全 文 ：第 31卷第 3期
2011年 3月
环　境　科　学　学　报
　ActaScientiaeCircumstantiae
Vol.31, No.3
Mar., 2011
基金项目:广东省自然科学基金项目(No.9351064101000001);广东省科技计划项目(No.2007A050100023);广州市环保局科技成果应用示
范项目
SupportedbytheGuangdongProvincialNaturalScienceFoundation(No.9351064101000001), theGuangdongProvincialScienceandTechnology
PlanningProject(No.2007A050100023)andthePilotProjectofScientificAchievementsofGuangzhouEnvironmentalBureau
作者简介:姜萍萍(1986—),女 , E-mail:jumpingpp@ 126.com;＊通讯作者(责任作者), E-mail:chzdang@scut.edu.cn
Biography:JIANGPingping(1986—), female, E-mail:jumpingpp@126.com;＊Correspondingauthor, E-mail:chzdang@scut.edu.cn
姜萍萍 ,党志 ,卢桂宁 ,等.2011.鼠李糖脂对假单胞菌 GP3A降解芘的性能及细胞表面性质的影响 [ J] .环境科学学报 , 31(3):485-491
JiangPP, DangZ, LuGN, etal.2011.Efectsofrhamnolipidonthepyrene-degradingabilityandcelsurfacepropertiesofPseudomonassp.GP3A[ J] .
ActaScientiaeCircumstantiae, 31(3):485-491
鼠李糖脂对假单胞菌 GP3A降解芘的性能及细胞表面
性质的影响
姜萍萍1 ,党志1, 2, ＊ ,卢桂宁 1 ,易筱筠 1, 2 ,杨琛 1, 2 ,郭楚玲1, 2
1.华南理工大学环境科学与工程学院 ,广州 510006
2.工业聚集区污染控制与生态修复教育部重点实验室 ,广州 510006
收稿日期:2010-06-08　　　修回日期:2010-07-07　　　录用日期:2010-07-14
摘要:在实验室可控条件下 ,研究了生物表面活性剂鼠李糖脂对假单胞菌 GP3A生长情况 、降解芘(初始浓度为 15mg·L-1)性能以及降解过程
中菌体表面性质(细胞表面疏水性 、菌体 Zeta电位)的影响.结果表明 ,鼠李糖脂明显促进了 GP3A的生长 ,当鼠李糖脂浓度为 200mg·L-1和
500mg·L-1时 , 72h时菌体的生长量比未加鼠李糖脂的体系分别增加了 5倍和 12倍.同时 ,鼠李糖脂的加入对芘的生物降解的促进作用随着
鼠李糖脂浓度的升高而增大 ,未加鼠李糖脂的体系 144h时芘的平均残留率为 81%,而添加浓度为 50、 200和 500 mg·L-1鼠李糖脂的体系
144h时芘的平均残留率分别下降为 43%、 39%和 33%,降解率较未加鼠李糖脂的体系大幅提高.鼠李糖脂能引起菌体表面疏水性的明显增大 ,
且低浓度鼠李糖脂(50mg·L-1)就能产生明显效果 , 50mg·L-1的鼠李糖脂体系中 72h时细胞表面疏水性为 66%,未加鼠李糖脂体系的细胞
表面疏水性仅为 21.1%, 细胞表面疏水性的增大有利于底物的生物降解.鼠李糖脂可使菌体和含芘培养基的 Zeta电位值的绝对值显著增大 ,
但在鼠李糖脂存在的降解体系中 ,菌体和培养基的 Zeta电位值并无显著改变.
