壳聚糖交联重组假单胞菌材料制备及对染料的脱色性能

【摘要】细菌表面展示技术是一种蛋白质应用新技术,已在多个生物技术领域显示出应用潜力。利用丁香假单胞菌冰核蛋白(IceNucleationProtein)InaQ作为运载蛋白,本实验室构建了一株表面展示细菌漆酶的重组恶臭假单胞菌(Pseudomonasputida)MB285菌株,已在用于对合成染料的降解脱色作用中显示出较优的性能。为进一步提高该系统对染料的脱色效率、稳定性与实用性,本研究利用壳聚糖为基体材料,通过构建壳聚糖和表面展示漆酶重组假单胞菌细胞的共价交联复合生物材料和优化作用条件,对其用于几种常见合成染料的脱色性能、重复与再生使用性能等进行了研究。通过自行配置壳聚糖珠制备仪元件,组装了一种简便适用的壳聚糖珠制备系统,并成功制备出5种不同粒径的壳聚糖珠(CTS-B)。当控制系统电压为5.3kV的条件下,制备出一种最小粒径(450μm)的壳聚糖珠CTS-B1,其平均比表面积达到1.36×10-6m2/g。以5种制备的CTS-B为载体,分别采用单因子试验和正交试验方法并以复合材料总漆酶酶活和交联的恶臭假单胞菌MB285细胞总数为指标,对戊二醛作用下CTS-B共价交联MB285细胞的固定化作用条件进行了优化研究,结果表明在采用CTS-B1为载体、戊二醛浓度为8%、交联温度20℃和交联时间6h进行壳聚糖交联,并在温度4℃、固定化时间6h和出发菌液OD600为5.0下进行细胞固定化的作用条件下可获得最高的酶活和最多的交联细胞数。扫描电镜观测证实MB285细胞被固定于CTS-B表面；傅立叶红外光谱表征分析进一步证实MB285细胞是通过共价结合方式与CTS-B材料相结合。贮存稳定性试验结果表明,所构建的复合材料具有更高的酶活稳定性,在常温贮存30d后,其漆酶酶活可保持初始酶活性的70.8%,而同等条件下非固定化MB285漆酶酶活仅为54.0%。通过单因子试验,对优化的复合材料(IBCC-B1)对工业合成染料酸性绿25(AG25)和酸性红18(AR18)的降解脱色优化反应条件进行了研究。结果表明,该系统在30min、pH2.5、25℃、2.0gIBCC-B1材料使用量和180rpm的振荡转速条件下对AG25和AR18可分别达到96.2%和95.6%的最高脱色效率；而在相同菌体浓度下,MB285游离菌对AG25和AR18的最高脱色率分别为75.7%和66.8%,表明本研究所制备的IBCC-B1具有比非固定化MB285细胞更优良的脱色效率。采用优化脱色反应条件,对其它合成染料如活性蓝198(RB198)、活性蓝220(RB220)和直接红243(DR243)进行了脱色性能分析,结果表明IBCC-B1对RB198脱色率达到96.3%；对RB220脱色率达到95.7%；对DR243脱色率达到94.3%。用ICBB-B1对染料AG25进行了重复性脱色试验,结果表明该系统经重复使用4次后,对AG25脱色率仍达到84.7%；而经过再生性培养后的复合材料在对染料AG25经过4次脱色后,达到92.8%的脱色率,显示出该复合材料具有良好的重复使用和再生使用性能。
【作者】白志强；
【导师】李林；
【作者基本信息】华中农业大学，发酵工程，2014，硕士
【关键词】复合生物材料；壳聚糖珠；恶臭假单胞菌；共价交联；染料脱色；

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