[自然科学]微生物吸附剂
一种提高微生物法制备的过氧化氢酶保存稳定性的方法
一种提高微生物法制备的过氧化氢酶保存稳定性的方法提高微生物法制备的过氧化氢酶保存稳定性是一个重要的研究课题，本文将探讨一种提高过氧化氢酶保存稳定性的方法。
过氧化氢酶是一种重要的酶类，在生物和工业上具有广泛的应用。
然而，过氧化氢酶易受到温度、酸碱度、金属离子、氧化物等环境因素的影响，容易失去酶活性，限制其应用。
因此，提高过氧化氢酶的保存稳定性对于充分发挥其酶活性具有重要意义。
一种可行的方法是使用吸附剂对过氧化氢酶进行固定，以提高其热稳定性和抗酸碱性。
具体的实施步骤如下：第一步：选择适合的吸附剂。
在选择吸附剂时，应考虑吸附剂与酶的相互作用力强度，以及吸附剂本身对酶活性的影响。
常用的吸附剂有聚乙烯醇（PVA）、聚乙烯醇-b-聚丙烯醇共聚物（PVA-b-PAA）等。
实验中可以通过与不同吸附剂接触，并测定吸附剂对酶活性的影响，选择适合的吸附剂。
第二步：调整吸附剂的浓度。
在吸附剂的选择确定后，需要进一步确定吸附剂的浓度。
实验中可以通过调整吸附剂的浓度，接触一定时间后测定酶的活性，并选择吸附剂浓度对酶活性影响最小的浓度。
第三步：进行酶的吸附固定。
将酶与吸附剂接触一定时间，使酶分子与吸附剂表面相互作用，发生吸附。
可以通过静态吸附或者动态吸附的方式进行实验。
实验中可以控制吸附剂与酶的接触时间，以及温度、酸碱度等条件，以达到最佳吸附效果。
第四步：测定吸附剂固定过氧化氢酶的性质。
通过测定吸附剂固定过氧化氢酶的性质，如稳定性、热稳定性、抗酸碱性等，评估吸附剂对过氧化氢酶的影响。
可以通过测定酶活性、酶动力学参数、催化效率等指标进行评价。
第五步：优化吸附剂固定过程条件。
可以通过改变吸附剂的浓度、吸附剂与酶的接触时间、温度、酸碱度等条件，进一步优化吸附剂固定过程的条件，以提高过氧化氢酶的保存稳定性。
总结：通过使用吸附剂对过氧化氢酶进行固定，可以提高酶的保存稳定性，保护酶的活性，从而增加其在生物和工业上的应用。
本文介绍的方法可以为进一步的研究提供参考，为提高过氧化氢酶保存稳定性提供一种新的思路。
生物吸附
铬
是生物必需元素，也是有毒污染元素。铬的污 染来源主要是主要是采矿场、选矿厂、电镀、冶炼、 制革,印染、制药等工业废水与烟尘污染。 六价铬的毒性最大，三价次之，二价毒性最小。 铬的化合物常以溶液、粉尘或蒸汽的形式污染环境， 危害人体健康，可通过消化道、呼吸道、皮肤和粘膜 侵入人体。铬对人体的毒害为全身性的，对皮肤粘膜 的刺激作用，引起皮炎、湿疹，气管炎和鼻炎，引起 变态反应并有致癌作用，如六价铬化合物可以诱发肺 癌和鼻咽癌，对人的致死量为5克。
无机微沉淀
是金属在细胞壁上或细胞内形成无机沉淀 的过程。
废水中重金属来源 汞
全球每年消耗量约10000吨，一半用于漂 白纸浆的氯气的生产，一半用于电池和开关齿 轮的生产。世界卫生组织报告每日摄入量为 0.3mg如为甲基汞，应小于0.2mg。 汞进入人体变为有机汞，影响神经系统损害。
汞中毒历史事件
生物吸附剂与重金属去除
生物吸附剂 利用微生物对重金属的吸附作用，以微生物 材料（细胞或细胞的成分）为主要成分用于吸 附转移重金属的产品称为生物吸附剂。
生物吸附机理
生物吸附的机理主要有 络合 螯合 离子交换 转化 吸收 无机微沉 淀 金属的生物吸附是许多作用共同起作用的。 对枯草芽孢杆菌，根霉的吸附作用研究比较广 泛。
生物吸附剂与菌的特异性、与pH等相关。
金的生物吸附
使用装有硅胶固定的海藻细胞柱，使用 pH1.5的四氯金酸溶液上柱，然后用盐酸洗脱， 可以重复50次而没有柱操作的损失。 可以使用这种方法从海水中吸附金，柱用 硫脲洗脱。
铀的生物吸附
海藻生物吸附剂可用于从各种水中吸附 铀。发现碳酸根离子存在强烈抑制C.vulgaris 铀的吸附。
