學(xué)士學(xué)位論文：茶渣提取液對(duì)淡水藻類生長(zhǎng)影響的研究

學(xué)士學(xué)位論文
題目： 茶渣提取液對(duì)淡水藻類生長(zhǎng)影響的研究

院（系） 化工學(xué)院
專 業(yè) 環(huán)境工程
屆 別 2012屆


茶渣提取液對(duì)淡水藻類生長(zhǎng)影響的研究
摘要
本論文以蛋白核小球藻，斜生柵藻和水華微囊藻為實(shí)驗(yàn)材料，通過(guò)分析茶渣提取液對(duì)蛋白核小球藻，斜生柵藻和水華微囊藻藻密度、葉綠素含量、過(guò)氧化氫酶(CAT)以及超氧化岐化酶(SOD)活性和脂質(zhì)過(guò)氧化丙二醛(MDA)含量的變化，研究了其中的化感物質(zhì)對(duì)蛋白核小球藻、斜生柵藻和水華微囊藻生長(zhǎng)的影響，并討了茶渣提取液對(duì)三種淡水藻類的化感作用機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn)茶渣提取液中的化感物質(zhì)對(duì)蛋白核小球藻、斜生柵藻和水華微囊藻有抑制作用，且隨著其濃度的增大，三種藻受到的抑制作用越明顯，這表明茶渣提取液對(duì)藻類的化感作用具有一定的濃度依賴性。蛋白核小球藻、斜生柵藻和水華微囊藻96h半效應(yīng)濃度EC50值分別7.48 g/L、0.826 g/L和0.533 g/L。茶渣中的化感物質(zhì)使三種藻的藻密度、葉綠素含量降低，使CAT、SOD酶活和MDA含量升高。由以上結(jié)果可以推測(cè)氧化損傷可能是茶渣中的化感物質(zhì)對(duì)蛋白核小球藻、斜生柵藻和水華微囊藻生長(zhǎng)的化感作用重要機(jī)理之一。
關(guān)鍵詞：茶渣提取液；化感物質(zhì)；淡水藻類；氧化損傷



Tea-leaf e*tracts of freshwater algae growth impact study
Abstract
In this thesis, Chlorella pyrenoidosa, Scenedesmus obliquus and Microcystis flos-aquae as e*perimental materials to e*plore the allelopathic matter in the tea-leaf e*tract of Chlorella pyrenoidosa, Scenedesmus obliquus and the inhibition of Microcystis flos-aquae, on this basis, further study of allelochemicals on the chlorophyll content of Chlorella pyrenoidosa, Scenedesmus obliquus and Microcystis flos-aquae, catalase (CAT) and supero*ide Qidismutase (SOD) activity and lipid o*idation of malondialdehyde (MDA), and speculated that the mechanism of the tea-leaf e*tracts on allelopathic effects of three kinds of algae. Allelochemicals in the tea-leaf e*tract of Chlorella pyrenoidosa, Scenedesmus obliqu
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4.5 數(shù)據(jù)處理 28
4.5.1過(guò)氧化氫酶(CAT) 28
4.5.2超氧化物歧化酶(SOD) 28
4.5.3膜脂質(zhì)過(guò)氧化產(chǎn)物丙二醛(MDA) 28
