖脂的吸附作用起到了主导性的作用。
　　接下来考察了生物表面活性剂的增溶作用对石油烃类化合物生物降解效果的改善。在该研究中，我们采用不同浓度鼠李糖脂作用下形成的完全增溶态和包含单独相的正十六烷培养基。结果显示，相同鼠李糖脂浓度作用下，菌体对完全增溶态的正十六烷生物降解效果明显优于有正十六烷单独相存在时;而当鼠李糖脂浓度为5CMC时，无论是完全增溶态还是有单独相正十六烷存在，正十六烷的降解都快于低浓度(0.5CMC)鼠李糖脂作用。该结果表明高浓度的鼠李糖脂对正十六烷的增溶作用更为明显，可以显著的增大正十六烷在水相溶液中的表观溶解度，从而为微生物对烷烃的摄取提供极为便利的条件。
　　该研究深入的揭示了鼠李糖脂改变石油烃类降解菌细胞表面疏水性的作用机制及其对烷烃类生物降解作用的影响，这一研究是对鼠李糖脂广泛应用于石油烃类有机污染物的生物降解领域的有益探索，对于目前被污染的土壤、水体等环境的原位修复具有十分重要的实用价值。

目录

声明

摘要

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 疏水性有机污染物

1．1．1 石油烃类有机污染物的概述

1．1．2 可降解石油烃类有机污染物的微生物概述

1．1．3 石油烃类污染物的微生物修复技术

1．2 细菌的表面结构与性质

1．2．1 革兰氏阴性菌的表面结构

1．2．2 菌体的细胞表面疏水性

1．3 生物表面活性剂概述

1．3．1 种类及结构

1．3．2 生物表面活性剂的产生菌

1．3．3 物化性能及应用

1．4 生物表面活性剂在石油烃类生物降解中可能的作用机理

1．4．1 生物表面活性剂对疏水性有机污染物的增溶作用

1．4．2 生物表面活性剂对生物降解菌表面性质的影响

1．5 本研究的目的和意义

第2章 鼠李糖脂的纯化与表征

2．1 引言

2．2 实验材料、设备与方法

2．2．1 实验材料与试剂

2．2．2 实验仪器与设备

2．2．3 实验方法和过程

2．3 实验结果与分析

2．3．1 鼠李糖脂的提纯与薄层色谱鉴定

2．3．2 鼠李糖脂的HPLC-MS鉴定

2．4 小结

第3章 鼠李糖脂改变铜绿假单胞菌ATCC 9027菌体表面疏水性的作用机制

3．1 引言

3．2 实验材料、设备与方法

3．2．1 实验材料与试剂

3．2．2 实验仪器与设备

3．2．3 实验方法和过程

3．3 实验结果与分析

3．3．1 标准曲线的制定

3．3．2 铜绿假单胞菌ATCC 9027的生长指标测定

3．3．3 鼠李糖脂对改变菌体外膜脂多糖含量而影响细胞表面疏水性的微弱作用

3．3．4 鼠李糖脂在菌体表面的吸附作用对细胞表面疏水性的影响

3．4 小结

第4章 鼠李糖脂对不同形态正十六烷生物降解的影响

4．1 引言

4．2 实验材料、设备与方法

4．2．1 实验材料与试剂

4．2．2 实验仪器与设备

4．2．3 实验方法

4．3 实验结果与分析

4．3．1 标准曲线的制定

4．3．2 铜绿假单胞菌ATCC 9027不能以鼠李糖脂为碳源生长

4．3．3 鼠李糖脂增溶作用对正十六烷生物降解的影响

4．3．4 鼠李糖脂对石油烃类有机污染物生物降解影响的可能机制

4．4 小结

结论与展望

参考文献

附录A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录

致谢