关键词:鼠李糖脂;细胞表面疏水性;Zeta电位;芘;假单胞菌;生物降解
文章编号:0253-2468(2011)03-485-07　　　中图分类号:X172, X131　　　文献标识码:A
Efectsofrhamnolipidon thepyrene-degradingabilityand cel surface
propertiesofPseudomonassp.GP3A
JIANGPingping1 , DANGZhi1, 2, ＊ , LUGuining1 , YIXiaoyun1, 2 , YANGChen1, 2 , GUOChuling1, 2
1.SchoolofEnvironmentalScienceandEngineering, SouthChinaUniversityofTechnology, Guangzhou510006
2.TheKeyLaboratoryofPolutionControlandEcosystemRestorationinIndustryClusters, MinistryofEducation, Guangzhou510006
Received8June2010;　　　receivedinrevisedform 7July2010;　　　accepted14July2010
Abstract:ThisstudyaimedtoinvestigatetheefectsofrhamnolipidonthegrowthofPseudomonassp.GP3A, itspyrene-degradingablity(theinitial
pyreneconcentrationwas15mg·L-1)andthecelsurfacepropertiesincludingcelsurfacehydrophobicityandzetapotentialofthestrainduringthe
degradationproces.TheresultsshowedthatrhamnolipidcouldobviouslypromotethegrowthofGP3A.Comparedwiththecontrolgrownintheabsenceof
rhamnolipid, thebiomassofGP3Aincreased5and12timesin72hin200and500mg·L-1 rhamnolipid, respectively.Inaddition, thedegradationof
pyrenewasacceleratedwithincreasingrhamnolipidandtheaverageresidualrateofpyrenein144hdecreasedto43%, 39%, 33%, respectively, for50,
200and500mg·L-1 ofrhamnolipid.Theeficiencyofpyreneremovalwasenhancedsignificantlyoverthatwithoutrhamnolipid, wheretheresidual
amountofpyrenewasashighas81%.Thecelsurfacehydrophobicitywasenhanceddistinctlybyrhamnolipidevenatthe50mg·L-1 lowconcentration.
ThecelsurfacehydrophobicityofGP3Acultivatedin50mg·L-1 rhamnolipidreached66%in72h, whilethatthecontrolwasonly21.1%.Increased
celsurfacehydrophobicitywasbeneficialtothedegradationofthesubstrate.Theabsolutevaluesofzetapotentialofthebacteriaandtheculturemedium
withpyrenebothincreasedwiththeadditionofrhamnolipid.However, theadditionofrhamnolipidhadlitleefectonthezetapotentialofthedegradation
system.
Keywords:rhamnolipid;celsurfacehydrophobicity;Zetapotential;pyrene;Pseudomonassp.;biodegradation
DOI :10.13671/j.hjkxxb.2011.03.005
环　　境　　科　　学　　学　　报 31卷
1　引言 (Introduction)
芘是含 4个苯环的多环芳烃(PAHs)的代表物 ,
在环境中广泛存在 ,但由于其水溶性和生物可利用
性极低 ,因而在自然界中一般很难降解.研究发现 ,
利用微生物处理低浓度的芘需要很长时间 ,且效果
并不理想(巩宗强等 , 2001;Schneideretal., 1996).
因此 ,如何利用生物表面活性剂来提高疏水性有机
污染物的降解性逐渐成为研究热点 (Garciá-Junco
etal., 2001;Noordmanetal., 2002;Shinetal.,
2004;Avramovaetal., 2008;Zhangetal., 2009;
Gonzinietal., 2010).但目前对于生物表面活性剂
作用机理的研究主要集中在生物表面活性剂所产
生的物理效应 ,如对难溶的疏水性有机物的增溶作
用 ,加强有机相和水相的传质 ,以及提高污染物的
生物可利用性等方面 (Zhangetal., 1997;Barathi
etal., 2001),对于添加了生物表面活性剂的降解体
系中微生物细胞表面性质变化的研究则相对较少.
细胞表面疏水性是菌体表面性质的一个重要方面 ,
研究认为 ,细菌细胞表面疏水性与细菌吸收和降解
疏水性有机物有一定的联系 (赵晴等 , 2005;
Obuekweetal., 2009).另外 ,有关离子型生物表面
活性剂在微生物表面作用可能导致微生物表面电
荷变化 ,进而影响微生物对有机污染物的降解等方
面的研究也鲜见报道.
因此 ,本研究通过添加鼠李糖脂考察生物表面
活性剂对降解菌生长 、细胞表面疏水性 、菌体和培
养基的 Zeta电位变化及疏水性底物降解的影响 ,在
鼠李糖脂强化难溶疏水性污染物生物降解的过程
中 ,从微生物表面性质的变化来探讨生物表面活性
剂与微生物的作用过程及作用机理 ,以期为生物表
面活性剂在生物修复中的应用提供理论支持.