4.6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 29
4.6.1茶渣提取液中化感物質(zhì)對(duì)三種微藻超氧化物歧化酶（SOD）活性的影響 29
4.6.1.1茶渣提取液中化感物質(zhì)對(duì)蛋白核小球藻SOD活性的影響 29
4.6.1.2茶渣提取液中化感物質(zhì)對(duì)斜生柵藻SOD活性的影響 30
4.6.1.3茶渣提取液中化感物質(zhì)對(duì)水華微囊藻SOD活性的影響 30

4.6.1.4討論 31
4.6.2茶渣提取液中化感物質(zhì)對(duì)三種微藻膜脂質(zhì)過(guò)氧化產(chǎn)物丙二醛(MDA)含量的影響 32
4.6.2.1茶渣提取液中化感物質(zhì)對(duì)蛋白核小球藻MDA含量的影響 32
4.6.2.2茶渣提取液中化感物質(zhì)對(duì)斜生柵藻MDA含量的影響 32
4.6.2.3茶渣提取液中化感物質(zhì)對(duì)水華微囊藻MDA含量的影響 33
4.6.2.4討論 33
4.6.3茶渣提取液中化感物質(zhì)對(duì)三種微藻過(guò)氧化氫酶（CAT）活性的影響 34
4.6.3.1茶渣提取液中化感物質(zhì)對(duì)蛋白核小球藻CAT活性的影響 34
4.6.3.2茶渣提取液中化感物質(zhì)對(duì)斜生柵藻CAT活性的影響 35
4.6.3.3茶渣提取液中化感物質(zhì)對(duì)水華微囊藻CAT活性的影響 35
4.6.3.4討論 36
4.7小結(jié) 36
第5章 結(jié) 論 37
第6章 問(wèn)題與展望 38
參考文獻(xiàn) 39
致謝 42












第1章 緒 論
1.1 水體富營(yíng)養(yǎng)化的危害
隨著世界人口的增長(zhǎng)和工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展,排入江河、湖泊的廢水與生活污水不斷增加,而水處理設(shè)施建設(shè)嚴(yán)重滯后,引起地表水體的嚴(yán)重污染,富營(yíng)養(yǎng)化水域日益增多, 尤其城市及周圍水域普遍呈現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化或超富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)[1]。水體的富營(yíng)養(yǎng)化已成為全球關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題。水體富營(yíng)養(yǎng)化是由于未處理的生活污水以及工農(nóng)業(yè)廢水被排入江河湖海，這些污染源含有大量的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，引起了藻類的大量繁殖而使水中溶解氧消耗殆盡，導(dǎo)致魚等水生動(dòng)物窒息死亡，從而使水質(zhì)惡化[2]。水體富營(yíng)養(yǎng)化主要危害有以下幾點(diǎn)：
1.1.1 水質(zhì)惡化
水體中藍(lán)綠藻或甲藻大量繁殖，浮游植物數(shù)量急劇增長(zhǎng)。懸浮物量(浮游生物、細(xì)菌等)顯著增加；水體pH值上升，而深層溶解氧量降低；能形成赤潮或水華。
1.1.2 水廠供水的影響
藻類大量繁殖水域的水源水進(jìn)入自來(lái)水廠后，處理難度將比以往大、處理成本也升高。在加氯消毒后，某些藻類代謝產(chǎn)物可形成致突變物質(zhì)，再加上水中的氣味以及毒素有時(shí)候難以除盡，會(huì)嚴(yán)重影響水廠出水質(zhì)量。
1.1.3 水產(chǎn)養(yǎng)殖的影響
水中的溶解氧被大量藻類的夜間呼吸及死亡藻體的分解而消耗水，致使水體缺氧，導(dǎo)致魚、貝類等水生生物窒息而死；藻類也可堵塞魚、貝類的腮和進(jìn)出水孔而引起其死亡；貝類體內(nèi)也會(huì)富集某些藻毒素，雖對(duì)貝類無(wú)致死作用，但經(jīng)過(guò)食物鏈也會(huì)危及其它水生生物和人類健康。
