文献阅读-2012年9月-虞艳云汇总

1、1. Baker MG, Lalonde SV, Konhauser KO, Foght JM. Role of Extracellular Polymeric Substances in the Surface Chemical Reactivity of Hymenobacter aerophilus, a Psychrotolerant Bacterium. Applied and Environmental Microbiology, Jan. 2010, p. 102T09 Abstract: Bacterial surface layers, such as extracellul

2、ar polymeric substances (EPS), are known to play an important role in metal sorption and biomineralization; however, there have been very few studies investigating how environmentally induced changes in EPS production affect the cell susrface chemistry and reactivity. Acid base titrations, cadmium a

3、dsorption assays, and Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) were used to characterize the surface reactivities of Hymenobacter aerophilus cells with intact EPS (WC) or stripped of EPS (SC) and purified EPS alone. Linear programming modeling of titration data showed SC to possess functional

4、 groups corresponding to phosphoryl (pKa6.5), phosphoryl/amine (pKa 7.9), and amine/hydroxyl (pKa9.9). EPS and WC both possess carboxyl groups (pKa5.1 to 5.8) in addition to phosphoryl and amine groups. FT-IR confirmed the presence of polysaccharides and protein in purified EPS that can account for

5、the additional carboxyl groups. An increased ligand density was observed for WC relative to that for SC, leading to an increase in the amount of Cd adsorbed (0.53 to 1.73 mmol/liter per g dry weight and 0.53 to 0.59 mmol/liter per g dry weight, respectively). Overall, the presence of EPS corresponds

6、 to an increase in thenumber and type of functional groups on the surface of H. aerophilus that is reflected by increased metal adsorption relative to that for EPS-free cells. 题目：一种耐寒细菌Hymenobacter aerophilus的EPS在表面化学活性中的作用 细菌的表面层，如胞外聚合物(EPS),在金属吸附和生物矿化上起着重要的作用，然 而很少有研究调查环境引起的EPS的变化如何影响细胞的表面化学和反应变化。

7、酸碱滴定 法, Cd 吸附曲线,傅里叶变换红外光谱( FT-IR ),被用于表征具有完整 EPS 层( WC) 和及剥离EPSM( SC)的Hymenobacter aerophilus以及纯 EPS的细胞表面的化学反应。 滴定的线性规划模型数据表明 SC 具备相应功能团体磷( PK6.5) ,磷 /胺( PK7.9) ,胺 /羟基(PK9.9 )。EPS和 WC都具有羧基不具备磷和胺基(PK5.1至5.8)。红外光谱证 实了额外的羧基的存在是由于纯化的的 EPS 中多糖和蛋白质的存。 WC 相对 SC 配基密 度的增加,导致吸附镉的量增加。总体来说, EPS 的存在增加了 H. aeroph

8、ilus 细胞表面相 文章内容及亮点： 本文主要采用的是一种不常用的细菌， 之前大多数细菌研究的是嗜温菌和嗜热菌， 很少 有研究耐寒菌的，本研究是以耐寒菌 Hymenobacter aerophilus 做为研究对象，实验方案是 设置三组，一组是具有完整 EPS层的细菌 WC，一组是剥离EPS层的细菌 SC，还有一组 是纯的EPS。分析表征方法有酸碱滴定，Cd吸附测定以及傅里叶红外光谱。通过测定分析 以研究EPS对细菌表面活性的影响。 文章材料与方法部分提到 WC、SC以及EPS的提取方法：WC是在2000rpm下离心20min , 用0.01M NaNO 3清洗3次，上清液透析即可。SC是在

9、20W下超声1min ,之后在4C下30000rpm 离心20min ,上清液透析即可。EPS的提取过程：高速离心后上清液通过 0.45微米过滤膜过滤， 过滤后向其中加入3L的98%的冷乙醇，混合后在4 C下沉淀一夜，过滤沉淀后在 37下干燥， 之后溶于蒸馏水中，透析 24小时再冷冻干燥。 酸碱滴定：酸碱滴定法可以测定质子反应官能团的位点密度和pKa值。具体过程为：将 溶液用超纯水进行清洗，清洗过后将10g细胞悬浮液加入到125mL的酸洗锥形瓶中，用0.01M NaNO3定容到30g。用2M HCl将悬浮液酸化至pH为3,滴定,EPS时，将10至20毫克冻干EPS 称重并溶解在0.01M硝酸钠