2　材料与方法(Materialsandmethods)
2.1　实验菌株
GP3A属于假单胞菌 (Pseudomonassp.),是本
课题组从长期受石油污染土壤中筛选得到的一株
芘降解菌(陈晓鹏等 , 2008a),在 GenBank序列的登
陆号为 EU233280.
将 GP3A先在含芘的无机盐培养基中培养至对
数生长期(24 h左右),然后取 1 mL含有菌株的无
机盐培养液加入到 50 mL营养肉汤富集培养基中 ,
并于 35℃、150 r·min-1摇瓶中培养 12 ～ 24 h, 8000
r·min-1离心 10 min,弃上清液收集菌体 ,用无菌水
洗涤 3次 ,再用 50 mL无菌水将洗涤后的菌体定容
形成均匀的菌悬液 ,作为每次实验的接种物.
2.2　主要试剂及培养基
试剂:芘 (Pyrene)购自 Sigma公司 , 纯度为
98%;正十六烷为 AR级 ,纯度为 96%;鼠李糖脂是
将购买的鼠李糖脂发酵液经预处理后 ,用酸沉淀冷
冻干燥法提纯得到(马满英等 , 2008),具体处理方
法为:先将鼠李糖脂发酵液在 8000 r·min-1条件下
离心 30min,然后用硫酸铵沉淀和冰盐水(NaCl溶
液)稀释破乳以去除发酵液中的细菌 、蛋白类物质
及残油 ,再将经过上述预处理的上清液酸化(pH<
2),离心收集沉淀 ,将收集到的淡黄色沉淀物冷冻
干燥 ,将此提纯物保存在 -20℃冰箱中;无水硫酸钠
为分析纯 ,在马弗炉中于 450℃灼烧 4 h,放入防潮
箱;正己烷等有机溶剂均为分析纯 ,重蒸后使用;医
用脱脂棉用二氯甲烷抽提 72h,通风橱风干后放入
防潮箱;所有萃取过程用到的玻璃器皿先用重铬酸
钾洗液清洗 ,静置过夜 ,然后依次用自来水 、蒸馏水
冲洗 ,放入烘箱中于 120℃烘干 ,最后用锡纸封口 ,
放置备用.
无机盐基础培养液(MSM)(Taoetal., 2007):
取磷酸盐缓冲液 5.0mL、MgSO4溶液 3.0 mL、CaCl2
溶液 1.0 mL、FeCl3溶液 1.0 mL、微量元素溶液 1.0
mL,蒸馏水定容至 1 L(为了防止产生沉淀 ,先加入
约 800mL蒸馏水 ,再加入各种无机盐溶液).其中 ,
①磷酸盐缓冲液:8.5gKH2PO4 , 21.75gK2HPO4·H2O,
33.4gNa2HPO4·12H2O, 5.0gNH4Cl,蒸馏水 1L;②
MgSO4溶液:22.5 gMgSO4· 7H2 O, 蒸馏水 1L;③
CaCl2溶液:36.4 gCaCl2·2H2O,蒸馏水 1L;④FeCl3
溶液:0.25 gFeCl3·6H2O,蒸馏水 1 L;⑤微量元素溶
液:39.9 mgMnSO4·H2O, 42.8 mgZnSO4·H2O, 34.7
mg(NH4)6Mo7O24·4H2O,蒸馏水 1L.新鲜配置的无
机盐培养基(MSM)自然 pH值为 6.8 ～ 7.0, 121 ℃、
101.33 kPa条件下灭菌 15 ～ 20min.
营养肉汤富集培养基:10g蛋白胨 , 5 g牛肉膏 ,
5 gNaCl, 1 L蒸馏水 ,调 pH为 7.0.
芘无机盐培养液:以正己烷配制 5g·L-1的芘储
备溶液 ,取 0.06 mL芘储备液 ,置于灭菌的 100 mL
三角瓶中 ,待正己烷挥完毕后加入 20 mL经高压蒸
汽灭菌的 MSM,如无特殊说明 ,本实验中芘的初始
浓度均为 15 mg·L-1.