1.1.4 旅游業(yè)的影響
水體中的藻類大量繁殖后，水體透明度下降，并變濁，甚至有大量的藻類團(tuán)塊漂浮水面，還有土腥素及硫醉、胺類、酮等多種具氣味化合物的產(chǎn)生，使水體臭味彌漫，致使水體喪失部分甚至全部旅游觀光功能。
1.2 除藻技術(shù)
傳統(tǒng)除藻技術(shù)大體可分為物理法、生物法和化學(xué)法三類。
(1) 物理法。主要有隔離法、超聲波法、微濾機(jī)除藻、活性炭吸附、氣浮法等。物理法對(duì)低密度或底層藻類的滅殺效果不好、費(fèi)用高，并且難于大面積使用[3]。
(2) 生物法。主要有微生物抑藻、動(dòng)物捕食法等。其優(yōu)點(diǎn)是方法簡(jiǎn)單，適于在養(yǎng)殖水域使用。但當(dāng)水體中藻密度過(guò)高時(shí)水體內(nèi)溶解氧低，動(dòng)物不能生長(zhǎng)。同時(shí)藻毒素能危及動(dòng)物的生命或者在動(dòng)物體內(nèi)蓄積，從而危害人體健康[4]。
(3) 化學(xué)法。這是抑藻方法中效果最好、最常用的方法。該方法是應(yīng)用化學(xué)藥品(如CuSO4)直接殺死有害藻類。該法的特點(diǎn)是見效迅速、操作簡(jiǎn)易，缺點(diǎn)是銅等重金屬離子在生態(tài)系統(tǒng)中存留時(shí)間長(zhǎng)，同時(shí)在食物鏈中傳遞、富集，最終給人類帶來(lái)危害 [5]。
傳統(tǒng)除藻技術(shù)存在明顯的局限和不足，因此人們一直在探討新型高效，環(huán)境友好型的藻類控制技術(shù)。化感作用和化感物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)為開發(fā)藻類控制技術(shù)提供了新方向。近年來(lái)，有許多科學(xué)家對(duì)抑藻化感物質(zhì)的研究已經(jīng)取得一定的成果，化感作用也開始應(yīng)用到富營(yíng)養(yǎng)化水體藻類控制領(lǐng)域。化感物質(zhì)大多自然條件下就能降解，在生態(tài)系統(tǒng)中也不會(huì)長(zhǎng)期積累，生態(tài)安全性相當(dāng)好。因此，將化感物質(zhì)應(yīng)用于藻類控制具有良好的應(yīng)用前景[6]。
1.3 化感物質(zhì)
植物化感作用實(shí)現(xiàn)的途徑是向環(huán)境釋放化學(xué)物質(zhì)，這些起作用的化學(xué)物質(zhì)稱為化感物質(zhì)[8]�；形镔|(zhì)是植物產(chǎn)生的次生代謝物質(zhì)，其影響其它生物的生長(zhǎng)是因?yàn)榛形镔|(zhì)可以通過(guò)不同的途徑釋放到環(huán)境中。
1.3.1 化感物質(zhì)的種類
化感物質(zhì)種類有很多，Rice(1974)把各種化感物質(zhì)歸納為14種[7]：⑴水溶性有機(jī)酸、酮、脂肪族醛及直鏈醇；⑵簡(jiǎn)單不飽和內(nèi)脂；⑶長(zhǎng)鏈脂肪酸和多炔；⑷苯醌、復(fù)醌及蒽醌；⑸苯甲酸及其衍生物和簡(jiǎn)單酚；⑹肉桂酸及其衍生物；⑺香豆素類；⑻類黃酮；⑼丹寧；⑽類萜和甾類化合物；⑾氨基酸和多肽；⑿生物堿和氰醇；⒀硫化物和芥子油苷；⒁嘌呤和核苷。其中酚類和類萜化合物較為常見。酚類主要存在于樟科等26種植物類群中，其總量比其他種類化感物質(zhì)的總量還要多。因?yàn)樗鼈兊乃苄院统甥}性，所以它們易于被雨水淋溶，被土壤吸收，而且它們的分子量跨度較大。類萜化合物是僅次于酚類的第二大類化感物質(zhì)。這類化合物大多數(shù)存在于菊科植物中，它們是主要的揮發(fā)性物質(zhì)，水溶性差，雨水將其淋溶到土壤中會(huì)比較難。另外，按照化學(xué)結(jié)構(gòu)也可將其分為5大類：脂肪族、芳香族、含氧雜環(huán)化合物、類萜和含氮化合物[6]。
