聚乙烯醇的生物降解环境

００２ 、 ． ０ ｇ ＮＨ４ ． ｇ Ｍ ｎ Ｏ‘ ． ０ ｇ 以 及 ＮＯ３１ ０ 、 Ｓ ０ ０ ２
生 物 降解 的 诸 多 因 素 ， 以 Ｐ 对 ＶＡ 为 主 要 原 料 ， 备 与 开 发 具 有 不 同使 用 性 能 的 可 生 物 制 降解 材 料 意 义 重 大 ， 其 在 不 同条 件 下 的 生 对 物 降 解性 能 的评 价则 成为 问题 的 关 键 。本 文 研究和建 立了实验室可用 的 Ｐ ＶＡ 的 生 物 降
条件 下 的生 长 曲线和 对 Ｐ ＶＡ 的降解 曲线 。 可知 ， 当环境 ｐ 为 ４ 时 。 Ｖ 降解菌的 Ｈ ～５ Ｐ Ａ
于筛选菌对涉 及 Ｐ ＶＡ 降解 的 一系列酶 的合
成与 分 泌 。
量
重 ２３ 环境中有机物含量对 Ｐ Ａ降解菌生长 Ｖ
ｇ 与降解能 力的影响
图 ３ ｐ 值对 Ｐ Ｈ ＶＡ 降解 苗的 生长 及其 生物 降解 的影 响
不 同 浓 度 的 有 机 物 时 ， ＶＡ 降解 菌 的 生 长 曲 Ｐ 线和对 Ｐ ＶＡ 的 降解 曲线 。
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１９ ９ ９年 第 ｌ ０卷 第 １期
聚 乙烯酵 的 生物 降解环 境
在 ６ ０ ｍ 处 测 定 吸光 度 ， 过 标 准 曲线 换 算 ３ｎ 通 出Ｐ ＶＡ 的浓 度
及建 立的生物 降解环境 对 Ｐ ＶＡ水溶 液和 薄 膜 的 降解 作 用 。
＊ 国家 自然科学 基金 资助 项 目 水溶性高 分子可 生物降 解研究 “
收稿 日期
１ ９— ｏｚ ９ ８ １＋ ５
ｏ
越多 。 当有机物 的含量达 ０ ６ 时 ， ． 菌体的生
长 趋 于 稳 定 。但 是 ， 境 中有 机 物 的含 量 为 环
５ ｌ ０ ｌ ５ ２０
时间 （ ） 天
０ １ 时 ， 解 菌 对 Ｐ ．５ 降 ＶＡ 的 降 解 能 力 达 最 大 值 ； 过 此 值 ， 降解 能 力 大 幅 度 降 低 。当 超 其 有 机物 含 量 为 ０ ７ 时 ， 解 菌 的 降解 能 力 ．５ 降 已低于 环境 中不 含有 机 物 时的 降解 能 力 。此 ２ ５ 降解 环境 的建 立 及 其 效 用 ． 由以上 实验 ， 建 立 Ｐ 可 ＶＡ 的 生 物 降 解 环 境 。该 环 境 包 括 ：） 次驯 化 的 Ｐ １多 ＶＡ 降解
能的微生物”
１２ 培 养 基 ． 无 机培 养 基 （ 于 Ｐ 用 ＶＡ 降 解 菌 的 筛 选
与驯化）
聚 乙 烯 醇 （ ＶＡ） 合 成 高 分 子 中 为 数 Ｐ 是 不 多 的 可 生 物 降 解材 料 之 一 ， 产量 大 、 种 其 品 多， 在代 替 聚 烯 烃 制 备 可 生 物 降 解 材 料 中 占
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１９ 年 第 １ ９９ ９卷 第 １期
图 １为 筛 选 的 Ｐ ＶＡ 降解 菌 Ｓ ＥＭ 照 片 。由照
片可 知 ， 管 采 样 地 点 不 同 ， 降解 菌 具 有 相 尽 但
似 的 棒 状 结 构 。 量 的研 究 表 明 ． 棒 状 结 构 大 里 的微 生 物 多 具 有 降 解 作用 。 将筛 选 盼 菌体 接 种 在含 有 １ Ｐ ｖＡ 的
［ 关键 词］ 聚 乙烯醇
生 物降 解
建 立 能 迅 速 反 馈 高 分 子 材料 降解 的生 物
环 境 是 研 究 与 制 备 可 生 物 降 解材 料 的必 需 条 件 。高 分 子 材 料 的生 物 降解 性 主 要取 决 于 其
１ 实验部 分
１ １ 主 要 原 料 ． Ｐ ｖＡ１ ９ （ 合 度 １ ０ ， 解 度 ９ ％） ７９ 聚 ７０醇 ９ ，
对Ｐ ＶＡ 具 有 很 好 的 降解 作 用 。
ａ
ｂ
圈 ２ 筏Ｐ ＶＡ 降解苗 生物降 解的 Ｐ ＶＡ
２ ２ 环境 ｐ 对 Ｐ Ａ降解菌生长爰降解 作 Ｈ Ｖ 用 的影 响