10 mmol·L-1磷酸盐缓冲液 (pH=7.4):NaCl
486
3期 姜萍萍等:鼠李糖脂对假单胞菌 GP3A降解芘的性能及细胞表面性质的影响
8.5 g, 0.2 mol·L-1磷酸盐缓冲液(购自北京鼎国生
物技术有限公司)50mL,蒸馏水定容至 1 L.
2.3　实验方法
2.3.1　细菌生长量的测定方法　由于本文研究对
象是芘 ,它的溶解度很小 ,在实验设计的浓度下主
要为不溶解的悬浮小颗粒和片状晶体 ,因此 , 本实
验采用平板稀释活菌计数法来测定微生物的生物
量 ,为了保证数据的准确性并减少误差 ,每种待测
溶液选用 3个合适的稀释度(分别为 106 、107、108),
每个稀释度作 3个平行 ,选择菌落数在 30 ～ 300之
间的平板进行计数.
2.3.2　细胞表面疏水性的测定　细胞表面疏水性
根据菌细胞与正十六烷之间的黏附作用来测定
(Zhangetal., 1994),具体方法为:离心收集菌体 ,
蒸馏水洗涤两次 ,再悬浮于其中使得菌悬液在 400
nm处的光密度为 1.0左右 ,在直径 10 mm的试管
中依次加入 4mL细胞悬液和 lmL正十六烷 ,盖紧
后涡旋振荡 lmin,室温下放置 30 min,用注射器小
心移取底层水相 ,测量其在 400 nm处的吸光度.应
用公式(1)计算细胞表面的疏水性(A).
A=T0 -TxT0 ×100% (1)
式中 , T0为振荡前细胞悬液在 400 nm处的吸光度;
Tx为振荡后下层水相在 400nm处的吸光度.每个样
品测 3次 ,取其平均值.
2.3.3　Zeta电位的测定　菌体 Zeta电位的测定参
考文献(Abbasnezhadetal., 2008)方法:离心收集在
肉汤中培养到对数生长期的菌体(12 ～ 24h),用 10
mmol·L-1磷酸钾缓冲溶液洗涤 3次 ,重新悬浮于缓
冲液中 ,然后分别添加鼠李糖脂(1000 mg·L-1)使
其终浓度分别为 50、200、500 mg·L-1 ,在 35 ℃、150
r·min-1条件下振荡 2 h,然后超声 10 min,使得菌悬
液均匀 ,用马尔文 nanoZS90测定仪测定 Zeta电
位值.
含芘培养基 Zeta电位的测定:在含芘无机盐培
养基中分别添加鼠李糖脂(1000 mg·L-1)使其终浓
度分别为 50、200、500 mg·L-1 ,于 150 r·min-1下振
荡 2 h,超声 10 min, 保证待测液均匀 , 用马尔文
nanoZS90测定仪测定 Zeta电位值.
降解过程中菌体和培养基 Zeta电位测定:离心
收集菌体 ,用 10 mmol·L-1磷酸钾缓冲溶液洗涤 ,重
悬于缓冲液 ,超声 10 min用于测定菌体 Zeta电位的
变化;离心后的上清液超声 10min,用于测定培养基
Zeta电位的变化.
2.3.4　芘残留率的测定　气相色谱法测定芘的残
留率(陈晓鹏 , 2008b),培养过程中每 24 h定时取样
分别测定生物量和培养基中芘的残留率.对于含鼠
李糖脂的降解体系 ,萃取前先用 2mol·L-1的 HCl将
培养液 pH调至 2.0,水样中芘用等体积正己烷萃
取 , 在 40℃水浴旋转蒸发至约 5 mL后过无水硫酸
钠(大约 3g),用正己烷定容 ,然后用 Agilent6890N
气相色谱仪(FID, HP-5毛细管柱)测定 ,此方法的
回收率为 90% ～ 105%.参数设置:进样口的温度是
280℃,检测器的温度为 300 ℃;程序升温:始温 80
℃,恒温 2min, 15℃·min-1升到 280 ℃,恒温 3min;
载气:N2 2 mL·min-1 , H2 40 mL·min-1 , 空气 400
mL·min-1;不分流进样 ,进样量 1μL.
