隨著科技的發(fā)展，人類活動(dòng)越來(lái)越多地向海洋延伸，海洋資源也越來(lái)越被重視。因此，海洋環(huán)境在對(duì)海洋資源的開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中就顯得日益重要，但在實(shí)際的開(kāi)發(fā)過(guò)程中卻存在諸多的污染問(wèn)題，其中，海上泄露的石油對(duì)海洋環(huán)境的危害最大。石油污染發(fā)生后，海水中大部分的油類主要是浮油可以通過(guò)采取一些物理應(yīng)急措施，但殘存在海水中的少量油類很難通過(guò)物理方法進(jìn)行處理。化學(xué)方法相對(duì)較好，但存在二次污染問(wèn)題。生物處理技術(shù)，即利用微生物對(duì)水中的污染物進(jìn)行分解和轉(zhuǎn)化，由于生態(tài)友好、價(jià)格低廉等諸多優(yōu)勢(shì)受到人們的重視。但是，在海洋石油污染微生物修復(fù)過(guò)程中，卻存在著有效菌株流失嚴(yán)重導(dǎo)致修復(fù)效率大幅度下降等問(wèn)題。氣凝膠是一種超輕的多孔性凝膠材料，通常是通過(guò)將含水量較高的凝膠前體物質(zhì)通過(guò)超臨界干燥或冷凍干燥后得到的特殊結(jié)構(gòu)，這一過(guò)程由于水分的快速升華，不會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的破壞。魔芋葡甘聚糖（ KGM） 是由甘露糖和葡萄糖以β －1，4糖苷鍵連接的線性高分子化合物，在其分子的某些糖基側(cè)鏈上，連接有一定數(shù)量的乙酰基團(tuán)，葡萄糖和甘露糖的分子比為1 ︰（ 1. 5 ～ 1. 7） ，相對(duì)分子質(zhì)量可高達(dá)106，粘度高，溶于水，在水中膨脹度大，具有特定的生物活性以及親水性、增稠性、穩(wěn)定性等多種特性。近些年，以天然高分子為原料的氣凝膠發(fā)展迅速，是一種良好的吸附固定化材料，這種材料可以在固定微生物的同時(shí)漂浮于海面，大大提高了對(duì)海洋石油污染的降解效率，而且是一種環(huán)境友好型的可降解材料。筆者采用冷凍干燥技術(shù)，制備出魔芋葡甘聚糖氣凝膠，并對(duì)嗜酸乳桿菌進(jìn)行吸附固定化處理，同時(shí)采用掃描電鏡（ SEM） 對(duì)嗜酸乳桿菌（ Lactobacillus acidophilus） 固定化氣凝膠結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析與表征，并對(duì)其儲(chǔ)存穩(wěn)定性進(jìn)行研究，旨在為利用魔芋葡甘聚糖氣凝膠吸附固定海洋污染降解菌提供依據(jù)。

    1 材料與方法

    1.1 材料魔芋葡甘聚糖（ 云南昭通三艾有機(jī)魔芋發(fā)展有限責(zé)任公司，食品級(jí)） ; 嗜酸乳桿菌酸奶發(fā)酵劑（ 常州益菌加生物科技公司） 。

    1.2 儀器與設(shè)備HH-2 數(shù)顯恒溫水浴鍋（ 江陰市保利科研器械有限公司） ， JB200-S 數(shù)字顯示轉(zhuǎn)速電動(dòng)攪拌機(jī)（ 上海標(biāo)本模型廠） ，ULPHW 實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)（ 西安優(yōu)普儀器設(shè)備有限公司） ，LGJ-125 冷凍干燥機(jī)（ 北京松源華興科技發(fā)展有限公司） ，ZL-80 恒溫恒濕試驗(yàn)箱（ 東莞市正藍(lán)精密儀器有限公司） ，Nova NanoSEM230場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡（ 美國(guó)FEI 公司） 。

    1.3 氣凝膠的制備將1 g 的魔芋葡甘聚糖加入到99 g 超純水中，于30 ℃恒溫水浴鍋中，以350 r·min － 1的攪拌速度攪拌60 min，攪拌后的粘稠狀液體倒入培養(yǎng)皿中，每個(gè)培養(yǎng)皿約50 mL，－18 ℃真空冷凍干燥。

    1.4 嗜酸乳桿菌的吸附固定化研究將嗜酸乳桿菌培養(yǎng)液倒入裝有氣凝膠的培養(yǎng)皿中吸附固定化培養(yǎng)后等待測(cè)試。

    1.5 電子顯微鏡結(jié)構(gòu)表征將制備的嗜酸乳桿菌固定化氣凝膠經(jīng)冷凍干燥后，置于液氮中脆斷，然后固定在帶雙面膠的樣品銅臺(tái)上，斷面朝上，進(jìn)行噴金粉處理后，在掃描電子顯微鏡（ SEM） 下觀察凝膠的微觀結(jié)構(gòu)。測(cè)定條件： 100 倍放大倍率； 最大加速電壓為15 kV。

    1.6 電子顯微鏡結(jié)構(gòu)表征將氣凝膠裝入真空封裝袋中，抽真空，存放在25 ℃條件下28 d，每7 d 測(cè)定1 次氣凝膠的活菌數(shù)，以此來(lái)評(píng)價(jià)固定化氣凝膠的儲(chǔ)藏穩(wěn)定性。凍干菌粉作為對(duì)照組，操作步驟同上。

    2 結(jié)果與分析

    3 討論

    氣凝膠的發(fā)現(xiàn)距今已有80 年的歷史，其無(wú)限的潛力和應(yīng)用價(jià)值不斷地被人類挖掘出來(lái)，其特有的多孔結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了氣凝膠的極高的比表面積和孔隙率和極低的密度，以及多樣的空間三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這樣的結(jié)構(gòu)賦予了氣凝膠特有的隔熱性能、光學(xué)特性、量子尺寸效應(yīng)、表面界面效應(yīng)、介電特性和摻雜吸附性能。本研究在采用冷凍干燥技術(shù)制得魔芋葡甘聚糖氣凝膠，并對(duì)嗜酸乳桿菌進(jìn)行固定化培養(yǎng)。微觀結(jié)構(gòu)掃描圖顯示內(nèi)部有大量相互連接的孔隙結(jié)構(gòu)，分布均勻，孔洞壁厚實(shí)而光滑，且有明顯通道形成，能夠?yàn)橐嫔峁? 道與外界隔絕的保護(hù)屏障，降低了外界不良因素對(duì)益生菌的傷害，提高了貯藏時(shí)間。本研究以嗜酸乳桿菌作為海洋污染降解的代表菌種進(jìn)行研究，期望利用此技術(shù)、理念能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)其他微生物的吸附固定化。

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責(zé)任編輯：王元

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