黄粉虫肠道菌的分离和取食塑料现象的研究

论文摘要

废旧塑料由于具有高度的化学惰性,不易被微生物分解,形成威胁到生态环境的“白色污染”。处理废旧塑料的主要方法有填埋法、焚烧法、化学处理法等。填埋法占用土地；焚烧法对大气造成了严重污染；化学法费用高且产生二次污染,均未从根本上解决白色污染问题。到目前为止,国内外关于塑料降解的研究,主要包括改性生物型塑料的降解和塑料的化学强化氧化技术。由于非改性塑料的不易生物降解性,其生物降解的研究报道很少。如何采用生物法治理塑料且产生环境和生态效益成为当今世界性的难题。目前已有媒体报道了关于黄粉虫吃塑料的现象。此报道来自中学生陈重光及一组小学生的科研实践活动。查阅有关黄粉虫取食塑料的资料后,发现国内只有中小学生的课题研究,而国外还没有相关报道。目前关于黄粉虫的文献大多是饲养以及食品、工业、医疗保健等领域的应用研究。有关黄粉虫肠道微生物及酶的研究报道不仅很少,且涉及的内容是黄粉虫肠道细菌的分离鉴定及蛋白酶等的特性研究。关于黄粉虫降解塑料机理、工艺、装置等的研究未有文献报道。如果黄粉虫降解塑料的研究具有可行性,那么既实现了废旧塑料的回收利用价值,又保护了环境与生态的效益,有利于社会可持续发展,也为解决生物法降解白色污染的世界性难题提供了新思路,意味着开展塑料的生物降解有了希望。本文主要通过采用多种培养基,进行黄粉虫肠道菌的分离鉴定,并从不同角度初步研究黄粉虫降解塑料的机理,还通过急性和慢性毒性试验研究黄粉虫取食塑料后的生理毒性。实验结论如下：（1）黄粉虫能取食聚苯乙烯泡沫塑料,有明显的生长现象。虫子的平均体重和聚苯乙烯泡沫塑料的减少量均呈递增趋势,且最高生长量是取食聚苯乙烯泡沫塑料质量的9倍。（2）本文通过在体外进行肠道粗酶液和pH值对聚苯乙烯、聚乙烯薄膜的降解作用的试验,实验结果未发现聚苯乙烯和聚乙烯薄膜表面出现腐蚀斑。本实验中,肠道粗酶液和pH值对聚苯乙烯、聚乙烯薄膜的降解无影响。（3）三个组采用LB与NA两种培养基进行黄粉虫肠道好氧菌的培养,培养结果共分离得到35株菌,其中对照组：13株；聚乙烯组：14株；聚苯乙烯组：8株。根据对照组、聚乙烯组和聚苯乙烯组的肠道好氧菌分离结果,可发现三个组分离的菌不一样。其中SLB1、SLB2、SLB9,SLB10-1, SNA2, SNA4, PLB2, PLB4, PLB5-2的菌落形态与对照组存在差异。实验结束获得生长优良的好氧菌8株,分别是KLB4, KLB5, KNA3, SNA4, SLB3, SLB9, PLB5-2, PLB6。（4）黄粉虫肠道厌氧菌的培养过程中,采用LB、无机盐、酵母和虎红四种培养基。实验结果,聚乙烯组和聚苯乙烯组各分离得7株菌。结果发现对照组、聚乙烯组和聚苯乙烯组在LB培养基上培养获得的菌株不相同。而三个组在酵母和虎红培养基上生长的菌种相同。（5）小鼠急性和慢性试验过程中,形态学观察结果表明小鼠的状态良好,体重总体呈上升趋势。聚乙烯组和聚苯乙烯组小鼠的心、肝、脾、肺和肾的组织学切片与对照组相比均未出现异常。小鼠急性毒性与慢性毒性实验结果表明,取食聚乙烯和聚苯乙烯后的黄粉虫对小鼠的五脏并不存在影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 “白色污染”治理的国内外研究进展
• 1.1.1 白色污染的危害
• 1.1.2 改性塑料的特性及研究现状
• 1.1.3 “白色污染”治理的研究
• 1.2 黄粉虫的国内外研究进展
• 1.2.1 黄粉虫的生态学研究
• 1.2.2 黄粉虫的营养价值及应用
• 1.2.3 黄粉虫在环境治理领域的应用
• 1.2.4 昆虫肠道微生物的研究
• 1.3 本文研究内容与意义
• 1.3.1 研究意义
• 1.3.2 研究内容
• 第二章 黄粉虫取食塑料现象及定量关系研究
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 虫源
• 2.1.2 实验方法
• 2.2 结果与讨论
• 第三章 黄粉虫取食塑料机理的研究
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 虫源
• 3.1.2 实验材料与试剂
• 3.1.3 粗酶液的提取
• 3.1.4 肠道粗酶液对塑料降解影响
• 3.1.5 肠道pH对塑料降解影响
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 肠道粗酶液对塑料降解影响
• 3.2.2 肠道pH值对塑料降解影响
• 第四章 黄粉虫肠道好氧菌的分离和筛选
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 好氧菌的分离纯化
• 4.1.2 好氧菌的驯化与初筛
• 4.1.3 好氧菌16S rDNA的鉴定
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 好氧菌的分离纯化
• 4.2.2 好氧菌的初筛与鉴定
• 4.2.3 本章小结
• 第五章 黄粉虫肠道厌氧菌的分离
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 厌氧菌的分离纯化
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 肠道液提取条件的摸索
• 5.2.2 厌氧菌的培养
• 5.3 本章小结
• 第六章 黄粉虫取食塑料后的生理毒性研究
• 6.1 材料与方法
• 6.1.1 实验材料
• 6.1.2 实验方法
• 6.2 结果与讨论
• 6.2.1 急性毒性试验
• 6.2.2 慢性毒性试验
• 6.3 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 论文创新点
• 7.3 研究展望
• 参考文献
• 硕士期间研究成果
• 致谢