3　结果(Results)
3.1　不同浓度鼠李糖脂对 GP3A生长和芘生物降
解的影响
图 1　鼠李糖脂对 GP3A生长的影响
Fig.1　EfectofrhamnolipidonthebiomassofGP3A
图 1是不同浓度鼠李糖脂对假单胞菌 GP3A生
长的影响.从图 1可以看出 ,对于未添加鼠李糖脂的
降解体系 ,在培养初期(0 ～ 24h),菌株生长缓慢 ,可
能是微生物对外源异生物质的适应过程 ,即为生长
的延滞期.培养 72 h时 ,微生物生长量达到最大 ,为
6.9×106CFU·mL-1 ,随后进入稳定期和衰亡期.当
加入鼠李糖脂的浓度为 50 mg·L-1时 ,对菌株的生
长有一定的促进作用 ,最大生物量可达到 9.3×106
CFU·mL-1.当体系中鼠李糖脂浓度为 200和 500
mg·L-1时 ,显著加快了菌株的生长速率 ,使菌株快
速进入对数生长期 ,且菌株的生长速率随鼠李糖脂
浓度的增大而增大 ,培养 72 h时的生物量分别为
4.5×107和 9.1 ×107 CFU·mL-1 ,比未加鼠李糖脂
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环　　境　　科　　学　　学　　报 31卷
的体系分别增加了 5倍和 12倍.
鼠李糖脂作为一种生物表面活性剂 ,对微生物
的生长可能会产生影响.一方面 ,鼠李糖脂特定的
两亲分子结构促进了难溶的疏水性有机物向水相
中扩散 ,从而促进了微生物的生长(Zhangetal.,
1995);另一方面 ,鼠李糖脂的添加并不总是对微生
物生长有利 ,因为在中性环境中 ,低浓度的鼠李糖
脂可能与疏水性有机物结合形成带负电的复合物 ,
此复合物与带负电的细胞壁产生静电排斥 ,从而强
烈抑制细胞与疏水性底物的亲和 ,反而抑制了细菌
的生长(钱欣平 , 2002).
图 2是不同浓度鼠李糖脂对菌株 GP3A降解芘
的影响.从图 2可以看出 ,降解体系中加入鼠李糖脂
显著提高了芘的降解率.未加鼠李糖脂时 ,芘的降
解很缓慢 , 144 h时体系中芘的残留率为仍为 81%.
加入鼠李糖脂后 ,一方面可能由于鼠李糖脂对微生
物表面性质的改变 ,使其更容易摄取疏水性难溶降
解底物芘 , 另一方面可能由于鼠李糖脂的增溶作
用 ,这两方面作用使得芘的降解速率有了很大的提
高 , 且这种提高作用在低鼠李 糖脂浓度 (50
mg·L-1)时就能实现 ,同时 ,鼠李糖脂对菌株 GP3A
降解芘的促进作用在 72 h时体现得较为明显.在
144 h时 ,当体系中鼠李糖脂浓度分别为 50、200和
500 mg·L-1时 ,芘的残留率比未加鼠李糖脂的体系
分别减少了 32%、42%和 48%.
图 2　鼠李糖脂对芘生物降解的影响
Fig.2　Efectofrhamnolipidonpyrenedegradation
从图 1和图 2可以看出 , 在高浓度 (200、 500
mg·L-1)鼠李糖脂体系中 , 72 h时菌体的生长量分
别增加了 5倍和 12倍 ,而 72 h时的残留率分别为
39%和 33%,相差并不明显 ,表明菌体生长量的增
加不仅仅是由于作为唯一碳源和能源的芘的增溶
所引起 ,鼠李糖脂本身也可能被微生物摄取利用.陈
晓鹏等(2008b)研究发现 ,外加 500 ～ 1000mg·L-1的
葡萄糖作为碳源会抑制混合菌系 GP3对芘的利用 ,
但此时 GP3的菌密度要比只加芘时高.虽然芘能够
作为 GP3A生长的唯一碳源和能源 ,但芘作为一种
高分子量的多环芳烃 ,其本身对微生物是有毒害作
用的 ,因此 ,在本实验中 ,高浓度的鼠李糖脂一方面
可能使体系中具有增溶作用的胶束态芘聚集成团
而不容易被微生物摄取利用 ,另一方面鼠李糖脂本
身可能被菌体作为优先利用的碳源从而使得目标
降解底物芘的生物降解率没有显著增加.