1950年代日本九州水俣市及其附近地区，氮肥厂排出的含汞废 水污染海水，汞受水底微生物作用而转化为甲基汞。水俣湾附近 渔村陆续出现神经系统疾病患者，1956年报道的首批病人，主 要症状为肢端麻木、感觉障碍、视野缩小。以后在患者中陆续发 现上肢震颤、共济失调、发音困难、视力和听力障碍、智力低下、 精神失常等临床所见。经过调查证实该病是长期食用被甲基汞污 染的鱼类和贝类所致的甲基汞中毒，并定名为水俣病。据报道70 年代日本正式确定为水俣病的病人达784名，有103名已死亡， 另外尚有约3000名属可疑病人。甲基汞可通过胎盘进入胎儿体 内致先天性水俣病。也可通过母乳进入婴儿体内。
微生物对重金属的吸附作用
微生物对重金属的吸附作用时间:2010-09-0314:55作者:普惠除尘设备微生物的吸附作用是指利用某些微生物本身的化学成分和结构特性来吸附废水中的重金属离子.微生物对重金属的吸附作用微生物的吸附作用是指利用某些微生物本身的化学成分和结构特性来吸附废水中的重金属离子，通过固液两相分离达到去除废水中的重金属离子的目的。
生物吸附剂为自然界中丰富的生物资源，如藻类、地衣、真菌和细菌等。
微生物结构的复杂性以及同一微生物和不同金属间亲和力的差别决定了微生物吸附金属的机理非常复杂，至今尚未得到统一认识。
根据被吸附重金属离子在微生物细胞中的分布，一般将微生物对金属离子的吸附分为胞外吸附、细胞表面吸附和胞内吸附。
1.1.1胞外吸附一些微生物可以分泌多聚糖，糖蛋白，脂多糖，可溶性氨基酸等胞外聚合物质(extracellularpolymericsubstances，EPS)，EPS具有络合或沉淀金属离子作用。
如蓝细菌能分泌多糖等胞外聚合物，一些白腐真菌可以分泌柠檬酸(金属螯合剂)或草酸(与金属形成草酸盐沉淀)。
Suh等研究发现，当茁芽短梗霉(Aureobasidiumpullulans)分泌EPS时，Pb2便积累于整个细胞的表面，且随着细胞的存活时间增长，EPS的分泌量增多，积累于细胞表面的Pb2水平就越高，从最初的56.9上升到215.6mg/g(干重);当把细胞分泌的EPS提取出来后，Pb2便会渗透到细胞内，但Pb2的积累量显著减少(最高量仅为35.8mg/g干重)。
1.1.2细胞表面吸附细胞表面吸附是指金属离子通过与细胞表面，特别是细胞壁组分(蛋白质、多糖、脂类等)中的化学基团(如羧基、羟基、磷酰基、酰胺基、硫酸脂基、氨基、巯基等)的相互作用，吸附到细胞表面。
如将酵母细胞壁上氨基，羧基，羟基等化学基团进行封闭，则会减少其对Cu2的吸收量，表明这些基团在结合Cu2方面具有重要的作用，这也间接证明了细胞壁上蛋白质和糖类在生物吸附中的作用。
生物吸附剂及其应用
ｗａ ｔ ｗａ ｅ ｒ ａ ｍ ｅ ｔｆ ｒｐ ｅ ｉ ｕ ｔ ｌｒ ｃ ｖ ｒ ． Ｔｈ ｓ ｒ ｖ ｅ ｒ ｐ ｒ ｓ ｔ ｅ ｒ ｓ ａ ｃ ｃ ｉ ｉｉｓ ａ ｄ ｄ ｖ ｌ — ｓ ｅ ｔ ｒ ｔｅ ｔ ｎ ｏ ｒ ｃｏ ｓ ｍｅ ａ ｅ ｏ ｅ ｙ ｉ ｅ ｉｗ ｅ ｏ ｔ ｈ ｅ ｅ ｒ ｈ ａ ｔｖ ｔｅ ｎ ｅ ｅｏ
活性污 泥 为 吸 附剂 去 除废 水 中 的 Ｐ 。 ｕ 。此后 ，国
内外研 究者 围绕 生物 吸附剂 进行 了广 泛而深 入 的研 究 。早 期 的生物 吸附剂 主要 指微 生物 ，如 原核微 生
生物吸附剂及其在污水处理中的应用
生物吸附剂及其在污水处理中的应用环境污染对人类健康和生态的破坏越来越受到人们的重视。
其中，污水是造成环境污染的主要来源之一。
处理污水是保护环境的重要措施，而生物吸附剂则是一种有效的处理污水的方法之一。
本文将探讨生物吸附剂及其在污水处理中的应用。
一、生物吸附剂的定义生物吸附剂指的是在生物体内或胞外产生的、能够吸附给定的物质的生物体或其分离物。
生物吸附剂可以是细胞、胞外多糖、细胞壁等，具有具体的生物化学组成和特定的空间结构。
生物吸附剂可以吸附对环境不良的物质，如重金属、有机污染物、细菌等，因为它们一般具有高栖息密度、极高的单元表面积和多种各具特殊化学活性官能团的特点。