10、溶液中。在滴定之前需用无细胞和EPS的空白溶液进行滴定。使 用自动滴定仪用0.01M NaOH （使用之前充氮气以去除其中的CO?）调节滴定的范围从pH=2 到pH=11。对这一系统不断的充氮气并在室温下进行磁力搅拌。利用线性规划模型确定位点 密度和 pKa。 Cd吸附测定：使用镉细菌悬浮液，通过调整pH测量镉的吸附。洗涤细胞后，取0.2至 0.3克（湿重）细胞放置在一个酸洗烧杯，烧杯中融有含 2% HNO3的1000 ppm镉溶液，用0.01 M硝酸钠定容至总质量为 100g。用硝酸酸化样品至 pH为2。用磁力搅拌平衡20min后，测定 pH，之后再使用透析膜进行透析。使用NaOH溶液调节p

11、H从2变化到10。用原子吸收分光光 度计测样之前将样品保存在 4 C。 通过酸碱滴定得到的数据可以分析样品中含有哪些官能团以及pKa的值，从数据中可以 得知WC和EPS与SC最大的区别在于SC中不含有羧基。羧基存在于革兰氏阴性菌的LPS和蛋 白质中，而在没有EPS的细菌表面的量很少，说明羧基的来源为EPS,后面的FT-IR也说明了 这一点。并且通WC和EPS的过剩余电荷比SC多可以知道 WC和EPS去质子和吸附质子的能力 也会比SC强。这其实也就证明了 EPS在其中所起到的作用。 文章还是用了两个软件：FITEQL 和MATLAB，通过两种软件的计算和使用进行作图和Cd亲和性常数的计算。最后通

12、过FT-IR 测定纯EPS中可能存在的键，从而推出可能含有的物质。 2. Yongqin Jiao, Patrik D haeseleerB, rian DD, Manesh Shah, Nathan CV, Robert LH, Jillian FB, Michael PT. Identification of Biofilm Matrix-Associated Proteins from an Acid Mine Drainage Microbial Community. Applied and Environmental Microbiology, Aug. 2011, p. 52352

13、37 Abstract: In microbial communities, extracellular polymeric substances (EPS), also called the extracellular matrix, provide the spatial organization and structural stability during biofilm development. One of the major components of EPS is protein, but it is not clear what specific functions thes

14、e proteins contribute to the extracellular matrix or to microbial physiology. To investigate this in biofilms from an extremely acidic environment, we used shotgun proteomics analyses to identify proteins associated with EPS in biofilms at two developmental stages, designated DS1 and DS2. The proteo

15、me composition of the EPS was significantly different from that of the cell fraction, with more than 80% of the cellular proteins underrepresented or undetectable in EPS. In contrast, predicted periplasmic, outer membrane, and extracellular proteins were overrepresented by 3- to 7-fold in EPS. Also,

16、 EPS proteins were more basic by2 pH units on average and about half the length. When categorized by predicted function, proteins involved in motility, defense, cell envelope, and unknown functions were enriched in EPS. Chaperones, such as histone-like DNA binding protein and cold shock protein, wer

17、e overrepresented in EPS. Enzymes, such as protein peptidases, disulfide-isomerases, and those associated with cell wall and polysaccharide metabolism, were also detected. Two of these en zymes, ide ntified as N-acetylhexosam ini dase and cellulase, were con firmed in the EPS fraction by enzymatic a

18、ctivity assays. Compared to the differences between EPS and cellular fractions, the relative differences in the EPS proteomes between DS1 and DS2 were smaller and consistent with expected physiological changes during biofilm development. 题目：酸性矿山废水的微生物群落生物膜基质的相关蛋白的鉴定 在微生物群落，胞外聚合物(EPS),也称为细胞外基质，为生物膜的发