3.2　不同浓度鼠李糖脂对菌体细胞表面疏水性的
影响
疏水性基质被降解菌摄取的首要步骤是与降
解菌细胞相互接触 ,因此 ,菌体细胞的表面性质对
于疏水底物的摄取就显得十分重要.菌体细胞的疏
水性强 ,就有利于微生物细胞与底物的接触 ,从而
增大微生物细胞与疏水性基质之间的亲和力 ,加快
其降解速率;相反 ,亲水性菌体与疏水性底物之间
的亲和力较差 , 从而可能导致降解率不高 (Nue
etal., 1990).加入生物表面活性剂会导致细胞表面
疏水性发生改变 ,且其对不同降解率的菌群的影响
效果不同(Owsianiaketal., 2009).生物表面活性剂
可以作用于菌体细胞膜外层 ,调节细胞表面的亲水
亲脂性能 ,从而进一步影响微生物与疏水性底物的
作用过程(钟华等 , 2006;任芳谊 , 2008).
图 3是加入不同浓度鼠李糖脂的降解体系中细
胞表面疏水性随培养时间的变化曲线.从图 3可以
看出 ,对于未添加鼠李糖脂的体系 ,菌体细胞表面
疏水性随培养时间的延长而逐渐缓慢增大 ,从开始
培养时的 11.9%增大到 72h时的 21.1%.细胞表面
疏水性的增大可能主要是由于疏水性底物的诱导
作用所致 ,可看作是菌体细胞为适应憎水性环境所
采取的一种自我调节策略 (Whyteetal., 1999),从
而有利于菌体细胞与疏水性底物的接触.对于加入
鼠李糖脂的体系 ,在开始培养 24 h内细胞表面疏水
性就迅速增大 ,并且增加幅度随体系中所加入鼠李
糖脂浓度的增大而增大 ,如添加 50和 500 mg·L-1
鼠李糖脂的体系中 , 24 h时的表面疏水性分别达到
了 38%和 50%,在培养 72 h后 ,细胞表面疏水性达
到最大值 ,分别为 66%和 81%,表明细胞表面疏水
性的增大主要是由体系中所添加的鼠李糖脂引起
488
3期 姜萍萍等:鼠李糖脂对假单胞菌 GP3A降解芘的性能及细胞表面性质的影响
的.疏水性的显著变化可能是由于鼠李糖脂分子在
细胞表面定向排列 ,鼠李糖脂分子的极性端吸附到
弱疏水性的细胞膜表面 ,疏水的脂肪链伸向外界环
境 ,从而使得细胞表面的疏水性有了极大的提高.
菌体细胞表面的疏水性在进入静止期后下降(Al-
Tahhanetal., 2000;Ahimouetal., 2000),可能是由
于附着在菌体表面的鼠李糖脂增溶的有效成分已
经耗尽 ,菌体为寻求新的碳源 ,从而调节自身的表
面疏水性 ,使得吸附在菌体表面且有效成分耗尽的
鼠李糖脂脱附(Rosenbergetal., 2002).