二、生物吸附剂的种类生物吸附剂可以分为两类：一种是自然生物吸附剂，如藻类、细菌、真菌等；另一种是工程生物吸附剂，如人工培养的微生物、酵母、真菌等。
1、自然生物吸附剂（1）藻类：藻类在鱼缸和水族馆内经常被使用，因为它们有很好的吸附重金属的能力。
（2）细菌：很多细菌都可以吸附和去除重金属和有机物污染物，如铬、铅、镉、汞等。
（3）真菌：真菌有很强的分解能力，可以用于分解有机污染物。
2、工程生物吸附剂（1）人工培养的微生物：通过人工培养和筛选，可以获得一种可以生产出大量高效吸附物质的微生物，例如莱茵衣藻、芽孢杆菌等。
（2）酵母：酵母可以生产多种吸附性化学物质，具有很好的吸附性和生物降解性。
（3）真菌：人工培养的真菌可以生产出大量的多糖物质，具有很好的吸附能力。
三、生物吸附剂在污水处理中的应用生物吸附剂有很好的应用前景，可被用于废水处理、土壤重金属污染修复、食品安全等许多领域。
其中，污水处理是生物吸附剂应用的重要方向。
具体而言，生物吸附剂在污水处理中的应用主要体现在以下几个方面。
1、重金属污染物的去除生物吸附剂可以去除污水中的重金属，如铅、镉、铬、汞等。
生物吸附剂具有高度选择性和特异性，吸附速度快、恢复容易，且可以用于大规模工业污水处理。
2、有机物污染物的去除有机物污染物主要来自于工业生产过程和农业活动。
微生物对环境中重金属的吸附与去除研究
微生物对环境中重金属的吸附与去除研究重金属污染是当前环境问题中的一个重要课题，对生态系统和人类健康造成了严重影响。
而微生物在生态系统中广泛存在，且具有较强的吸附和去除重金属的能力。
本文将重点研究微生物对环境中重金属的吸附与去除，并探讨其机制和应用前景。
一、微生物对重金属的吸附机制微生物对重金属的吸附是通过表面功能基团与重金属离子之间的相互作用实现的。
常见的吸附机制包括吸附剂之间的物理相互作用、静电相互作用、配位作用、离子交换等。
1. 物理相互作用：微生物表面的电荷、溶胀性以及微生物与重金属之间的范德华力等物理性质的差异，导致微生物表面与重金属之间发生物理吸附。
2. 静电相互作用：微生物表面的带电性质与重金属之间的静电相互作用是微生物吸附重金属的重要机制。
不同微生物表面的电荷性质不同，可以吸附不同类型的重金属。
3. 配位作用：微生物表面附着有像羟基、羧基、氨基等含有可配位的官能团，可以与重金属形成配位键，实现重金属的吸附。
4. 离子交换：微生物表面的阳离子可以与重金属离子发生离子交换。
微生物表面的阳离子通过与重金属形成络合物，进而实现重金属的吸附。
二、微生物对重金属的去除机制微生物对重金属的去除主要通过化学和生物两个方面的机制实现。
化学机制包括微生物代谢作用产生的细胞外、细胞内离子、配体和酶等物质与重金属相结合，从而实现重金属的沉淀、还原、氧化等过程。
生物机制则是通过微生物自身对重金属的吸附和吸收，将重金属去除。
1. 微生物代谢产物的作用：微生物在代谢过程中产生的有机酸、胞外封闭物质等可以降低重金属的溶解度，进而促进其沉淀。
2. 活性生物降解：微生物通过酶促反应产生的还原剂，如硫化氢、亚硝酸等，可以将重金属离子还原为较不活跃的形态，从而实现去除。
3. 吸附和富集：微生物对重金属离子具有高度亲和力，可以通过微生物体内的表面及胞内沉积形态，将重金属吸附和富集。
三、微生物吸附与去除重金属的应用前景1. 环境修复：利用微生物对重金属的吸附和去除能力，可以有效地修复受到重金属污染的土壤和水体。
微生物对重金属污染物降解的机制研究与环境治理
微生物对重金属污染物降解的机制研究与环境治理重金属污染是当今环境问题中的一大挑战，对生态系统和人类健康造成了严重威胁。
在环境治理领域中，微生物因其独特的降解机制成为了重金属污染物治理的有效手段。
本文将介绍微生物降解重金属污染物的机制研究，并探讨其在环境治理中的应用。
一、微生物降解重金属污染物的机制研究微生物对重金属污染物的降解机制主要包括吸附、还原、解毒和转化等过程。
