紫外线照射白腐菌对己内酰胺分解及聚酰胺6降解的影响.pdf
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1、第2 9 卷第l 期 2 0 0 8 年1 月 纺织学报 J o u m a lo fT e x t i l E :R e s e a r c h V 0 1 2 9N o 1 J a n 2 0 0 8 文章编号:0 2 5 3 9 7 2 1 ( 2 0 0 8 ) 0 1 0 0 0 9 0 5 紫外线照射白腐茵对己内酰胺分解 及聚酰胺6 降解的影响 张健飞1 2 ,邵改芹3 ( 1 天津工业大学纺织学院,天津3 0 0 1 6 0 ;2 江南大学生态纺织教育部重点实验室,江苏无锡2 1 4 1 2 2 ; 3 南通高等纺织职业技术学院纺染工程系,江苏南通2 2 6 0 0 0 ) 摘要
2、为减少废弃己内酰胺及聚酰胺6 对环境的污染,采用紫外线对白腐菌进行诱变,以提高其对己内酰胺的 生物分解和对聚酰胺6 的生物降解性能。研究结果表明:白腐菌对己内酰胺有较好的生物分解性;紫外线诱变后 白腐菌对己内酰胺的分解性能有很大提高;诱变后的白腐菌对聚酰胺6 薄膜有很明显的刻蚀,降解效果较好;对聚 酰胺6 纤维也有较明显的刻蚀斑痕,从而可实现微生物对己内酰胺的生物分解及对聚酰胺6 的生物降解。 关键词白腐菌;己内酰胺;生物分解;聚酰胺6 ;生物降解 中图分类号:T O3 2 3 4文献标识码:A E f f e c to fu l t r a v i o l e to n 用i 口咒P ,D
3、c 死口P 跆c 庇删s D 印D 砌胁f o rd e c o m p o s i n g c a p r o l a c t a ma n dd e g r a d i n gp o l y a m i d e6 Z H A N G “a n f e i l 一,S H A OG a i q i n 3 ( 1 s c h o o f 矽7 如# 以,诧域nP o 蛳e c h n 缸( ,n 讹”缸y ,孔D 咖“ E c 0 一z 乩甜e ,舾n 括打y 矿E H 妣耐如n ,胁,缈。n 肮i 抛瑙毋, 3 0 0 1 6 0 ,c h i 凇;2 K e yk 6 0 r n o w
4、o ,5 c 拓脱en 以扎c h 加o g y 耽衙,肋咿u2 1 4 1 2 2 ,蕊讹;3 D e p o n M mo ,姚 。以D 弦嘲E 蟛船e r 嘶,m o n g # 如c 口砌n n z 死c 聊蛔c 0 魄e ,咖n g ,施咿“ 2 2 6 0 0 0 ,吼i M ) A b s t r a c tT om i n i m i z et h ee n v i r o n m e n tp 0 1 l u t i o nc a u s e db yt h ew a s t ec a p r o l a c t a ma n dp o l y a m i d e6 , t
5、h e e f k c t so fu l t m v i o l e to n f 冼n 聊r o c o e 抛如,y s o 驴。矗M m( p c ) f o rd e c o m p o s i n gc a p r o l a c t a ma n dd e g r a d i n g p o l y a m i d e6w e r es t u d i e d T h er e s u l t si n d i c a t et h a tP c h a sag o o de f k c tf b rd e c o r n p o s i n gc a p m l a c t a
6、 ma n d w h e nP c hi st r e a t e dw i t hu l t r a v i o l e t ,i t sd e c o m p o s i n ge f b c to ne a p r o l a c t a mi se n h a n c e dg r e a t l ya n di ta l s o h a sd i s t i n c t e t c h i n ge f 亿c t o nt h es u r f a c eo fp o l y a m i d e6m e I l l b m n e S ot h er n i c r o b i a
7、 l d e c o m p o s i n go f c 印r o l a c t a ma n dd e g r a d i n gp 0 1 y a m i d e6b yp c c a nb ee f k c t e d K e yw o r d s f 境船r o c 口以ec 胁弘。甲。矗M m ;c 印m l a c t a m ;d e c o m p o s e ;p o l y a m i d e6 ;b i o d e g r a d a t i o n 聚酰胺6 既是重要的纤维材料,又是用途广泛 的工程塑料,它的广泛应用为人们的日常生活带来 了极大方便,但废弃的聚酰胺6
8、 难于自然降解而大 量堆积,给生活环境带来了严重污染,并直接威胁到 人们的身体健康。己内酰胺作为生产聚酰胺的单 体,其生产量日益提高。但己内酰胺是有毒的化合 物,它主要作用于中枢神经,特别是脑干,可引起脏 器的实质性损害,也可以导致基因突变,进而对染 色体进行破坏n 3 j ,因而有必要采取有效措施,防止 或减少己内酰胺及聚酰胺6 废弃物对环境造成的污 染。生物处理是解决污染最有效的方法之一h7 I , 本文采用紫外线对白腐菌( p c ) 进行诱变,从而提 高其对己内酰胺分解及对聚酰胺6 膜及纤维的生物 降解性能。 1 实验部分 1 1 仪器 I 丑bA 1 1 i a I l c eS e
