• <tr id="yyy80"></tr>
  • <sup id="yyy80"></sup>
  • <tfoot id="yyy80"><noscript id="yyy80"></noscript></tfoot>
  • 99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看 ?

    陽離子對(duì)Bt蛋白在礦物表面吸附動(dòng)力學(xué)的影響

    2017-09-29 11:18:42程方圓周學(xué)永張家琛魯伶蘭馬錦明
    關(guān)鍵詞:陽離子電位礦物

    程方圓,周學(xué)永*,張家琛,魯伶蘭,馬錦明

    陽離子對(duì)Bt蛋白在礦物表面吸附動(dòng)力學(xué)的影響

    程方圓1,周學(xué)永1*,張家琛1,魯伶蘭2,馬錦明2

    (1.天津市農(nóng)副產(chǎn)品深加工技術(shù)工程中心,天津農(nóng)學(xué)院食品科學(xué)與生物工程學(xué)院,天津300384;2.天津市農(nóng)藥研究所,天津300400)

    為了探討金屬陽離子對(duì)Bt蛋白在礦物表面吸附動(dòng)力學(xué)的影響,選取蒙脫石、高嶺石、凹凸棒石和碳酸鈣四種不同類型的礦物,在Na+、K+、Mg2+、Ca2+添加濃度均為1 mmol·L-1的條件下,采用靜態(tài)吸附法研究Bt蛋白的吸附動(dòng)力學(xué)特征,并采用一級(jí)動(dòng)力學(xué)、二級(jí)動(dòng)力學(xué)、內(nèi)擴(kuò)散和Elovich四種模型對(duì)動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,依據(jù)相關(guān)系數(shù)和擬合吸附量對(duì)模型優(yōu)劣進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明,Na+、K+、Mg2+、Ca2+均對(duì)Bt蛋白的吸附有促進(jìn)作用,其作用強(qiáng)弱依次為Ca2+>Mg2+>K+>Na+。模型分析結(jié)果表明:二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型R2>0.995 1,由擬合模型計(jì)算得出的平衡吸附量與實(shí)測(cè)值吻合,因此適合描述Bt蛋白的吸附動(dòng)力學(xué)特征;Elovich模型R2在0.914 1~0.982 9之間,也能夠較好描述礦物對(duì)Bt蛋白的吸附特性;一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型R2在0.710 8~0.987 6之間,相關(guān)系數(shù)分布范圍過寬,且由模型計(jì)算得出的平衡吸附量與實(shí)測(cè)值差異較大,故不適合用于動(dòng)力學(xué)特征描述;內(nèi)擴(kuò)散模型相關(guān)系數(shù)低(R2>0.619 4),不建議在Bt蛋白吸附動(dòng)力學(xué)中使用。

    吸附動(dòng)力學(xué);礦物;陽離子

    蘇云金桿菌(Bacillus thuringiensis,Bt)是一種廣泛存在于土壤中的革蘭氏陽性菌,在其芽孢形成過程中產(chǎn)生殺蟲晶體蛋白[1]。自1987年Vaeck等[2]首次報(bào)道轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲植物以來,轉(zhuǎn)Bt基因棉花[3]、玉米[4]和茄子[5]相繼實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)。我國自1997年開始種植Bt棉花,隨著規(guī)模的不斷擴(kuò)大,目前種植面積已達(dá)370萬hm2。近年來Bt楊樹也開始種植,2015年栽培已達(dá)543 hm2[6]。