1. 吸附：微生物表面的吸附剂能够吸附重金属离子，将其从水体中去除。
这一过程主要发生在微生物的细胞壁上，通过离子交换和配位作用实现重金属离子的吸附。
2. 还原：某些微生物能够通过还原反应将重金属离子还原为金属形式，从而改变其毒性和溶解度。
这一过程通常需要电子供体的提供，微生物通过代谢产生的还原力完成还原反应。
3. 解毒：微生物通过分泌解毒酶降低重金属污染物的毒性。
解毒酶能够与重金属离子结合，形成不可溶的沉淀物，从而减少其对环境和生物的危害。
4. 转化：某些微生物能够将重金属离子转化为无毒或低毒的形式。
例如，一些微生物可以将有机汞转化为无机汞，从而减少其毒性和潜在危害。
二、微生物降解重金属污染物的环境治理应用微生物降解重金属污染物的机制研究，为环境治理提供了重要的参考和应用基础。
下面将介绍微生物在不同环境中的治理应用。
1. 废水处理：微生物菌群能够降解废水中的重金属离子，使其达到排放标准。
通过调节环境条件，如温度、pH值和营养物浓度等，可以提高微生物降解重金属污染物的效率。
2. 土壤修复：微生物在土壤中的活动可以降解土壤中的重金属污染物，从而减轻其对植物生长的抑制作用。
通过添加特定菌剂或改变土壤环境，可以增强微生物对重金属的修复能力。
3. 植物共生：某些微生物与植物根系形成共生关系，促进了植物对重金属污染物的吸收和积累。
这一方式被广泛应用于重金属污染地区的植物修复工程中。
4. 生物矿化：微生物能够将重金属离子转化为可溶性沉积物，从而降低其在环境中的迁移和转化。
【国家自然科学基金】_生物吸附机理_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140802
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科研热词 推荐指数 生物吸附 11 重金属 4 吸附 4 质量分馏 3 镉 2 铅离子 2 电镀废水 2 生物吸附剂 2 生物作用 2 环境生物学 2 环境工程 2 渗滤液 2 有机污染物 2 微生物 2 土壤 2 黑藻 1 预处理 1 面包酵母菌 1 非线性吸附 1 青霉菌(penicilium sp.) 1 镀锌层 1 锌粉 1 锌同位素 1 银 1 铜同位素 1 铁同位素 1 铀 1 钛系生物医用材料 1 金纳米粒子 1 重金属废水 1 配基 1 辣根过氧化物酶 1 超级电容器 1 解吸 1 表面粗糙度 1 表面活性剂 1 表面吸附作用 1 蜡状芽孢杆菌hq-1 1 葡萄糖氧化酶 1 葡萄糖 1 葡聚糖 1 草酸青霉(penicillium oxalicum)1 苯 1 苄嘧磺隆 1 聚甲基丙烯酸环氧丙酯磁微球 1 耐重金属细菌 1 网络模型 1 络铜活性染料 1 细胞黏附 1 细胞学 1 纳 小球藻 官能团 孔径分布 大豆分离蛋白乳浊液 多肽 多氯联苯 多孔陶瓷 多壁碳纳米管 填埋场 地下水修复 地下水 土壤胶体 土壤修复 固定化 四氯乙烯(pce) 噬菌体展示肽库 吸附等温线 吸附机理. 吸附机理 吸附保留行为 反应动力学 化学发光传感器 动电位 动力学 分配作用 分子筛 分子机制 内毒素 内分泌干扰物 免疫传感器 低温环境 亲水组分 亲和 二氧化碳 乳析 中孔碳材料 丝瓜瓤 κ -卡拉胶 sf6 pcr langmuir等温线 fe(oh)3凝胶 cu~(2 ) cuso4·5h2o结晶 cu2+ cd~(2 ) 99mtc标记
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b.真菌：几丁质是许多真菌细胞壁的结构物质, 其它的
葡聚糖,如甘露聚糖等可替代几丁质存在于某些真菌的细 胞壁中,真菌的细胞壁通常含80%～90%的多糖。在重金 属的吸附过程中,起主要作用的是几丁质和葡聚糖。
酿酒厂的废菌体啤酒酵 母,它可以吸附多种重金属离 子和放射性元素,而且水中的 一些常见的离子K+、Na+、 Ca2+、Mg2+及盐度对吸附的 影响很小或不影响。