本文茶渣中包含有許多生物活性成分, 具有多種生理、藥理作用。茶葉提取物亦具有較廣的抗微生物作用。茶葉的成分主要包括維生素、無(wú)機(jī)鹽、微量元素、復(fù)合多糖、氨基酸、生物堿及茶多酚。茶多酚主要包括四種多酚類化合物: 沒食子酰表兒茶素、沒食子酰表沒食子兒茶素( EGCG) 、表兒茶素和表沒食子兒茶素, 其中EGCG 的濃度最高, 起主要?dú)⒕饔谩Ｄ壳把芯勘砻鞑枞~提取物殺菌作用的主要途徑是通過(guò)干擾破壞細(xì)菌細(xì)胞膜的脂質(zhì)雙分子膜。
1.3.2 化感物質(zhì)的釋放方式
化感物質(zhì)的釋放方式有以下四種[8]：①揮發(fā)：揮發(fā)性化感物質(zhì)主要是萜類化合物。②淋溶：化感物質(zhì)由活的植物莖、葉和植物殘?bào)w分解后產(chǎn)生，最終到土壤中，這個(gè)淋溶過(guò)程是這些化感物質(zhì)從植物體表經(jīng)雨水、露水沖洗實(shí)現(xiàn)的。以配糖苷形式存在的香豆素類化合物就是以淋溶為釋放方式而進(jìn)入環(huán)境的。③根系分泌物：根系活動(dòng)和地下種子庫(kù)主要受這種化感物質(zhì)釋放方式的影響，該領(lǐng)域在當(dāng)前也受國(guó)內(nèi)外關(guān)注度高。化感物質(zhì)諸如阿魏酸和肉桂酸等是由植物根系分泌的，它們不僅能抑制周圍植物的生長(zhǎng)，而且能產(chǎn)生自毒作用。④植物殘?bào)w分解后釋放：微生物分解植物及其某些器官死后含有的復(fù)合物或聚合物，從而釋放出某些化合物，其化感作用對(duì)周圍植物的表現(xiàn)如酚類物質(zhì)在杉木根樁被分解過(guò)程中釋放，從而影響下一代杉木的生長(zhǎng)。
1.3.3 化感物質(zhì)的作用特點(diǎn)
化感物質(zhì)的作用特點(diǎn)有以下三點(diǎn)[9]：①選擇性和專一性。選擇性表現(xiàn)為對(duì)該種或類植物有化感作用，而對(duì)除此之外的植物沒有抑制作用，專一性變現(xiàn)為一般只對(duì)該種或類植物有抑制作用；②復(fù)合效應(yīng)。混合多種化感物質(zhì)之后，可能會(huì)產(chǎn)生疊加效應(yīng)，可能混合物的抑制效果會(huì)得到增強(qiáng)；③功能多樣性�；形镔|(zhì)不僅對(duì)植物產(chǎn)生化感作用，而且具有許多其它功能。
1.3.4 化感物質(zhì)的抑藻機(jī)理
化感物質(zhì)抑制藻類生長(zhǎng)的方式有很多，沒有統(tǒng)一的抑制機(jī)理的結(jié)論。從目前的報(bào)道來(lái)看，化感物質(zhì)主要影響藻的細(xì)胞膜，葉綠素，生物體酶等，其抑制藻類生長(zhǎng)途徑主要包括：
① 對(duì)細(xì)胞膜的影響�；形镔|(zhì)降低了細(xì)胞膜的完整性，通過(guò)膜結(jié)構(gòu)和功能的改變，使離子的滲出增加，由于細(xì)胞代謝是一個(gè)協(xié)調(diào)運(yùn)作的一系列反應(yīng)，不可避免影響藻細(xì)胞的生理生化代謝活動(dòng)。何梅等[10]研究肉桂酸對(duì)銅綠微囊藻和斜生柵藻(Scenedesmus obliquus)的抑制作用，發(fā)現(xiàn)O2—•的含量和膜脂質(zhì)過(guò)氧化產(chǎn)物丙二醛(MDA)均升高，說(shuō)明在肉桂酸處理后，O2—•含量升高，從而引起膜脂質(zhì)過(guò)氧化增加，導(dǎo)致了藻細(xì)胞膜的損傷，細(xì)胞的功能進(jìn)而也受到影響。張庭廷等[11]研究了亞油酸對(duì)銅綠微囊藻(Microcystis aeruginosa)的抑制機(jī)理，結(jié)果表明，亞油酸的抑藻機(jī)理可能是通過(guò)產(chǎn)生O2—•，導(dǎo)致細(xì)胞質(zhì)膜的膜質(zhì)出現(xiàn)過(guò)氧化，而改變了細(xì)胞膜通透性，并損傷了DNA等生物大分子，葉綠素a以及有關(guān)蛋白質(zhì)的合成就被抑制了，最后藻細(xì)胞發(fā)生死亡與溶解。張庭廷等[12]還研究了酚酸類物質(zhì)阿魏酸和對(duì)羥基苯甲酸對(duì)水華魚腥藻（Anabaena flos-aquae）以及蛋白核小球藻（Chlorella pyrenoidosa）的化感抑制作用及其機(jī)理，推測(cè)酚酸類物質(zhì)化感抑制作用的機(jī)理可能是產(chǎn)生的_基引起膜脂質(zhì)過(guò)氧化增加，從而引起膜結(jié)構(gòu)的破壞，最后導(dǎo)致細(xì)胞功能受損。