19、展提供了空间 组织和结构的稳定性。EPS的主要成分之一是蛋白质，但目前尚不清楚这些蛋白质对细胞外 基质或微生物生理有什么特定的功能， 为了研究极端酸性环境中的生物膜， 我们使用鸟枪蛋 白质组学分析，在两个发展阶段DS1和DS2阶段鉴定在生物膜EPS以及相关蛋白。EPS中蛋白 质组成随着细胞的比例显著不同，其中 80%以上的细胞蛋白质缺额或在 EPS中检测不到。而 相反，细胞周质，外膜和胞外的蛋白质，比 EPS中超额3 - 7倍。EPS中蛋白质的功能包括运输、防御、细胞膜以及其他功能。在 EPS中存在着很多如DNA结合蛋白、冷休克蛋白一样的 伴侣蛋白。 在其中也发现了如蛋白肽， 二硫键异构酶，

20、与细胞壁多糖代谢相关的酶。 这些酶， 被鉴定为 伕N-乙酰氨基己糖苷酶以及纤维素酶，通过酶活性检测确认其在EPS中的分数比 列。相较于EPS和细胞组分之间的的差异，在DS1和DS2不同发展阶段之间EPS蛋白质组分的 相对差异比较小，符合生物膜发展过程中的预期生理变化之间的差异。 文章内容及亮点： 本研究的目的是为了更好的理解在酸性矿山废水（ AMD ）环境中生长的生物膜的细胞 外基质蛋白的功能。 本篇文章采用了环境蛋白质组学的方法， 鉴定和比较在不同发育阶段两 个生物膜的细胞外基质蛋白。之前的研究中发现了一些细菌EPS中的蛋白质有200多种，这 些蛋白质起着多种作用，如运输、防御等等。实验部分

21、包括细胞膜和蛋白质的准备（EPS采 用离心法）、EPS蛋白质酶活的测定、2D-LC-MS/MS以及蛋白质的鉴定和定量、预测细胞 定位并进行数据库的检索。 文中使用的蛋白质鉴定方法为二维液相色谱 -串联质谱（ two-dimensional liquid chrom atography-tandem mass spectrometry,2D-LC-MS/MS ），文中列出了在 DS1 和DS2生长阶段的 EPS中鉴定出的前二十名的蛋白质。与一维色谱相比，多维色谱能够提供更高的峰容量，更 适合于复杂样品的分离分析。 全二维液相色谱将分离机理不同而又相互独立的两根色谱柱通 过一个切换阀耦联在一起，

22、是一种最常用的多维分离模式。 与传统的一维液相色谱相比， 全 二维液相色谱不仅能够提供更高的峰容量， 而且具有较高的分辨率和分离能力。 随着质谱的 发展和液质联用技术的实现， 全二维液相色谱串联质谱得以实现。 借助于质谱检测的优越性 , 结合二维体系的优势， 全二维液相色谱串联质谱已成为复杂样品分离分析中一种非常有效的 工具。迄今为止， 各种不同分离模式耦联的全二维液相色谱体系已经被应用于蛋白质组学研 究、聚合物的分离分析和生物分子的分析鉴定等领域。 3. Eric S. Taylor, Steven K. Lower. Thickness and Surface Density of Ext

23、racellular Polymers on Acidithiobacillus ferrooxidans. Applied and Environmental Microbiology, Jan. 2008, p. 309-11 s surface Abstract：In vivo force microscopy measurements of Acidithiobacillus ferrooxidans revealed a repulsive force that was due to the presence of extracellular polymers on the bact

24、erium Measured force-distance profiles were fit to steric force theory to estimate the density and 16 16 thickness values of these exopolymers. The polymer densities were 3.4 x 10 to 7.1 x 10 -2 molecules m , and the equilibrium thickness was 29 nm. 题目：嗜酸氧化亚铁硫杆菌胞外聚合物的厚度和表面密度 在活体显微镜下观测到由于嗜酸氧化亚铁硫杆菌胞外聚

25、合物的存在使得嗜酸氧化亚铁 硫杆菌之间呈现出一种排斥力。力 - 距离剖面的测量满足空间位阻力理论并以此来估计这 些胞外聚合物的密度和厚度值。聚合物密度分别为3.4 1016-7.1杓16分子M-2，和平均厚度为 29纳米。 文章内容及亮点： EPS分子量及组成的多变性使得很难测量EPS的厚度及密度，作者使用 AFM去观察失算 氧化亚铁硫杆菌中单个细胞的分子量。 通过观察对比空间位阻理论与空间距离剖面可以得出 EPS的厚度和表面密度。 简单过程：经过4天的培养后，取细胞在10500g下离心并使之沉淀在疏水性的载玻片上， 用异硫氰酸荧光素标记刀豆蛋白A，通过荧光显微镜显示了EPS存在于活的细胞上。

