【摘要】：不同碳源條件下聚磷菌胞內(nèi)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化與除磷功能密切相關(guān),研究不同碳源對聚磷菌胞內(nèi)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化的影響及碳源與除磷功能的內(nèi)在聯(lián)系,有助于揭示生物除磷的微觀機(jī)制,具有重要意義。胞內(nèi)物質(zhì)的實(shí)時(shí)檢測是及時(shí)掌握聚磷菌代謝優(yōu)劣的重要途徑,但傳統(tǒng)的胞內(nèi)物質(zhì)的檢測方法較復(fù)雜提取耗時(shí)長且很多試劑對人體傷害較大,污染環(huán)境,光譜法具有無污染,不需對樣品進(jìn)行較復(fù)雜的預(yù)處理、快捷方便,利用光譜法實(shí)現(xiàn)胞內(nèi)物質(zhì)的快速檢測對于及時(shí)分析聚磷菌的代謝具有重要意義。然而,關(guān)于不同碳源對純種聚磷菌胞內(nèi)物質(zhì)轉(zhuǎn)化的影響及其胞內(nèi)物質(zhì)的光譜分析的研究相對較少。該研究利用實(shí)驗(yàn)室篩選的不動桿菌屬聚磷菌,通過改變碳源研究不同碳源(乙酸鈉、丙酸鈉、葡萄糖、乳酸)對聚磷菌胞內(nèi)物質(zhì)轉(zhuǎn)化的影響,并采用三維熒光光譜法、拉曼光譜法實(shí)現(xiàn)對胞內(nèi)物質(zhì)轉(zhuǎn)化的定性和定量分析。主要研究結(jié)果如下:(1)實(shí)驗(yàn)室篩選的不動桿菌屬聚磷菌在4種不同碳源但相同碳濃度的培養(yǎng)基中培養(yǎng),觀察OD_(600)(細(xì)菌細(xì)胞密度測量)的變化。研究結(jié)果表明,不動桿菌屬在以乙酸鈉為碳源的培養(yǎng)基中OD_(600)增長較快,16 h后OD_(600)趨于穩(wěn)定,表明聚磷菌16 h內(nèi)生長較快然后生長較為平穩(wěn);在以葡萄糖為碳源時(shí)16 h內(nèi)OD_(600)增長較為緩慢,之后OD_(600)增長較快,表明聚磷菌16 h前生長較為緩慢后生長較快;在以丙酸鈉、乳酸的培養(yǎng)基中OD_(600)幾乎沒有變化趨于穩(wěn)定狀態(tài),表明聚磷菌幾乎沒有增長。(2)采用傳統(tǒng)的化學(xué)檢測法對不動桿菌屬聚磷菌在乙酸鈉、丙酸鈉、葡萄糖、乳酸4種不同碳源下的常規(guī)指標(biāo)和胞內(nèi)物質(zhì)進(jìn)行分析。常規(guī)指標(biāo)分析結(jié)果表明:在厭氧階段,聚磷菌對COD的吸收率為丙酸鈉葡萄糖乙酸鈉乳酸,正磷酸鹽釋放率為丙酸鈉乙酸鈉葡萄糖乳酸。在好氧階段,聚磷菌在4種碳源下除磷效果為丙酸鈉乙酸鈉葡萄糖乳酸。胞內(nèi)物質(zhì)分析結(jié)果表明,聚磷菌在厭氧階段,在乙酸鈉、丙酸鈉、葡萄糖、乳酸4種碳源中聚-β-羥基丁酸酯(PHB)分別增長97.61%、264.33%、153.16%、117.25%,聚合磷酸鹽(poly-P)分別減少14.28%、15.76%、23.58%、65.53%,糖原分別減少14.97%、17.20%、18.97%、25.56%;在好氧階段,碳源為乙酸鈉、丙酸鈉、葡萄糖、乳酸時(shí)PHB分別減少77.88%、93.54%、91.90%、59.71%。經(jīng)過完整周期后,碳源為乙酸鈉、丙酸鈉、葡萄糖、乳酸時(shí),聚磷菌胞內(nèi)糖原分別增長-1.52%、30.09%、18.56%、2.71%,poly-P分別增長33.90%、60.20%、43.01%、8.10%。(3)采用三維熒光光譜分析及熒光區(qū)域積分法不動桿菌屬在4種不同碳源下不同時(shí)期胞內(nèi)物質(zhì)轉(zhuǎn)化情況。三維熒光圖譜結(jié)果表明:不動桿菌屬聚磷菌在4種不同碳源兩個(gè)不同階段胞內(nèi)物質(zhì)都出現(xiàn)還原型輔酶Ⅰ(NADH)和色氨酸。當(dāng)碳源分別為乙酸鈉、丙酸鈉、葡萄糖、乳酸時(shí),厭氧末端聚磷菌胞內(nèi)NADH峰A的熒光波峰強(qiáng)度分別減弱了16.59、36.64、34.34、14.66,好氧末端聚磷菌胞內(nèi)NADH熒光強(qiáng)度分別增強(qiáng)了37.73、73.88、41.94、16.43。厭氧階段,碳源為葡萄糖時(shí)聚磷菌胞內(nèi)色氨酸熒光強(qiáng)度增強(qiáng),其它碳源中均降低,好氧階段4種碳源中聚磷菌胞內(nèi)色氨酸熒光強(qiáng)度均降低。采用熒光區(qū)域積分法對各區(qū)域光譜強(qiáng)度進(jìn)行積分,結(jié)果表明,熒光區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)體積與各物質(zhì)對應(yīng)的區(qū)域內(nèi)波峰熒光強(qiáng)度變化趨勢相同,熒光強(qiáng)度減弱其對應(yīng)熒光區(qū)域內(nèi)熒光區(qū)域積分標(biāo)準(zhǔn)體積也減小,熒光強(qiáng)度增強(qiáng)其熒光區(qū)域積分標(biāo)準(zhǔn)體積也增大。通過標(biāo)準(zhǔn)樣品NADH濃度與三維熒光強(qiáng)度建立線性關(guān)系y=8.629x+58.061,求得不動桿菌屬聚磷菌在以乙酸鈉、丙酸鈉、葡萄糖、乳酸為碳源時(shí),厭氧階段NADH的濃度分別減少1.92 mmol/L、4.25 mmol/L、3.98 mmol/L、0 mmol/L,在好氧階段NADH的濃度分別增長4.37mmol/L、8.56 mmol/L、4.86 mmol/L、0 mmol/L。(4)采用拉曼光譜法對不動桿菌屬聚磷菌胞內(nèi)物質(zhì)的變化進(jìn)行定性表征。分析結(jié)果表明,拉曼光譜強(qiáng)度較好的表征了4種碳源下不同階段的聚磷菌胞內(nèi)糖原、poly-P、PHB的變化,在乙酸鈉、丙酸鈉、葡萄糖、乳酸4種碳源中,厭氧階段聚磷菌胞內(nèi)糖原拉曼強(qiáng)度分別減弱了3.62、19.13、24.31、2.47,poly-P的拉曼強(qiáng)度分別減弱了21.73、145.22、170.65、15.20,PHB拉曼強(qiáng)度分別增強(qiáng)了52.55、66.07、64.96、24.79。好氧階段聚磷菌胞內(nèi)糖原拉曼強(qiáng)度分別增長了4.02、32.43、48.62、13.56,poly-P拉曼強(qiáng)度分別增長了50.10、257.58、240.17、38.01,PHB拉曼強(qiáng)度分別降低了122.61、141.20、110.64、54.39。(5)采用拉曼光譜法結(jié)合組合間隔偏最小二乘法(siPLS)模型對不動桿菌屬聚磷菌胞內(nèi)物質(zhì)進(jìn)行定量分析。拉曼光譜結(jié)合siPLS模型分別對不動桿菌屬聚磷菌胞內(nèi)物質(zhì)PHB、poly-P、糖原建立定量分析模型。定量分析模型結(jié)果表明,PHB、poly-P、糖原模型預(yù)測相關(guān)系數(shù)r_c分別為0.8685、0.9365、0.8972,預(yù)測均方根誤差(RMSECV)分別為0.3642、0.6979、6.2803,驗(yàn)證相關(guān)系數(shù)r_p分別為0.9364、0.8931、0.9253,驗(yàn)證均方根誤差(RMSEP)分別為0.1306、0.9696、5.8980;PHB的siPLS模型最優(yōu)組合區(qū)間470-555 cm~(-1)、755-840 cm~(-1)、1320-1405cm~(-1)、1745-1830 cm~(-1),poly-P的siPLS模型最優(yōu)組合區(qū)間385-470 cm~(-1)、640-725cm~(-1)、1150-1235 cm~(-1),糖原siPLS模型最優(yōu)區(qū)間413.33-526.67 cm~(-1)、753.33-866.67cm~(-1)、1320-1433.33 cm~(-1)、1886.67-2000 cm~(-1)。該試驗(yàn)研究分析碳源對單一菌屬聚磷菌胞內(nèi)物質(zhì)轉(zhuǎn)化的影響,采用光譜技術(shù)對胞內(nèi)物質(zhì)進(jìn)行快速定性分析,拉曼光譜結(jié)合siPLS模型對胞內(nèi)物質(zhì)PHB、poly-P、糖原定量分析,豐富了碳源對單一菌屬聚磷菌的研究理論,且提供了光譜對胞內(nèi)物質(zhì)快速檢測的技術(shù)依據(jù)。
【圖文】：