② 對(duì)呼吸作用的影響。藻細(xì)胞呼吸作用的不同過(guò)程可被化感物質(zhì)影響，從氧吸收，電子傳遞，NADH的氧化作用到CO2的產(chǎn)生等過(guò)程。例如，綠藻產(chǎn)生的化感物質(zhì)能抑制線粒體的電子傳導(dǎo)[13]。
③ 對(duì)光合作用的影響。化感物質(zhì)對(duì)光合作用的影響是通過(guò)對(duì)葉綠素的破壞而實(shí)現(xiàn)的。
光合作用的場(chǎng)所在葉綠素，藻類的葉綠素可被某些化感物質(zhì)破壞，藻類的同化產(chǎn)物因此減少，藻類的生長(zhǎng)得到了抑制。陳衛(wèi)民等[14]研究了苦草和銅綠微囊藻的相互化感作用，發(fā)現(xiàn)銅綠微囊藻中的丙二醛(MDA)和藻葉綠素a含量均下降，推測(cè)苦草釋放的化感物質(zhì)引起了銅綠微囊藻細(xì)胞內(nèi)活性氧含量增多，正常的光合作用受到影響，造成了藻細(xì)胞死亡。Alsaadawi等[15]研究丁香酸、咖啡酸和原兒茶酸對(duì)豇豆(Vigna sinensis)幼苗的作用時(shí)發(fā)現(xiàn)，受體植物葉綠素a、總?cè)~綠素的含量和葉綠素a/b的比率在不同濃度(1*10-4、5*l0-4、 l*10-3mmol/L）的3種酚酸作用下，都不同程度降低了。
④ 對(duì)細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)、細(xì)胞分裂和生長(zhǎng)的影響[23]。某些海洋和淡水甲藻釋放的化感物質(zhì)會(huì)抑制其它甲藻的生長(zhǎng)，原因是甲藻膜上的最外層膜、鞘、鞭毛表面等附屬物發(fā)生脫落使得它們?cè)獾狡茐�。Anato*in-a和Microcystin-LR是由Anabaena losaquae Brebisson產(chǎn)生，能使綠藻(Chlamydomonas Ehrenberg)運(yùn)動(dòng)的能力喪失。
⑤ 對(duì)某些酶的活性的影響�；形镔|(zhì)影響生物體的酶活性因酶的特性不同而不同，導(dǎo)致出現(xiàn)化感物質(zhì)使某些酶活性提高而另外一些酶的活性被抑制[16]。通過(guò)抑制靶標(biāo)酶從而影響藻體的生理過(guò)程是多數(shù)化感物質(zhì)抑藻的機(jī)理之一。改變某種物質(zhì)的結(jié)構(gòu)或濃度或者干擾某種酶的活性，會(huì)對(duì)藻體生命活動(dòng)產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，進(jìn)而整個(gè)代謝系統(tǒng)也受到影響[17]。孫穎穎等[18]研究了球等鞭金藻生長(zhǎng)抑制物(1-羥基，丙二酸二乙酯-十二烯酸異丙酯)對(duì)6種常用的微藻—牟氏角毛藻(Chaetoceros muelleri)、纖細(xì)角毛藻(Chaetoceros gracilis)、三角褐指藻( Phaeodactylum tricornutum)、新月菱形藻(Nitzschia closterium)、扁藻(Platymonas elliptica）和鹽藻(Duna ……（未完，全文共34554字，當(dāng)前僅顯示6215字，請(qǐng)閱讀下面提示信息。收藏《學(xué)士學(xué)位論文：茶渣提取液對(duì)淡水藻類生長(zhǎng)影響的研究》）