26、在pH为 2时0.1m NaCI中进行AFM试验测定。在测量之前用3:1的H2SO4溶液和过氧化氢溶液的混 合液清洗V型的Si3N4探针。再用蒸馏水重生，在N2流中干燥，测量的数据时用光电二极管 将力转化为距离。根据公式：，使用 MATLAB 拟合后公式为：，通过测量力，根据公式求 的密度和厚度，经过分析计算得出嗜酸氧化亚铁硫杆菌胞外聚合物密度为3.4 1016-7.1 1016 分子M-2，平均厚度为29纳米。 4. T. Gehrke, R. Hallmann, K. Kinzler, W. Sand. The EPS of Acidithiobacillus ferrooxidans -

27、a model for structure-function relationships of attached bacteria and their physiology. Water Science and Technology, 2001, 43 : 159167 Abstact: To dissoIve pyrite or suIphur, Ieaching bacteria Iike AcidithiobaciIIus ferrooxidans attach to these substrata by extraceIIuIar poIymeric substances (speci

28、ficaIIy, IipopoIysaccharides). The primary attachment to pyrite at pH 2 is mediated by exopoIymer-compIexed iron(III) ions in an eIectrostatic interaction with the negativeIy charged pyrite surface. CeIIs grown on suIphur exhibit a different composition of the extraceIIuIar IipopoIysaccharides, name

29、Iy with increased hydrophobic properties, and do not attach to pyrite. Thus, the ceIIs adapt the chemicaI composition of their exopoIymers to the substrate/substratum. It is concIuded that the mechanism of bacteriaI pyrite oxidation is basicaIIy indirect. The actuaI corrosive agents are iron(III) io

30、ns. PreIiminary data indicate that active strains compIex more iron(III) ions in their EPS than Iess active ones. Obviously, the exopolymeric layer comprises a reaction space for the regeneration of these ions by the activity of the iron oxidising bacteria. 题目：嗜酸氧化亚铁硫杆菌的 EPS-附着细胞以及他们生理的结构和功能之间关 系模型

31、浸出细菌如氧化亚铁硫杆菌， 通过附着于这些附着基的胞外聚合物质 （具体地说， 脂多 糖）溶解黄铁矿或含硫矿物。在pH值为2时，附着于黄铁矿主要是通过胞外聚合物络合铁（川） 离子与带负电荷的黄铁矿表面静电相互作用来调节的。 在含硫物质上生长的细胞的外脂多糖 成分表现出了不同的性质，如疏水性能增加， 不吸附于黄铁矿。因此， 细胞通过调整其胞外 聚合物的化学成分以适应基板或基质。由此得出结论细菌氧化黄铁矿的机制基本上是间接 的。实际的腐蚀剂，是铁（III ）离子。数据初步表明，活性菌株的EPS相比不太活跃的菌株 的EPS可以结合更多的铁（III ）离子。显然，胞外聚合物层为铁氧化细菌对这些离子的再生

32、 提供了一个反应空间。 文章内容及亮点： 本文的研究思路是利用不同基质上（黄铁矿、硫化物、Fe）生长的细菌，提取 EPS， 对EPS或菌液以及含EPS的菌液进行冲洗与洗脱，研究其对固体（黄铁矿、硫）的附着、浸 出实验以及细菌在黄铁矿上的吸附位点。研究其对固体的附着是通过计数观察减少的细菌 数，溶液中减少的 EPS则是通过表征葡萄糖的量来显示。吸附位点的研究则是通过SVET来 计算黄铁矿上的吸附位点，并通过 AFM 观察细菌的吸附情况。 结果显示在不同基质上细菌产生的EPS的量不同，在硫化亚铁上产生的 EPS的量很少， 而在黄铁矿上产生的 EPS的量很多。但是两种情况下产生的EPS的组分区别不太

