γ-聚谷氨酸明膠膜對重金屬離子吸附特性研究

摘要：利用蠟狀芽孢桿菌（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｃｅｒｅｕｓ）液體發酵制備γ－聚谷氨酸（Ｐｏｌｙ－γ－ｇｌｕｔａｍｉｃ ａｃｉｄ，γ－ＰＧＡ），提取并制得γ－ＰＧＡ溶液；以０．５ ｇ／Ｌ的γ－ＰＧＡ溶液與明膠交聯制成明膠膜，未交聯γ－ＰＧＡ的明膠膜作空白對照，用原子吸收分光光度法檢測金屬離子消耗，研究γ－ＰＧＡ明膠膜對Ｃｕ２＋、Ｃｏ２＋的吸附特性。實驗結果表明，Ｃｕ２＋在ｐＨ為８、２４ ℃、５ ｈ時有最佳吸附量，飽和吸附量為１２．３４ μｇ／ｍＬ；Ｃｏ２＋在ｐＨ ７、２１ ℃、５ ｈ時有最佳吸附量，飽和吸附量為１９．５０ μｇ／ｍＬ；證實了γ－ＰＧＡ與明膠交聯制成的明膠膜具有吸附重金屬（Ｃｕ２＋、Ｃｏ２＋）的能力。

關鍵詞：蠟狀芽孢桿菌（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｃｅｒｅｕｓ）；γ－ＰＧＡ；金屬離子；明膠膜；吸附特性

中圖分類號：Ｘ５９２；Ｑ９３９．９９ 文獻標識碼：Ａ 文章編號：0439－８114（２０11）19－3956-04

Study on the Adsorption Characteristic of Metal Ions on Gelatin Membrane

Cross-linked Poly-γ-glutamic Acid

ＷＡＮＧ Ｈｏｎｇ－ｂｉｎ１，２，ＣＨＥＮＧ Ｍｉｎｇ３，ＳＨＥＮＧ Ｊｕ２，ＹＡＮＧ Ｙａｎ－ｙａｎ２，ＬＩ Ｓｈｉ－ｈｕ２，ＹＡＮ Ｂｉｎ－ｌｕｎ２

（１． Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Eｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Sｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Sｐａｔｉａｌ Iｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ， Ｃｈｉｎａ Uｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Mｉｎｉｎｇ ａｎｄ Tｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｘｕｚｈｏｕ ２２１１１６， Ｊｉａｎｇｓｕ， Ｃｈｉｎａ；

２． Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍａｒｉｎｅ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｈｕａｉhａｉ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｌｉａｎｙｕｎｇａｎｇ ２２２００５， Ｊｉａｎｇｓｕ， Ｃｈｉｎａ；

３． Ｌｉａｎｙｕｎｇａｎｇ Rｏｎｇｓｈｅｎｇ Bｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．， Ｌｉａｎｙｕｎｇａｎｇ ２２２００５， Ｊｉａｎｇｓｕ， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Pｏｌｙ－γ－ｇｌｕｔａｍｉｃ ａｃｉｄ （γ－ＰＧＡ） ｗａｓ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｌｉｑｕｉｄ ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｃｅｒｅｕｓ． Ｔｈｅ ｃｒｏｓｓ－ｌｉｎｋｅｄ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｗａｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｃｒｏｓｓｌｉｎｋｉｎｇ γ－ＰＧＡ（０．５ ｇ／Ｌ） ｗｉｔｈ ｇｅｌａｔｉｎ． Ｔｈｅ ｎｏｎ－ｃｒｏｓｓ－ｌｉｎｋｅｄ ｇｅｌａｔｉｎ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｗａｓ ｓｅｒｖｅｄ ａｓ ｃｏｎｔｒｏｌ． Ｔｈｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｃｕ２＋ ａｎｄ Ｃｏ２＋ ｏｎ ｃｒｏｓｓ－ｌｉｎｋｅｄ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ， ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｍｏｖａｌ ｑｕａｎｔｉｔｉｅｓ ｏｆ ｍｅｔａｌ ｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｂｙ ａｔｏｍｉｃ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｒｙ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｌａｒｇｅｓｔ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｉｅｓ ｏｆ Ｃｕ２＋ ｗａｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｕｎｄｅｒ ｐＨ ８ ａｔ ２４ ℃ ｆｏｒ ５ ｈ， ａｎｄ ｔｈｅ ｌａｒｇｅｓｔ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｉｅｓ ｏｆ Ｃｏ２＋ ｗａｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｕｎｄｅｒ ｐＨ ７ ａｔ ２１ ℃ ｆｏｒ ５ ｈ． It was ｐｒｏｖｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｒｏｓｓ－ｌｉｎｋｅｄ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｗｉｔｈ ｃｒｏｓｓｌｉｎｋｅｄ γ－ＰＧＡ ａｎｄ ｇｅｌａｔｉｎ ｗａｓ capable ｆｏｒ ｔｈｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ ｍｅｔａｌ ｉｏｎｓ （Ｃｕ２＋ ａｎｄ Ｃｏ２＋）． Ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ａ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ｒｅｃｙｃｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ｖａｌｕａｂｌｅ ｍｅｔａｌｓ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｃｅｒｅｕｓ； γ－ＰＧＡ； ｍｅｔａｌ ｉｏｎｓ； ｃｒｏｓｓ－ｌｉｎｋｅｄ ｍｅｍｂｒａｎｅ； ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ

γ－聚谷氨酸（Ｐｏｌｙ γ－ｇｌｕｔａｍｉｃ ａｃｉｄ）簡稱γ－ＰＧＡ，γ－ＰＧＡ是一種由微生物大量生物合成的陰離子型多聚氨基酸，是一種谷氨酸的高分子聚合物，對人類和環境無毒無害［１］。由于其分子量特別大并且側鏈上具有游離的羧基，可以與水中的膠體顆粒相吸附，在適宜的條件下，顆粒之間能夠通過產生“架橋”現象形成一種三維的網狀結構而沉降，可以作為一種新型的生物絮凝劑應用于水的純化和加工以及食品和發酵工業的下游處理［２］。同時，γ－ＰＧＡ是一種出色的綠色塑料，它在自然界可迅速降解，不會造成環境污染。因而，篩選合適的能產具有絮凝活性的γ－ＰＧＡ產生菌是當前的研究熱點之一。迄今已經發現了幾種產生菌，主要是芽孢桿菌屬（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）的菌株，包括各種枯草芽孢桿菌（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ）［３］、地衣芽孢桿菌（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｌｉｃｈｅｎｉｆｏｒｍｉｓ）［４］、炭疽芽孢桿菌（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ａｎｔｈｒａｃｉｓ）［５］和納豆芽孢桿菌（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｎａｔｔｏ），但對于蠟狀芽孢桿菌（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｃｅｒｅｕｓ）發酵產生γ－ＰＧＡ及其絮凝特性的研究鮮見報道。

本實驗通過自行篩選獲得了一株產γ－ＰＧＡ的蠟狀芽孢桿菌ＨＹＷＬ－１，對其所產的γ－ＰＧＡ進行了對重金屬離子吸附特性的研究。……