Pb/Cd胁迫下白腐真菌EPS、SMP的产生特性及EPS对Pb/Cd的去除作用

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白腐真菌菌丝体对重金属有较强的吸附性,其胞外聚合物(EPS)是胞外防御系统中的重要组成部分,目前EPS在去除重金属中的作用尚不完全明确,而溶解性微生物产物(SMP)与EPS都是由微生物产生,主要成分都含有多糖、蛋白质等。因此本论文对重金属胁迫下白腐真菌EPS、SMP的产生特性及EPS对Pb/Cd的去除作用展开研究。本研究采用白腐真菌模式菌种黄孢原毛平革菌进行铅镉的去除实验,从白腐真菌EPS的提取方法优化、Pb/Cd胁迫下EPS和SMP的产生特性,以及EPS对Pb/Cd的去除作用三方面进行研究,具体研究成果如下:(1)第1部分研究了白腐真菌EPS的提取方法优化。通过实验研究了EDTA-2Na法、超声离心法和高速离心法三种方法提取黄孢原毛平革菌EPS的效果,在EDTA-2Na浓度为2%、离心转速为10000 rpm时,蛋白质浓度最大达到18.439 mg/L;在超声作用10 min、12000 rpm条件下提取的EPS溶液中多糖浓度最大,达到613.638 mg/L。(2)第2部分研究了Pb/Cd胁迫下EPS和SMP的产生特性。在含Cd实验组中,较低浓度的Cd对EPS产量的抑制作用明显,较高浓度的Cd对EPS产量的抑制作用较弱;随培养时间增加,SMP中多糖浓度均呈上升趋势。在含Pb实验组中,随培养时间增加,EPS多糖产量整体上呈上升趋势;Pb胁迫下不同时间的EPS中蛋白质产量总体呈降低趋势;在培养的第7 d,重金属胁迫浓度越高,SMP中多糖浓度越高。(3)第3部分研究了EPS对Pb/Cd的去除作用。Cd胁迫浓度越高,单位质量EPS的Cd去除量也相应越高;EPS中Cd去除量与蛋白质含量之间呈负相关,与多糖含量之间呈现正相关;在100 mg/L Cd实验组中,经EPS提取后,菌体表面成分中Cd质量分数从5.14%下降到4.42%。在去除Pb实验组中,不同Pb浓度作用下单位质量EPS的Pb去除量基本相同;EPS中Cd去除量与蛋白质含量之间呈现正相关,与多糖含量之间呈现负相关;400 mg/L Pb实验组的菌体经EPS提取后,其表面成分中Pb质量分数从16.22%下降到2.16%。通过以上研究,首先确定了在后续实验中采用超声离心法提取EPS。黄孢原毛平革菌EPS对Pb/Cd都存在去除作用,且经提取EPS后菌体表面Pb/Cd含量下降,进一步证明了EPS在Cd/Pb去除过程中发挥着一定的作用。EPS中Cd去除量与多糖含量之间呈现正相关,EPS中Pb去除量与蛋白质含量之间呈现正相关,且通过提取EPS后,菌体表面Pb质量分数下降明显,而菌体表面Cd质量分数下降不明显,都说明黄孢原毛平革菌对Pb、Cd的去除机理存在差异,有待进一步完善。
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