微生物吸附剂
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放重 大金 一、重金属毒性物质 作属 用会 危通 害 过 重金属与一般耗氧的有机物不同，在水体中 人食 不能为微生物所降解，只能产生各种形态之 类物 健链 间的相互转化以及分散和富集，这个过程称 康的 之为重金属的迁移。 生 物
2018/11/28
2
骨痛病 微量、痕量的重金属即 具有潜在的危险性：震惊 世界的水俣病、骨痛病事 件。闻名世界的日本环境 污染事件：集体发疯事件 （锰 中毒）、水俣病事件 （甲基汞）、痛痛病事件 （镉中毒）
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①细胞壁表面络合
络合作用是金属离子与几个配基以配位键相结合 形成的复杂离子或分子的过程。 当生物体暴露在金属溶液中时,金属离子与细胞壁 里的蛋白质、多糖及脂类中带负电的官能团如氨 基、酰氨基、羧基、羟基、磷酰基和硫酸盐等络 合而形成络合物，其中氮、氧、磷、硫作为配位 原子与金属离子配位络合。
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4
传统的处理方法：
化学沉淀法：如石灰沉 淀法，易造成二次污染 离子交换法：离子交换树 脂价格高 电解法：常用于电镀废水， 不能将金属离子浓度降到很 低 膜分离：成本高
离子交换
选择性低，能耗大，运行 费用高，当水中的重金属浓 度较低时, 去除率不高。
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目前新兴的去除技术———生物吸附
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青 霉
根 霉
对Pb2+和Cd2+ 有很好的回收作用， 还是一种很有前途 的处理核工业的放 射性废水的吸附剂。
曲霉（发辫状）
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酱油曲霉对Pb2+和 Cd2+的吸附率分别 为69.76%和 72.28%,米曲霉为 60.64%、81.34%, 无花果曲霉对铅的 吸附率可达 92.44% 。 20
生物吸附——利用生物体及其衍生物来吸附水 中重金属的过程。 (1)在低浓度下（1～100mg/L）,金属可以被选择 性的去除; (2)节能、处理效率高; (3)操作时的pH值和温度条件范围宽pH=3～9， T=4 ～90℃; (4)易于分离回收重金属;
(5)其原材料来源丰富,吸附剂易再生利用。
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细胞壁在细胞吸附重金属离子的同时,伴随有 其它阳离子被释放。 以海藻酸盐NaAlg为例来说明二价金属离子 (Me2+)与多糖之间的离子交换：
2NaAlg + Me2+ — Me(Alg)2 十 2Na+
然而交换下来的离子总量只占金属离子的总吸 附量的一小部分，说明离子交换并非主要吸附机理。
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a.细菌:革兰氏阳性菌中,细胞壁90%由肽聚糖组成,另一组分
为磷壁酸。磷壁酸是一种酸性多糖;在革兰氏阴性菌中, 除肽 聚糖外还有另一层壁物质脂多糖组成。
细菌与重金属的吸附作用位点是细胞壁上的羧基和氨基 或结构蛋白上的N，P，O等原子。
G+
G-
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蛋白质