    隨著Bt作物種植面積的不斷擴(kuò)大,其環(huán)境安全性問題日益引起關(guān)注,Bt蛋白通過根系分泌、秸稈還田和花粉飄落[7]等方式釋放到土壤,并迅速被礦物顆粒吸附[8]。一旦吸附完成,就能對(duì)微生物和酶的降解產(chǎn)生抗性,使持效期顯著延長。由于Bt蛋白在土壤礦物表面吸附迅速,有關(guān)其動(dòng)力學(xué)研究很少。劉潔等[9]研究了蒙脫石等四種礦物對(duì)Bt蛋白吸附的動(dòng)力學(xué),發(fā)現(xiàn)礦物性質(zhì)、溫度、pH對(duì)動(dòng)力學(xué)特征有重要影響。近年的研究表明,除了溫度、pH、礦物類型之外,離子強(qiáng)度也是影響B(tài)t蛋白吸附的重要因素。劉寧等[10]研究了鈉、鉀離子對(duì)Bt蛋白在蒙脫石和凹凸棒石表面吸附和解吸的影響,證實(shí)鈉、鉀離子對(duì)Bt蛋白吸附有促進(jìn)作用,且鉀的影響稍高于鈉。Fu等[11]研究了離子強(qiáng)度和倍半氧化物對(duì)Bt蛋白吸附的影響,證實(shí)在低濃度范圍內(nèi)(<10 mmol·kg-1)鈉、鈣離子均對(duì)Bt蛋白吸附有促進(jìn)作用。然而Sander等[12]則觀察到了相反結(jié)果,在pH>6的條件下,Bt蛋白在土壤有機(jī)質(zhì)上的吸附隨著離子強(qiáng)度的降低而增加。

    截至目前,離子強(qiáng)度對(duì)Bt蛋白吸附動(dòng)力學(xué)的影響尚無文獻(xiàn)報(bào)道。本文選取蒙脫石、高嶺石、凹凸棒石和碳酸鈣四種不同類型的礦物,研究Na+、K+、Mg2+、Ca2+四種陽離子對(duì)Bt蛋白吸附動(dòng)力學(xué)的影響,并通過Bt蛋白、礦物表面電位變化對(duì)影響機(jī)制做出探討,為環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

    1 材料與方法

    1.1 實(shí)驗(yàn)材料

    Bt庫斯塔克亞種原粉由華中農(nóng)業(yè)大學(xué)微生物農(nóng)藥國家工程中心提供,蒙脫石由浙江豐虹粘土化工有限公司提供,凹凸棒石由江蘇省盱眙縣華豐油田鉆井液用材料廠提供,高嶺石購自上海五四化學(xué)試劑有限公司,超細(xì)碳酸鈣由山西芮城華納納米材料有限公司提供。氯化鈉、氯化鉀、氯化鎂和氯化鈣均為分析純。

    1.2 Bt蛋白提取

    Bt蛋白的提取按照文獻(xiàn)[10]進(jìn)行。

    1.3 金屬陽離子對(duì)Bt蛋白吸附動(dòng)力學(xué)的影響

    Bt蛋白用Tris緩沖液(0.01 mol·L-1,pH7.2)溶解,離心去除沉淀,取少量樣品測(cè)定吸光度值,然后按照標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算其濃度。礦物預(yù)先配制成水懸液,吸附前離心管中預(yù)先加入金屬鹽溶液,并使其最終濃度為1 mmol·L-1。Bt蛋白和礦物按質(zhì)量比1∶5加入離心管中,在25℃條件下進(jìn)行振蕩吸附,分別在1、2、4、6、8、10、20、30、60、100 min進(jìn)行高速離心(15 000 r·min-1,15 min),取上清液在280 nm測(cè)定吸光度,利用標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算Bt蛋白濃度,計(jì)算吸附量。同時(shí)做礦物空白和不添加金屬離子的動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)。

    1.4 金屬陽離子對(duì)Bt蛋白和礦物表面電位的影響

    將Bt蛋白用Tris緩沖液配成0.2 mg·mL-1溶液,依次加入0、0.25、0.5、1.0、1.5、2.0 mmol·L-1金屬鹽溶液,混合后放置1 h,用電泳淌度儀(Nano-ZS90,Malvern Instruments,UK)測(cè)定Bt蛋白Zeta電位,用于確定合適的離子添加濃度[13]。礦物粉體分別用蒸餾水配成水懸液(1 mg·mL-1),然后與1 mmol·L-1金屬鹽溶液混合放置1 h,用電泳淌度儀測(cè)定Zeta電位。