图 ３是 筛 选 的 Ｐ ＶＡ 降 解 菌 在 不 同 ｐ Ｈ
生长 最 好 ， 境 中 的菌 体 数 最 高 Ｉ 当 ｐ 为 环 而 Ｈ ６ ～８时 ， 降解 能 力 最 强 。 一现京 表 明 ， 其 这 筛 选 菌体对 Ｐ ＶＡ 的 降 解 不 仅 与 其 浓 度 有 关 ， 更 重 要 的是 取 决 于 菌 体 在 不 同 ｐ 环境 中 的 Ｈ 生 理 状 态 。 推 测 ， 境 ｐ 为 ６ ８时 ， 利 可 环 Ｈ ～ 有
０
Ｏ ３
０ ．６
Ｏ ９
Ｌ ．２
１ ５ ．
有机 营养物 （ ） 图 ４ 有机 营养物 对 Ｐ ＶＡ 降解 苗的
２
Ｓ
生 长及 生物 降解性 的影 响
５
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＾ 。 甘 ０ｖ 嵌 粗 ＥＥ 啦 口
由 图 ４可 知 ， 解 环 境 中 有 机 物 的 浓 度 降 对 Ｐ ＶＡ 降 解 菌 的 生 长 影 响 明 显 ， 机 物 的 有 浓 度越 高 ， 解 环 境 中 Ｐ 降 ＶＡ 降 解 菌 的 数 量
Ｐ ＶＡ 浓 度 的 条 件 下 ， 复 进 行 以上 操 作 。将 反
所 筛 选 的 菌体 保 存 在 含 有 ４ 甘 油 的 Ｌ ０ Ｂ培
养基中 ，
ｂ
图 １ 筛选的 Ｐ ＶＡ 降解菌 Ｓ ＥＭ 图片 ａ 来 自纺 织 厂下水道 ： ｂ： 自城 市污水 处理 厂活性 污泥 来
４稀 释
２ 结 果 与 讨 论
２１ Ｐ ． ＶＡ 降解 菌 的 筛选 在 经 常使 用 Ｐ ＶＡ 的 环 境 中 ， 易 筛 选 最 出Ｐ ＶＡ 降 解 菌 。本 研 究 由纺 织 厂 、 织 研 究 纺 所 的 下 水 道 、 城 市 污 水 处 理 厂 活性 污 泥 中 及 采 样 ， 以下 流 程 进 行 Ｐ 按 ＶＡ 降解 菌 的筛 选 ：
解 环 境 ， 要 探 讨 了 环 境 ｐ 有 机 物 浓 度 及 主 Ｈ、
少 量微 量元 素 ， 压 灭 菌 。内含 １ ５ 的琼 脂 高 ．
时 ， 制 成 固态 培 养 基 。 可 ＬＢ培 养 基 （ 于 降 解 菌 培 养 与 增殖 ） 用
每 升 中含 ： 白胨 １ｇ 牛 肉膏 ５ 、 Ｃ 蛋 ０、 ｇ Ｎａ １
接 种 于 无 机 培 养基 中
●播 床 培 养 ３ ５天 ， ７ ，５ ９ ｒｍ［ ～ ３ ＂ ８ ￣ ０／ ｎ Ｃ
划线接种在含 Ｐ ＶＡ 的 固态 培 养 基 上
＋生 化 培 养 葙 中 培 养 ３ ５ ，７ － 天 ３ Ｃ
用无 机 培养 基 洗 涤 菌 体
离 心
收 集 菌 体
对 收 集 菌 体 ， 不 断 提 高 培 养 基 中 的 在
微 生 物 的 生 长需 要 多 种 营 养 物 质 ， 一 除
苎 定量的无机离子外， 碳源与氢源及其两者比
。 例对微生物生长 、 繁殖非 常重 要 ， 也影响其降
解 能力 。 在 Ｐ ＶＡ 为 唯 一 碳 源 条 件 下 筛 选 出来的 Ｐ ＶＡ 降 解 菌 ， 境 中 有 机 物 是 如 何 环 影 响 其 降 解 能 力 的 呢 ？ 图 ４是 环 境 中 存 在 着
四 川维 尼纶 厂 生 产 。
结 构特征 ， 降解环境则是决 定材料 降解快 而
慢 的 主 要 的 外 部 因 素 降解 环 境 涉及 到 降 解 菌 、 度 、 度 、 机 物 浓 度 、 量 元 素 、 Ｈ、 温 湿 无 微 ｐ 静 态 或 动 态 等 ， 中 最 重 要 的是 具 有 降解 性 其
的微生物 。 在 Ｐ ＶＡ 降解菌 为主体 的生物 环境 中 ．Ｈ 对 降解效 率的 影响显 著 。 ｐ 环境 中的有 机物 含
量 在 ０ １ ．５
内时 ， 解菌 的降解 效率 随有机物含 量 的增 加而提 高 ｝ 降 高于此 值 ， 降解 效率 反而 下 其