9、 r i e s 液相色谱仪( H P L C ,美国 科学系统公司) ,K Y K Y 2 8 0 0 电子扫描显微镜( 中科 收稿日期:2 0 0 7 一0 4 一1 1修回日期:2 0 0 7 一0 7 2 6 作者简介:张健飞( 1 9 6 0 一) ,男,教授,博士。主要研究方向为生物技术在纺织领域中的应用。E m a i l :z h a n 舒i a n f e i l 9 6 0 1 2 6 c 咖。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark
10、 1 0 纺织学报 第2 9 卷 院仪器厂) ,L R H 1 5 0 B 生化培养箱( 广东省医疗器械 厂) ,u v 一4 2 0 1 紫外可见分光光度计( 日本岛津) , H z Q c 空气浴振荡器( 哈尔滨东明医疗器械厂) , L G 一2 4 A 医用离心机( 北京医疗器械厂) ,K 0 2 1 8 超声 波清洗器( 昆山超声仪器有限公司) 。 1 2 菌株 黄孢原毛平革菌,又称白腐菌,由天津科技大学 生物实验室提供。 1 3 培养基组成 K 2 H P 0 40 2g L ,K H 2 P 0 41 0g L ,M g S 0 4 。7 H 2 0 0 5g L ,c a c l
11、 :2 H :O0 1g 儿,调节p H 值为6 2 5 。 1 4 聚酰胺6 薄膜的制备方法 将一定量的聚酰胺6 纤维( 或聚酰胺6 的切片) 用甲酸溶解,倾倒少量该溶液至光洁的玻璃板上,用 玻璃棒迅速刮涂为一定厚度的膜,然后将玻璃板浸 没在蒸馏水中,待成膜后将膜与玻璃板分离,取出膜 用蒸馏水浸泡2 4h ,备用。 1 5 紫外线辐射实验方法 采用波长为3 9 0n m ,功率为4 0w 的紫外灯,辐射 距离为1 5c m ,通过控制辐射时问达到控制辐射强度 的目的。具体方法为:在6 个1 5 0m L 锥形瓶中各放 入5 0m L 培养基,己内酰胺质量浓度为2g L ,再分别 转接经紫外线
12、辐射0 、2 、5 、1 0 、2 0 、6 0m i n 的P c 菌 液1m L 。在3 0 ,1 4 0 周期m i n 的空气浴往复式振荡 箱中培养。分别过3 3 、4 5 、5 3 、6 8h 后取样,用H P L c 检测并通过标准曲线求出残液中己内酰胺的含量, 再与初始时加入的质量浓度进行比较,求出己内酰 胺的分解率。 2 实验结果与讨论 2 1 P 幽菌对己内酰胺的生物分解 考察底物浓度、p H 值、温度及培养箱振荡速度 对P c 菌分解己内酰胺的影响,培养的基本条件: 己内酰胺质量浓度为2g L ,p H 值为7 0 ,温度3 0 , 往复振荡速度为1 4 0 周期m i n
13、 。 图l 示出p H 值对P 如菌分解己内酰胺的影响。 可以看出,P 如菌在p H 值为5 5 7 5 时对己内酰胺 的分解率较高,p H 值高于7 5 时分解率显著下降。 微生物属好氧菌,在新陈代谢过程中需要消耗 氧气。振荡速度越大,为微生物提供的氧气越多,微 生物新陈代谢越快,因此振荡速率对己内酰胺的分 解率有显著影响( 见图2 ) ,随振荡速率的增大,P c 矗 图l p H 值对P c 分解己内酰胺的影响 F i g 1 E f f 色c t o fp Ho nd e c o m p o s i n go fc a p r o l a c t & m 享 斟 琏 求 图2 振荡速度对
14、P c 分解己内酰胺的影响 F i g 2 E f k c to fo s c i l l a t i o nm t e so nd e c o m p o s i n go fc a p m l a c t a m 菌对己内酰胺的分解率逐步提高。 温度是影响P c 菌对己内酰胺降解的又一重 要因素( 见图3 ) 。在培养温度低于4 0 时,随着温度 的提高,P 砒菌对己内酰胺的分解率随之增大。由 于在高于4 0 的环境中,大多数微生物生长和繁殖 会受到抑制,因而对高于4 0 的情况本文没有考虑。 誉 褂 琏 隶 图3 温度对P c 危分解己内酰胺的影响 F i g 3 E f f e c t
15、o ft e m p e m t u r eo nd e c o 呻p o s i n go fc a p r o l a c t 枷 随着底物己内酰胺质量浓度的提高,P c 危菌 对己内酰胺的分解率逐渐下降( 见图4 ) ,这是由于 高浓度的己内酰胺对微生物的生长和代谢起到抑制 作用。 2 2 紫外线对P c J l 分解己内酰胺的影响 紫外线是日光中的一部分,强烈的日光能杀菌 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 第l 期张健飞等:紫外线照射白腐菌对
16、己内酰胺分解及聚酰胺6 降解的影响 1 1 图4 底物浓度对P c 分解己内酰胺的影响 F i g4E c to fs u b s t r a t ec o n c e n t a t i o no n d e c o m p o s i n go fc a p m l a c t a m 是由于紫外线辐射能引起D N A 链上2 个邻近的胸 腺嘧啶分子形成胸腺嘧啶二聚体,致使D N A 不能复 制,导致微生物死亡。紫外线辐射的波长范围是 2 0 0 3 9 0n m ,波长为2 6 0n m 左右的紫外线辐射杀菌 力最强。8o ;但经一定剂量紫外线辐射的菌体或孢子 悬浮液,随即暴露于蓝色可见
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