耐盐希瓦氏菌异化还原铁过程中胞外聚合物的光谱分析

微生物的生长代谢往往受盐度的影响,因此筛选出耐盐性强的菌株对含盐废水的生物处理意义重大。选取一株从海洋分离具备耐盐异化金属还原的功能细菌(DMRB)——耐盐希瓦氏菌(Shewanella aquimarina XMS-1)作为研究对象,探究盐度对XMS-1还原Fe^(3+)过程及胞外聚合物变化的影响。考察了不同盐度下XMS-1的Fe^(3+)还原能力和胞外聚合物(EPS)的含量,并采用三维荧光光谱(3D-EEM)、拉曼光谱(Raman spectra)、红外光谱(FTIR)及其对应的二维相关光谱(2D-COS)分析了XMS-1还原Fe^(3+)过程中EPS的变化。结果表明,蛋白为XMS-1 EPS中主要物质,占EPS含量的80%以上,多糖的含量相对较少,3%盐度条件下会促进XMS-1的EPS产量,表明XMS-1在高盐环境中会分泌更多的EPS来保护细胞进行正常的生理活动。Fe^(3+)还原过程在盐度为1%~4%时得到促进,而在盐度高于5%时则受到抑制,过高盐度会抑制XMS-1的生长,导致Fe^(3+)还原率下降,其中3%盐度下Fe^(3+)还原率最高可达44.1%,相对于对照组增加了2.18倍。FTIR和Raman光谱结果显示XMS-1 EPS中含有羧基、羟基、氨基和羰基等金属离子氧化还原功能基团,其中3%盐度下EPS中蛋白酰胺类和多糖类代表峰增强,蛋白酰胺类代表峰变化显著,含O-和N-基团参与了Fe^(3+)还原过程。此外3D-EEM结果显示,Fe^(3+)还原过程结束后,EPS中色氨酸和酪氨酸两种荧光组分强度均下降,结合2D-COS光谱结果分析,发现色氨酸类蛋白在Fe^(3+)还原过程中先发生了显著变化,表明这两种荧光组分参与了Fe^(3+)的还原过程,其中色氨酸类蛋白在还原过程中作用更强。本研究不仅丰富了对耐盐菌EPS胞外电子转移过程的认识,也突出了EPS在自然环境中铁氧化还原转化的意义。