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巢湖蓝藻藻蓝蛋白提取纯化及微囊藻毒素-LR去除研究

作　者: 袁媛
导　师: 李玉成
学　校: 安徽大学
专　业: 环境科学
关键词: 蓝藻 藻蓝蛋白 微囊藻毒素-LR(MC-LR) 活性炭纤维
分类号: X52
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要


近些年,巢湖蓝藻频发,蓝藻打捞已成为治理蓝藻的重要应急措施,但打捞上岸的蓝藻处置不当会造成二次污染。因此本研究以蓝藻高附加值产品的开发和技术研究为目标,着重对巢湖蓝藻藻蓝蛋白提取纯化进行研究,优化藻蓝蛋白提取纯化工艺,藻蓝蛋白提取伴随着微囊藻毒素的释放,对此本研究采用固定化微生物技术对产生的微囊藻毒素-LR进行生物化学处理。本研究采用“冻融破壁——盐析——双水相萃取——超滤”的工艺流程提取纯化藻蓝蛋白,研究了冻融次数,解冻温度以及蓝藻干物质的量对藻蓝蛋白纯度和得率的影响；研究了硫酸铵饱和度、盐析步骤对藻蓝蛋白纯度和得率的影响；研究了双水相萃取体系、聚乙醇浓度、磷酸钾盐浓度对藻蓝蛋白纯度的影响；以及超滤分子量对藻蓝蛋白纯度的影响。研究结果表明：冻融破壁最佳条件为新鲜藻浆作为原料,冷冻温度为-20℃,解冻温度为20℃,反复冻融2次,蓝藻干物质的量为1.25%,最佳盐析条件为两步盐析,20%和35%硫酸铵饱和度,双水相的最佳条件为,体系pH为6.0时,PEG4000浓度为16%,KHP浓度为12%,30KDa的超滤离心管,最终得到蛋白纯度高达4.8,蛋白得率为2.4%,符合国际公认的荧光试剂级藻蓝蛋白纯度标准(4.0)。蓝藻藻蓝蛋白提取纯化过程中,细胞内的微囊藻毒素也随之释放出来,本研究检测藻蓝蛋白提取纯化各阶段废弃物中以及藻蓝蛋白浓缩液中微囊藻毒素-LR的含量研究其释放规律,结果表明MC-LR主要分布于超滤滤液中,其含量达到总含量的81.2%,而在藻蓝蛋白浓缩液中未检测出MC-LR,所得到的的藻蓝蛋白具有较高的安全性。对固定化微囊藻毒素降解菌去除MC-LR进行了研究,用活性炭纤维对一株微囊藻毒素降解菌株进行了固定化,考察了不同活性炭纤维预处理方法、活性炭纤维用量、pH值、温度以及MC-LR浓度对固定化藻毒素降解菌去除MC-LR的影响。结果表明,固定化藻毒素降解菌去除MC-LR的效率明显高于非固定化藻毒素降解菌。藻毒素降解菌用(1+9)盐酸预处理后的活性炭纤维作为固定化载体,其去除效果最佳。本研究得到MC-LR去除的最适条件为：活性炭纤维用量为10g/L,温度为35℃,pH值为8.0,MC-LR去除率最高达到92.9%。固定化藻毒素降解菌对pH值,温度具有一定的耐受性,能够在pH5～pH9、10℃～35℃范围内有效地去除MC-LR。

全文目录


摘要  3-5
Abstract  5-7
目录  7-10
第一章 绪论  10-24
  1. 研究背景  10-12
    1.1 巢湖富营养化现状  10
    1.2 蓝藻资源化利用  10-12
  2 蓝藻高附加值产品——藻蓝蛋白  12-14
    2.1 藻胆蛋白  12
    2.2 藻蓝蛋白的性质及应用  12-13
    2.3 藻蓝蛋白的分离纯化方法  13-14
  3 微囊藻毒素的产生和危害  14-17
    3.1 微囊藻毒素的结构和性质  14-15
    3.2 微囊藻毒素的毒性与危害  15-16
    3.3 微囊藻毒素的检测  16-17
  4 微囊藻毒素的去除方法  17-20
    4.1 物理方法  17-18
    4.2 化学方法  18-19
    4.3 生物方法  19-20
  5 固定化微生物技术  20-22
    5.1 固定化微生物技术及应用  20-21
    5.2 活性炭纤维  21
    5.3 生物活性炭技术  21-22
  6 研究内容及意义  22-24
    6.1 研究内容  22-23
    6.2 研究意义  23-24
第二章 巢湖蓝藻藻蓝蛋白的分离纯化  24-39
  1 实验材料及仪器  24
    1.1 实验材料  24
    1.2 实验仪器  24
  2 分析测定方法  24-25
  3 实验方法与步骤  25-29
    3.1 反复冻融破壁  25-26
    3.2 硫酸铵盐析沉淀粗蛋白质  26-27
    3.3 PEG/无机盐双水相体系分离  27-28
    3.4 超滤纯化藻蓝蛋白  28-29
  4 结果与讨论  29-37
    4.1 反复冻融法破碎条件的选择  29-32
    4.2 硫酸铵盐析沉淀蛋白的条件选择  32-33
    4.3 PEG/磷酸钾盐双水相体系条件的选择  33-36
    4.4 超滤条件的选择  36-37
    4.5 藻蓝蛋白纯化工艺流程的选择  37
  5 本章小结  37-39
第三章 蛋白纯化过程中微囊藻毒素的提取与检测  39-46
  1 材料与仪器  39-40
    1.1 实验材料  39
    1.2 实验仪器  39-40
  2 研究方法  40-41
    2.1 微囊藻毒素的提取方法  40-41
    2.2 MC-LR的检测  41
  3 结果与讨论  41-44
    3.1 MC-LR标准曲线  41-42
    3.2 提取液中MC-LR的测定  42-43
    3.3 藻蓝蛋白提取过程中MC-LR的含量及分布  43-44
  4 本章小结  44-46
第四章 固定化菌株对MC-LR的去除  46-59
  1 实验材料与仪器  46-47
    1.1 实验材料  46
    1.2 主要实验仪器  46-47
    1.3 培养基  47
  2 实验方法  47-50
    2.1 藻毒素降解菌的生长曲线测定  48
    2.2 活性碳纤维的预处理  48
    2.3 藻毒素降解菌的固定化  48
    2.4 扫描电镜前处理  48-49
    2.5 活性碳纤维用量的影响  49
    2.6 pH值的影响  49
    2.7 温度的影响  49
    2.8 MC-LR初始浓度的影响  49-50
  3 实验结果  50-58
    3.1 藻毒素降解菌的生长曲线测定  50
    3.2 活性碳纤维的预处理方法的选择  50-51
    3.3 扫描电镜观察藻毒素降解菌的固定化效果  51-52
    3.4 活性碳纤维用量的影响  52-53
    3.5 pH值的影响  53-55
    3.6 温度的影响  55-56
    3.7 MC-LR初始浓度的影响  56-58
  4 本章小结  58-59
第五章 结论  59-61
参考文献  61-69
致谢  69-70
攻读学位期间取得的学术成果  70

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 环境污染及其防治 > 水体污染及其防治
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