[發明專利]一種分離礦物材料或土壤表面蛋白質的方法

有效

• 申請號: 201710154303.2
• 申請日: 2017-03-15
• 公開（公告）號: CN106903152B
• 公開（公告）日: 2020-02-11
• 發明（設計）人: 梁運姍;繆書舟;黃致君;顏碧玥;田佳;王智;袁興中
• 申請（專利權）人: 湖南農業大學
• 主分類號: B09C1/02
• 分類號: B09C1/02
• 代理公司: 43213 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 楊斌

本發明公開了一種分離礦物材料或土壤表面蛋白質的方法，包括以下步驟：利用鼠李糖脂溶液對表面吸附有蛋白質的礦物材料或土壤進行淋洗，其中，所述鼠李糖脂溶液的pH為7?8，離子強度為10mM?50mM，鼠李糖脂溶液的濃度為25mg/L?200 mg/L。該分離礦物材料或土壤表面蛋白質的方法采用無毒、可降解的生物表面活性劑鼠李糖脂溶液代替現有的化學表面活性劑或一般堿性化學溶液，分離效果好、無二次污染、環境友好、成本較低。

技術領域

本發明涉及污染生態控制及膠體與界面技術領域，具體涉及一種分離礦物材料或土壤表面蛋白質的方法。

背景技術

隨著生物技術的快速發展和生物工程產業化的普及，許多外源活性蛋白進入環境的可能性增大，因而大分子物質以及生物物質的污染逐漸成為人類所面臨的重要污染源。進入21世紀以來，轉基因作物技術的快速發展，在推動土地資源高效利用、減少化肥和農藥污染、解決人口增長與糧食匱乏的矛盾等方面給人類帶來了福音。但與此同時，一些生物毒素類物質，如轉基因蛋白毒素，在土壤環境中的長時間存在及其可能造成的土壤環境安全隱患也引起了人們廣泛的重視。

其中，轉Bt（Bacillus thuringiensis）基因作物被認為是全球商品化程度最高的抗蟲轉基因作物，在其生產和應用過程中，會持續而不可控制地產生大劑量的Bt毒蛋白。在轉基因作物生長的全過程及其秸稈還田過程中，Bt毒素將會隨著根際分泌、花粉傳播和作物殘茬分解等過程進入土壤生態系統中，造成不可忽視的潛在安全隱患。

Bt毒素作為蛋白質類毒素的一種，其分子中的側鏈氨基酸所具有的正負電荷或極性基團，可通過靜電引力作用，吸附到土壤活性顆粒表面相應的陽離子或陰離子基團上。Bt毒素與土壤介質中的活性顆粒緊密結合，造成毒素在顆粒表面的大量富集，同時，所形成的結合態Bt毒素非常難被降解，不能被微生物作為碳源和氮源而分解利用，這導致結合態的毒素毒性反應相對于游離態的更強。而土壤固相中殘留的Bt毒素可能會持續不斷地危害其非靶標生物，并可能導致土壤酶活性、生物多樣性和土壤生物類群功能等受到不同程度的損害，同時，這一過程也為Bt毒素的靶標害蟲產生抗性創造了良好的磨合時期。因此，Bt毒素在土壤固相表面的吸附行為將影響到其蛋白毒素的歸趨模式及可能的降解途徑。

已有的諸多研究發現，在種植轉Bt基因作物的土壤環境中，攜帶Bt基因作物所釋放的Bt毒蛋白在土壤固相基質中能夠發生強烈吸附。而能以Bt毒素作為碳源充分利用的微生物數量和活性有限，尤其在土壤活性顆粒表面上，由于強烈吸附而形成的結合態Bt毒素很難發生解吸，且生物可利用性較低，這也導致Bt毒素的有效降解需要很長時間。因此，加速Bt毒素在土壤固相表面的分離解吸過程，有助于提高Bt毒素的生物可利用性，從而有效控制Bt毒素在土壤介質中的毒性延遲效應。

此外，大氣和水體也會存在不同尺度的固體微粒，由于這些固體微粒絕大多數來于土壤，因而成份與土壤物質相似。土壤粒子可吸附許多胞外酶和蛋白質，這些蛋白類物質的吸附對微生物的生長及其酶活性均有重要的影響。某些蛋白分子在環境介質中的賦存還會產生一些間接性的影響。例如它們在固相表面上發生吸附之后，生物活性發生了變化，從而極大地影響其它污染物在環境中的遷移變化規律，進而影響有機污染物的生物修復過程。牛血清蛋白（BSA）也被廣泛地用作典型的蛋白質類污染物代表材料，因此，研究其在礦物材料表面的吸附作用及可能的解吸模式，也可為預測蛋白質在環境介質間的遷移轉化行為及其所產生的生態環境效應提供理論依據。

表面活性劑對蛋白質在不同介質表面分散性能的改變為控制毒蛋白的環境行為開辟了新的技術途徑。蛋白質與表面活性劑的相互作用能顯著改變界面吸附層的性質，從而對多種分散體系的穩定性產生重要影響。表面活性劑與蛋白質結合后，可以穩定蛋白質的結構或者使蛋白質的構型發生改變，從而促進或者阻止蛋白質的聚集，這取決于表面活性劑的類型、濃度和環境因素。現有對環境固相介質表面蛋白質進行分離的技術方法，主要是采用化學表面活性劑或其他堿性化學溶液，通過調節分離過程的環境條件、化學表面活性劑的濃度和類型，來實現固相表面蛋白質的分離。