1.39%13.89%62.5%20.83%1.39%靜置沉淀出水圖 2-1 A/O 反應(yīng)器每個(gè)周期各時(shí)段運(yùn)行時(shí)長2.2.2 實(shí)驗(yàn)接種微生物與實(shí)驗(yàn)檢測培養(yǎng)基不動桿菌屬篩選：接種污泥取自某污水廠氧化溝，實(shí)驗(yàn)使用配水，在 SBR反應(yīng)器中馴化，經(jīng)過厭氧好氧培養(yǎng)基培養(yǎng)分離純化結(jié)合 BCIP（5-溴-4-氯-3-吲哚基-磷酸鹽）進(jìn)行藍(lán)白斑篩選和異染顆粒和 PHB（聚-β-羥基丁酸）染色及對篩選出來的菌屬進(jìn)行厭氧失磷好氧吸磷實(shí)驗(yàn)獲得聚磷菌，，最后進(jìn)行 16S rDNA 菌屬鑒定為不動桿菌屬聚磷菌。

安徽建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文 第三章20 mmol/L 15 mmol/L Em(nm)xE(nm)400 450 500 55020025030035040045002004006008001000ABEm(nm)xE(nm)400 450 500 55020025030035040045002004006008001000AB4501000A
【學(xué)位授予單位】：安徽建筑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X703;X172

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本文編號：2700731