33、。浸出实验 采用去除EPS层的细菌吸附于黄铁矿上，随着加入的Fe3+加入，三天后黄铁矿的氧化开始变 得明显。不加Fe3+与加入Fe3+对黄铁矿的溶出率不同。后者效果更明显。不同基质上生长的 细菌对不同物质的吸附效果不同，如在硫酸亚铁上生长的细菌对黄铁矿的吸附较明显。 从AFM图中可以明显看出细菌吸附与黄铁矿表面。由于细菌会根据基质的不同而产生 组分不同的EPS，所以他们的吸附过程也必然是不同的。通过对数据的讨论作者认为通过不 同途径都可以得出同样的结论即细菌的吸附和浸出的机制都是间接的。 5. Anselm Omoike， Jon Chorover. Adsorption to goethit

34、e of extracellular polymeric substances from Bacillus subtilis. Geochimica et Cosmochimica Acta 2006, 70:827- 838 Abstract: Extracellular polymeric substances (EPS) are heterogeneous biopolymers produced by Gram-negative and Gram-positive bacterial cells. Adsorption of EPS to minerals can alter the

35、substrata physico-chemistry and influence initial bacterial adhesion processes via conditioning film formation, but the effects of solution chemistry on uptake of EPS remain poorly understood. In this study, the adsorption to goethite (a-FeOOH) of EPS isolated from the early stationary growth-phase

36、culture of Bacillus subtilis was investigated as a function of pH and ionic strength (I) in NaCl background electrolyte using batch studies coupled with Fourier transform infrared spectroscopy and size-exclusion high-performance liquid chromatography. Proteins, particularly those of higher molar mas

37、s, and phosphorylated macromolecules were adsorbed preferentially. Increasing solution I (1 - 100 mM NaCI) or pH (3.0- 9.0) resulted in a decrease in the mass of EPS adsorbed. Batch studies and diffuse reflectance infrared Fourier transform spectra are consistent with ligand exchange of EPS phosphat

38、e groups for surface hydroxyls at Fe metal centers. The data indicate that both electrostatic and chemical bonding interactions contribute to selective fractionation of the EPS solution. Proteins and phosphate groups in phosphodiester bridges of nucleic acids likely play an important role in conditi

39、oning film formation at Fe oxide surfaces. 题目：针铁矿对枯草芽抱杆菌EPS的吸附 胞外聚合物(EPS)的物质是由革兰氏阴性菌和革兰氏阳性细菌细胞产生的异构生物大 分子。通过调节膜的形成，吸附于矿物质的EPS可以改变附着基物理、化学性质并影响初始 细菌粘附过程，但在吸附EPS过程中溶液化学性质仍然知之甚少。本实验取在平稳阶段生长 的枯草芽抱杆菌EPS，在不同pH值和不同NacI离子强度下并结合傅里叶变换红外光谱和高效 凝胶过滤层析研究其对针铁矿的吸附过程。 蛋白质尤其是那些高摩尔质量和磷酸化大分子优 先被吸附。随着NacI浓度和pH值的增加，会导致EP

40、S吸附的量减少。多批次实验研究和漫反 射傅里叶变换红外光谱显示了铁金属中心上表面羟基与EPS磷酸基团配体交换一致性。数据 表明，静电和化学键相互作用促进的EPS溶液的选择性分离。核酸磷酸桥梁上蛋白质和磷酸 基团调节可能在氧化铁表面膜的形成上发挥了重要作用。 文章内容及亮点： 本文是研究从枯草芽抱杆菌中提取的EPS,在pH和不同离子浓度下使用研究其对针铁 石的吸附情况。EPS的提取使用的是离心法。 在不同pH条件下进行吸附实验以及在不同离子 浓度下（NaCI浓度）EPS对针铁矿进行吸附等温实验。吸附实验的数据符合Langmuir等温 方程。并对EPS进行分子排阻色谱法测定，其固定相是有一定孔径的

41、多孔性填料，流动相 是可以溶解样品的溶剂。 小分子量的化合物可以进入孔中， 滞留时间长； 大分子量的化合物 不能进入孔中， 直接随流动相流出， 它利用分子筛对分子量大小不同的各组分排阻能力的差 异而完成分离。常用于分离高分子化合物，如组织提取物、多肽、蛋白质、核酸等。同时作 者还使用FTIR来表征EPS的吸附过程。 结果与讨论中作者从不同pH下EPS的吸附量、离子强度对吸附的影响、水相EPS的透射 光谱、FTIR光谱等方面分析，探究 pH、离子强度、吸附过程、优先吸附组分以及各官能团 在其中发挥的可能作用方面进行了讨论。 整篇文章的思路是可以借鉴到我们的实验中的，可以研究SRB或者嗜酸氧化亚铁