图 3　鼠李糖脂对 GP3A菌体细胞表面疏水性的影响
Fig.3　ThecurveofcelhydrophobicityofGP3Agrowninthe
presenceofrhamnolipid
3.3　不同浓度鼠李糖脂对菌体表面和降解体系
Zeta电位的影响
3.3.1　不同浓度鼠李糖脂对菌体和含芘培养基
Zeta电位的影响　离子型表面活性剂在水溶液中会
发生电离 ,因此 ,离子型表面活性剂作用于菌体可
能会导致菌体表面电荷的改变(Huaetal., 2003;
Baietal., 1997).鼠李糖脂是一种阴离子表面活性
剂 ,用鼠李糖脂来促进难溶疏水性有机物降解的过
程中 ,一方面鼠李糖脂可能会附着在菌体表面导致
菌体表面电荷绝对值增大 ,另一方面鼠李糖脂可能
与有机物基质形成带负电荷的复合物 ,这两方面的
作用可能会导致在鼠李糖脂存在的降解体系中 ,菌
体和疏水性底物的亲和性比未加入鼠李糖脂的体系
要差.图 4是不同浓度鼠李糖脂分别作用于菌体和含
芘培养基而导致的 Zeta电位变化.从图 4中可以明显
看出 ,随着鼠李糖脂浓度的增加 ,菌体表面 Zeta电位
和含芘培养基 Zeta电位的绝对值逐渐增大.菌体和
疏水性有机物可能会由于彼此静电斥力的增大而很
难亲和 ,从而可能影响到有机物的降解效果.
图 4　鼠李糖脂对 GP3A和含芘培养基 Zeta电位的影响
Fig.4　EffectofrhamnolipidonzetapotentialofGP3Aandculture
mediumwithpyrene
图 5　鼠李糖脂对降解体系中 GP3A(a)和含芘培养基(b)的
Zeta电位的影响
Fig.5　EfectofrhamnolipidonzetapotentialofGP3A(a)and
culturemediumwithpyrene(b)duringthedegradation
process
3.3.2　不同芘降解体系中菌体表面和培养基 Zeta
电位的变化　鉴于图 3的实验结果 ,以及加入鼠李
糖脂的降解体系中菌体表面和培养基 Zeta电位的
变化还未见文献报道 ,因此 ,本文在探讨鼠李糖脂
改变菌体表面性质的实验过程中 ,对加入鼠李糖脂
的降解体系中菌体和培养基 Zeta电位的变化进行
了研究.图 5为降解过程中菌体表面和培养基中
489
环　　境　　科　　学　　学　　报 31卷
Zeta电位的变化情况.
从图 5可以看出 ,菌体表面的电荷及含有不同
浓度鼠李糖脂培养基的电荷在降解过程中都没有
明显变化 ,因此 ,由于鼠李糖脂附着在菌体表面 ,以
及与有机基质形成带负电的复合物而导致的菌体
和有机物亲和力下降的现象在本实验过程中并未
发现 ,这与文献(Zhangetal., 2009)的报道一致.本
实验的 Zeta电位没有显著变化 ,可能是由于芘降解
过程中产生的酸性官能团导致培养液 pH值随培养
时间增加而下降(陈晓鹏 , 2008b)所致 ,从而抑制了
阴离子表面活性剂鼠李糖脂的电离(Ishigamietal.,
1987).
4　结论(Conclusions)
1)鼠李糖脂能显著改善菌株 GP3A在芘培养基
中的生长及对芘的降解能力.添加 200和 500
mg·L-1鼠李糖脂的体系中 ,菌体稳定生长期的生物
量比未加鼠李糖脂体系增加了 5倍和 12倍 , 144 h
时芘的残留率分别为 39%和 33%,较未加鼠李糖脂
体系的残留率(81%)大幅下降 ,鼠李糖脂对芘降解
的促进作用明显.
2)鼠李糖脂在降解初期就能够使细胞表面疏
水性显著增大 , 且这种增大作用在低浓度 (50
mg·L-1)时就能实现 ,疏水性的增大有利于微生物
摄取疏水性有机底物 ,从而加速疏水性污染物的生
物降解.
3)鼠李糖脂分别作用于菌体细胞和含芘的培
养基 ,可导致两者 Zeta电位的绝对值明显升高 ,但
对降解过程中菌体和含芘培养基 Zeta电位的研究
却发现在降解过程中这两者 Zeta电位的变化不
明显.
责任作者简介:党志 , 教授 , 博士生导师 , 主要从事污染生态
系统修复理论与技术的研究.E-mail:chzdang@ scut.
edu.cn.
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