降。 比Ｐ 对 ＶＡ 降解菌 在相 同生 长条件 下 的降解效率 与生 长 曲线 ． 可发现 ， 降解 苗对 Ｐ ＶＡ 的 降解作 用 主要取 决于 其 生理状 态 ． 而不 是数量 。在所 建立 的生物 降解环 境 中 ， ＶＡ 水溶 液 ２ Ｐ ０天 的 降解达 ４ 以上 ； ＶＡ 薄膜 的 降解为 ｌ 。 ０ Ｐ ９
固态 无 机 培 养 基 上 ， 繁 殖 长 成 菌 落 后 ， 待 用
Ｋ ＋Ｉ Ｉ 。 Ｏ 溶液 浸 泡 ， ＋Ｈ Ｂ ： 得到 图 ２所示 结 果 。 ＋Ｉ＋Ｈ￣Ｏ３ 解 与 Ｐ ＫＩ Ｂ 溶 ＶＡ 反 应 可 生 成 兰 色 ， ２中菌 落周 围 出现 无 色 区 ， 明０菌落 ５ ０ ５ ０ ５ 图 说 ５ ０ 黜 周 围的 Ｐ ＶＡ 已 被 降 解 ， 明 所 筛 选 的 菌 体 表
２ ５
果 表 明 ， 化 过 程 对 增 强 降 解 菌 的 降 解 能 力 驯 有 明显 影 响 。 ５ 经驯 化 的 第 四代 、 五 代 图 是 第
；
一 一 餐朝栅 ｉ 鬟 ｉ皂 蛊
菌体对 Ｐ ＶＡ 的 降 解 曲线 。
第 五代 驯 化 菌 是 在 低 无 机 离 子 、 Ｐ 高 ＶＡ 含 量 ， 它 营 养成 分 浓 度 极 低 的 十分 荷 刻 的 其 环 境 中培 养 出来 的 。 这 种 条 件 下 ， 体 只能 在 菌 靠分解 Ｐ ＶＡ 来 维 持 自身 的 新 陈代 谢 ， 而 因 体 内将 加 速 对 Ｐ ＶＡ 分 解 酶 的 合 成 与 分 泌 。 由 图 ５可 知 ， 五 代 降 解 菌 对 Ｐ 第 ＶＡ 的 降 解 能 力 大 大 高 于 第 四代 。
有 重要 地 位 。 究 Ｐ 研 ＶＡ 的生 物 降解 和影 响
每 升 中 含 ： Ｐ ． ｇ Ｋ２ Ｏｄ ． ｇ ＫＨ２Ｏ４ ５ 、 ＨＰ ５ 、 ０ ０
Ｍ ｇ Ｏ ２ ． ｇ、 ＣＩ ０ ２ Ｎ ａ ． ｇ、 ｅ Ｏｄ Ｓ ２ Ｃａ ２ ． ｇ、 Ｃ１０ ２ Ｆ Ｓ ０
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１９ ９ ９年 第 １ ９卷 第 １ 期
聚 乙烯 醇 的生物 降解环 境
２ ３
２ Ｐ ） ＶＡ 薄 膜 的 生 物 降 解 测 定 ： 用
Ｐ ＴＲＩ Ｓ 法”， 含 有 １ ５ 琼 脂 的 降 Ｅ Ｓ ＤＩ Ｈ 在 ． 解培养基上接种 Ｐ ＶＡ 降 解 菌 ， 将 Ｐ 再 ＶＡ 膜 覆 盖 其 上 ， 期 取 出 ， 重 ， 重 量 损 失 法 表 定 称 以 征Ｐ ＶＡ 膜 的 降解 。 ３ 降解 环 境 中 Ｐ ） ＶＡ 降 解 菌 浓 度 的 测 定 ： 采用 分 光 光 度 计 ， ４ Ｏ ｍ 处 测 定 降解 在 ６ｈ 环 境 的吸光 度 ， 表示 环 境 中 Ｐ 可 ＶＡ 降 解 菌 的 相 对 浓度 。 采 集 样 品
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２ ２
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１９ ９ ９年 第 １ ０卷 第 １ 期
聚 乙 烯 醇 的 生 降 解 环 境
…
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降 解菌 降解 环擅一
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要 ］ 探讨 了 Ｐ ＶＡ 的生 物 降解环 境 研 究发 现 ， 自然 环境 中广 泛存 在 着 可降 解 Ｐ 在 ＶＡ
１ ｇ ｐ ：． ～ ７ ２ 高 压 灭 菌 。 ０ 、Ｈ ７ Ｏ ． ，
１ ３ 测 试 与 表 征 ．
．
驯化 对 Ｐ ＶＡ 降 解 菌 的 降解 性 能 的 影 响 ， 以
１降解环境 中 Ｐ ） ＶＡ 浓 度 的 测 定 ”： 含 对 有 Ｐ ＶＡ 的 降解 液经 离 心 过 滤 ， 去 细 菌 ， 除 用 ＫＩＩ ＨａＯ —。 Ｂ 溶 液 显 色 ， ７ １分 光 光 度 计 一 用 ２