42、硫杆菌 对黄铁矿吸附过程等等。 2+ 3+ 6. Shufen Ma, Jillian F. Banfield. Micron-scale Fe /Fe , intermediate sulfur species and Q gradients across the biofilm-solution-sediment interface control biofilm organization. Geochimica et Cosmochimica Acta, 2011, 75:3563580 2+ 3+ Abstract：We measured micron-scaIe Fe /Fe and

43、 intermediate suIfur species gradients across the biofiIm -soIution interface and defined the microbiaI community composition in naturaI and bioreactor-cuItivated acid mine drainage biofiIms to investigate how community organization correIated with geochemicaI conditions. Intermediate suIfur species

44、 concentrations were aIso 2+ measured in associated sediments. Under initiaI conditions of high Fe and O2 concentrations, the first biofiIm coIonists were LeptospiriIIum Group II, UBA genotype, and a few Archaea. 2+ Cytochrome 579 concentration in earIy formed biofiIms was high, correIating with rap

45、id Fe oxidation. As biofiIm thickness increased, O 2 concentrations in the middIe of biofiIms decreased, indicating that diffusion Iimitation of O2 may controI activity IeveIs of aerobic organisms. 3+ CaIcuIated Iow O 2 and high Fe concentrations in the interior regions of biofiIms may expIain the p

46、reviousIy reported suppression of the UBA genotype in mature biofiIms. Instead, LeptospiriIIum Group II, 5-way CG genotype, dominated under these conditions. LeptospiriIIum Group III and 3+ 2+ eukaryotes appeared in the community as the biofiIm thickened and Fe /Fe increased. In mature biofiIms, the

47、 architecture changed from pIanar to crenuIated, perhaps to increase the surface area of biofilms and decrease O 2 diffusion limitation. In thick, mature biofilms, layering is associated with segregation of Leptospirillum Group II and Archaea and the concentration of cytochrome 579 is lower. The acc

48、umulati on of Archaea close to the biofilm-air in terface may facilitate their aerobic metabolism of waste carb on compo un ds. Sulfite, thiosulfate and polysulfides were detected in AMD sedime nts and thiosulfate was detected in soluti on. These compo unds in dicate the redox status of the system a

49、nd represent potential energy sources. Temporal and spatial heterogeneity in community structure correlate with heterogeneity in geochemical conditions, impl ying active feedbacks betwee n geochemical con diti ons and microbial species distributi on and activity. 题目：微米级的Fe2+/ Fe 3 +的、硫的中间价态以及Q梯度在生物膜

50、-溶液-沉积物 界面上控制生物膜组织。 本文献中我主要看了黄铁矿与细菌之间的相互作用，文中指出由于黄铁矿的溶解度很 低，故黄铁矿主要是通过氧化途径来进行降解的。在pH较低的情况下，Fe3 +是黄铁矿最有 效的氧化剂。厂、I 川厂 f，Fe3 +氧化黄铁矿 生成硫代硫酸盐。分子轨道理论计算证明硫代硫酸盐是最初的氧化产物。硫代硫酸盐不常在 黄铁矿氧化的溶液中出现，原因是硫代硫酸盐很容易被氧化成硫酸盐。虽然Fe3 +的氧化黄铁 矿的速度很快，但是在真正的采矿环境中并没有现成的无机Fe3 +，因为在很低的pH条件下， Fe2+的氧化速率很慢。铁氧化细菌可以增快黄铁矿的氧化速率，并提供Fe3 +以氧化黄

51、铁矿。 结果证实，铁和硫氧化微生物强烈促进金属硫化物的氧化。 分析我这次实验中的数据，对于去EPS层的细菌，在一开始时总铁为4.741mg/L，亚铁 为2.025 mg/L，由此计算Fe3 +的量为2.716 mg/L，其他组的Fe3 +的量基本在1.0-1.5 mg/L， 如果根据文献中所提到的那样，Fe3 +会增加黄铁矿的氧化速率，总铁的量会增加。从数据中 看，5天后，去EPS层的细菌氧化黄铁矿的速率相比于其他组是最快的。这也可能是由于5天 后EPS重新形成，并形成的量相比于普通细菌也增加了，导致增长速率的加快。 7. Ling-Ling Wang, Long-Fei Wang, Xue-