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芽孢杆菌属的菌株都 有强大的吸附金属的能力。 用地衣芽孢杆菌吸附Pb2+ 时，45min吸附量可达 224.8mg/g。多粘芽孢杆菌 对铜有潜在的吸附能力,吸 附量可达62.72mg/g。 用死芽孢杆菌制成了 商业用途的球状的生物吸 附剂AMT—BIO CLA IM, 并已获得了专利。
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②离子交换
离子交换是与细胞物质结合的金属离子被另一些结 合能力更强的金属离子代替的过程。有毒的重金 属离子与细胞物质具有很强的结合能力，因此， 离子交换在重金属废水的处理中具有特别重要的 意义。
例如，多糖是褐藻和红藻的结构成分，大多数天 然存在的海藻多糖是以Na+、K+ 、Ca2+ 、Mg2+离 子的盐形式存在。二价金属离子能够与这些多糖 的阳离子发生离子交换。
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③氧化还原
变价金属离子在具有还原能力的生物体上吸附, 有可能发生氧化还原反应,
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④无机微沉淀作用
通常,易水解而形成聚合水解产物的金属离子 在细胞表面易形成无机沉淀物。
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三、生物吸附剂
1.吸附剂的选择：只有与金属结合能力强和选择 性高的生物材料才能应用于实际 （1）种类种类： （2）选择原则：p350 2.生物吸附剂的制备:酸、碱、加热等预处理 3.生物吸附的影响因素
斜生栅藻对UO22+吸附是一个快速而不需要能量的过程, 最大吸附容量达 75mg/g干物质,能够使铀浓度从5.0mg/L降 c.藻类 藻类的细胞壁在多数情况下是由纤维素 至0.05mg/Ｌ, UO22+与Cu2+、Ni2+、Zn2+、Cd2+之间的竞争 形成的网状结构构成 , 含有丰富的多糖 , 多糖带负 也很小。绿微藻在悬浮状态下,活细胞对Cr的最大吸附量为 电,可以通过静电引力与许多金属离子相结合。 12.67 ｍｇ/ｇ干物质,干细胞为13.12mg/ｇ干物质；一些大 型海藻,它们的吸附容量比其它种类生物体高得多,甚至比活 性炭、天然沸石的吸附容量还高,与离子交换树脂相当 。
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2.生物吸附的机理
（1）胞外富集/沉淀
(2)细胞壁表面发生吸附或络合反应
①细胞壁表面络合
②离子交换
③氧转化）：活性生物细 胞对金属的吸附与细胞上某种酶的活性有关；
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胞外富集
Francis发现有些细菌在生长过程中释放出的蛋白 质能使溶液中的Cd2+,Hg2+,Cu2+,Zn2+形成不溶性的 沉淀而被除去。 活性污泥和细菌产生的胞外多糖在金属分离中发 挥作用。尽管这些聚合物主要是中性多糖,但它们 同样也含有如糖醛酸、磷酸盐等可以络合溶解金 属离子的化合物。不同微生物产生的胞外多糖组 成不同,因而不同微生物结合金属的性质也不一样。 微生物生长条件强烈影响胞外聚合物的组成 ,从而 也影响金属的分离。但胞外吸附金属,只有在溶液 金属浓度低时才行。
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二、生物吸附的原理
1.生物累积与生物吸着
生物累积：微生物活细胞利用生物新陈代谢作用 产生的能量，通过主动运输等方式，把金属离子 输送到细胞内部。
生物吸着：不包括生物的新陈代谢和主动运输过 程，而是通过离子交换、络合、协同、螯合、物 理吸附、沉淀等方式去除溶液中的金属。
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