红平红球菌FF产海藻糖脂的特性及其在烃降解中的应用研究

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生物表面活性剂是微生物的次生代谢物。与化学表面活性剂相比,其官能团种类多样,表面活性作用稳定,易生物降解,无毒副作用,在众多场合,尤其是食品和化妆品相关的产品中,可替代化学表面活性剂。海藻糖脂(trehalose lipids)是一类重要的微生物表面活性剂,但目前对其发酵及应用研究较少。本课题组前期分离并鉴定了一株红平红球菌FF,发现其在降解烃污染物时,可在胞外大量分泌海藻糖脂(Treh)。因此,本论文研究了FF菌产Treh的特性,并用红外光谱、飞行时间质谱等分析手段对所产Treh的结构及组成进行解析,同时探讨Treh在FF菌降解烃类有机污染物过程中的影响作用。获得以下成果:(1)FF菌产Treh的最佳碳源是正十六烷和油酸混合(质量比为1:1),氮源为尿素,在该条件下,Treh产量最高可达7.97g/L,碳源转化率为19.92%,所产Treh的临界胶束浓度为85mg/L,乳化指数EI24最高为91.75%。发酵碳源组成不仅会影响FF菌分泌Treh的产量,同时会影响所产Treh的结构组成,以质量比为1:1的正十六烷和油酸复配作为发酵碳源,所产Treh为海藻糖四酯的混合物,以质量比为1:3的正十六烷和麦芽糖复配为发酵碳源,其所产Treh主要是海藻糖三酯和海藻糖四酯的混合物。(2)FF菌能以萘和蒽等芳烃为唯一碳源生长,外加其所产的Treh,可提高FF菌对萘和蒽的代谢效率。Treh投加量为100mg/L时,对FF菌代谢萘、蒽促进作用最为显著,使FF菌最大生长量可分别提高145%和51.86%,6d内萘、蒽的去除率可分别提高23.86%、22.69%,但因α-萘酚毒性大,FF菌几乎不能以其为唯一碳源生长,即使外加Treh,也并没有显著改善其生长。(3)FF菌能处理组分复杂的石化企业的油泥。以Treh预分散油泥,可提高FF菌对500g/L油泥中石油烃的去除率。小试实验中,以500mg/L的Treh预分散油泥时,降解2d,石油烃的去除率为87%,比未预分散提高8.21%;以“木屑+土”配合100mg/L Treh预分散受试油泥,石油烃去除率比未预处理提高了9.6%。中试放大实验中,FF菌对油污泥仍保持良好的处理效果,10d后,石油烃的去除率均高于95%。该结果可为海藻糖脂的发酵及应用提供理论指导。
摘要第3-5页
abstract第5-6页
1 绪论第9-21页
    1.1 红球菌属及其特征第9-11页
        1.1.1 红球菌属简介第9页
        1.1.2 红球菌属的代谢特征第9-11页
    1.2 海藻糖脂类表面活性剂及其生物合成研究现状第11-13页
        1.2.1 糖脂类生物表面活性剂的研究现状第11页
        1.2.2 海藻糖脂的微生物来源第11页
        1.2.3 红球菌产海藻糖脂的特性第11-13页
    1.3 石油烃类污染物污染现状、危害及其生物降解特性第13-16页
        1.3.1 环境中石油烃类污染物的污染现状第13-14页
        1.3.2 环境中石油烃类污染物的危害第14-15页
        1.3.3 环境中石油烃类污染物的生物降解第15-16页
        1.3.4 红平红球菌降解烃类污染物的特性第16页
    1.4 海藻糖脂在石油烃污染物降解中的应用第16-19页
        1.4.1 生物表面活性剂在疏水性有机物生物降解中的应用优势第16-17页
        1.4.2 石油烃污染物生物降解中表面活性剂的作用分析第17页
        1.4.3 海藻糖脂的其他应用第17-18页
        1.4.4 红平红球菌在烃污染净化中的应用优势及其存在问题第18-19页
    1.5 本论文研究目的、意义和内容第19-21页
        1.5.1 研究目的、意义第19页
        1.5.2 研究内容第19-21页
2 碳源对FF菌发酵海藻糖脂产量及结构的影响第21-36页
    2.1 材料与方法第21-25页
        2.1.1 实验材料第21-24页
        2.1.2 实验方法第24-25页
    2.2 结果与讨论第25-34页
        2.2.1 发酵培养基中碳/氮源对红平红球菌FF合成海藻糖脂产量的影响第25-29页
        2.2.2 发酵时间对FF菌合成海藻糖脂产量的影响第29-31页
        2.2.3 优化条件下FF菌所产海藻糖脂性能测定结果第31-33页
        2.2.4 碳源种类对红平红球菌FF合成海藻糖脂特性的影响第33-34页
    2.3 小结第34-36页
3 FF菌所产海藻糖脂对其降解芳烃特性的影响作用第36-51页
    3.1 材料与方法第36-39页
        3.1.1 实验材料第36-37页
        3.1.2 实验方法第37-39页
    3.2 结果与讨论第39-50页
        3.2.1 FF菌以海藻糖脂为唯一碳源的生长结果第39页
        3.2.2 Treh对FF菌代谢芳烃特性的影响第39-48页
        3.2.3 Treh对FF菌代谢含氧芳烃特性的影响第48-50页
    3.3 本章小结第50-51页
4 FF菌所产海藻糖脂对其降解石油烃特性的影响作用第51-63页
    4.1 材料与方法第51-55页
        4.1.1 实验材料第51-52页
        4.1.2 实验方法第52-55页
    4.2 结果与讨论第55-61页
        4.2.1 受试油污泥的含油率及其组分分析第55页
        4.2.2 摇瓶实验条件下预处理方式对FF菌净化油污泥效率的影响第55-58页
        4.2.3 中试实验条件下FF菌净化油污泥的效果第58-61页
    4.3 小结第61-63页
5 结论与建议第63-65页
    5.1 结论第63页
    5.2 建议第63-65页
致谢第65-66页
参考文献第66-75页
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