52、Mei Ren, Xiao-Dong Ye, , Wen-Wei Li, Shi-Jie Yuan, Min Sun, Guo-Ping Sheng, Han-Qing Yu, Xiang-Ke Wang. pH Dependence of Structure and Surface Properties of Microbial EPS. Environ. Sci. Technol. 2012, 46:737 744 Abstract: The flocculation of microorganisms plays a crucial role in bioreactors, and is

53、 substantially affected by pH. However, the mechanism for such an effect remains unclear. In this work, with an integrated approach, the pH dependence of structure and surface property of microbial extracellular polymeric substances （EPS）, excreted from Bacillus megaterium TF10, and accordingly its

54、flocculation is elucidated. From the Fourier transform infrared spectra and acid - base titration test results, the main functional groups and buffering zones in the EPS responsible for the microbial flocculation are indentified. The laser light scattering analysis reveals that the deprotonated or p

55、rotonated states of these functional groups in EPS result in more dense and compact structure at a lower pH because of hydrophobicity and intermolecular hydrogen bonds. The zeta potential measurements identify the isoelectric point and indicate that the electrostatic repulsion action of EPS is contr

56、olled by pH. The highest flocculation efficiency is achieved near the isoelectric point （pH 4.8）. These results clearly demonstrate that the EPS structure, surface properties, and accordingly the microbial flocculation are dependent heavily on pH in solution. 题目：微生物EPS的结构和表面性质对pH值的依赖性 微生物絮凝在生物反应器中起着

57、至关重要的作用，并受pH 值大幅度的影响。然而，这 样的效果机制仍不清楚。在这项研究中，采用了综合的方法，研究了从芽孢杆菌TF10中提 取的微生物胞外聚合物质 （EPS）对pH依赖的结构和表面性质。从傅里叶变换红外光谱和酸 碱滴定测试结果，表明了 EPS主要功能团和缓冲地带作用于微生物的絮凝。激光光散射分析 表明，在较低的pH值时，EPS中这些官能团去质子或质子过程由于疏水性和分子间氢键的结 果造成EPS更密集和紧凑的结构。zeta电位测量等电点表明pH值影响EPS静电斥力。在近等 电点（pH值为4.8）时，达到最高的絮凝效率。这些结果清楚地表明，EPS的结构、表面特 性和相应的微生物絮凝很大

58、程度上依赖于溶液中的pH值。 文章内容及亮点： 本篇文献是从土壤中提取的芽孢杆菌中提取EPS，并研究pH对EPS结构和功能以及对 EPS絮凝的效果本篇文献使用的EPS提取方法为EDTA法。在pH值在4.0和 9.0的范围内，EPS 絮凝通过100 mL烧杯中高岭土悬浮液的浊度来测量。为了研究PH对EPS的影响，作者采用 了 Zeta电位、FTIR光谱、酸碱滴定、激光光散射（ LLS）来表征这一过程。 激光光散射是为了测定在不同 pH下EPS的结构变化。激光光散射仪测定方法包括：折光 指数增量测定、 单机方式测定样品重均分子量、 联机方式测定样品重均分子量。 其应用范围 包括：聚合物分子量的测定

59、、分子均方根旋转半径Rg与分子形状研究、聚合物支化比测定， 多涉及质量和流体力学体积变化的过程,如聚集与分散、结晶与溶解、吸附与解吸、高分子 链的伸展与蜷缩等过程。 此外还可用于聚合反应动力学研究、 聚合物缔合、 团聚现象等。本 实验中激光光散射是为了测定在不同pH下EPS的结构变化。 本篇文章通过调节不同 pH下联合FTIR、Zeta电位、LLS、酸碱滴定等手段对EPS进行各 种表征，最后发现EPS中官能团的作用在EPS絮凝对pH的依赖性镇南关起到了关键的作用， 所以EPS表面的性质和结构就表现出了对pH的依赖性，在较高pH条件下，EPS更容易释放链， 所以这也可以解释在EPS提取方面NaOH方法相比于其他方法具有优势。 8. Jianyu Zhu, Qian Li, Weif