    1.5 Bt蛋白標(biāo)準(zhǔn)曲線的測(cè)定

    Bt蛋白配成0.3 mg·mL-1溶液,依次稀釋為0.225、0.187 5、0.15、0.112 5、0.075、0.037 5 mg·mL-1,以Tris緩沖液作對(duì)照,在280 nm處測(cè)定吸光度。以橫軸為Bt蛋白濃度、縱軸為吸光度值繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

    1.6 動(dòng)力學(xué)模型

    1.6.1 一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型[14]

    ln(qe-qt)=lnqe-k1t

    式中:qe是吸附達(dá)到最終平衡時(shí)的最大吸附量,mg·mg-1;qt是在任意時(shí)刻測(cè)定的吸附量,mg·mg-1;k1是吸附平衡常數(shù),min-1。

    用ln(qe-qt)對(duì)t作圖得到直線,利用斜率可以求出k1,利用截距可以計(jì)算理論吸附量。

    1.6.2 二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型[14]

    式中:k2是二級(jí)吸附平衡常數(shù),mg·mg-1·min-1。

    利用t/qt對(duì)t作圖得到直線,利用斜率可以求出理論吸附量,再用截距計(jì)算k2。

    1.6.3 內(nèi)擴(kuò)散模型[14]

    qt=kidt0.5+C

    式中:kid是內(nèi)擴(kuò)散速率常數(shù),mg·min-0.5。

    用qt對(duì)t0.5作圖得到直線,利用斜率可以求出kid。

    1.6.4 Elovich模型[15]

    式中:α、β均為吸附常數(shù)。

    用qt對(duì)lnt作圖得到直線。

    1.7 統(tǒng)計(jì)分析

    運(yùn)用SPSS軟件對(duì)吸附數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,并比較差異顯著性。

    2 結(jié)果與分析

    2.1 金屬陽離子對(duì)Bt蛋白在蒙脫石表面吸附動(dòng)力學(xué)的影響

    Na+、K+、Mg2+、Ca2+對(duì)Bt蛋白在蒙脫石表面吸附動(dòng)力學(xué)的影響如圖1所示。吸附體系不添加金屬離子時(shí),Bt蛋白吸附平衡時(shí)間為20 min;當(dāng)添加1 mmol·L-1Na+或K+時(shí),吸附速率較無離子添加相差不大,經(jīng)30 min吸附趨于平衡。當(dāng)添加1 mmol·L-1Mg2+或Ca2+時(shí),吸附速率急劇增加,且Ca2+對(duì)Bt蛋白吸附的促進(jìn)程度超過Mg2+。統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明:Ca2+、Mg2+均對(duì)Bt蛋白吸附有極顯著影響,且二者之間存在顯著差異(P<0.01);Na+、K+對(duì)Bt蛋白吸附有顯著影響,但二者之間差異不顯著(P>0.05)。

    2.2 金屬陽離子對(duì)Bt蛋白在凹凸棒石表面吸附動(dòng)力學(xué)的影響

    Na+、K+、Mg2+、Ca2+對(duì)Bt蛋白在凹凸棒石表面吸附動(dòng)力學(xué)影響如圖2所示。吸附體系不添加金屬離子時(shí),Bt蛋白在凹凸棒石上的吸附特性與在蒙脫石上相似,20 min吸附即趨于平衡。當(dāng)添加1 mmol·L-1Na+或K+時(shí),吸附速率較無離子添加時(shí)提高,且K+的提高程度大于Na+。當(dāng)添加1 mmol·L-1Mg2+或Ca2+時(shí),2 min后吸附速率分別增加6.3倍和7.0倍,且Ca2+的促進(jìn)作用大于Mg2+。統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明:Ca2+、Mg2+均對(duì)Bt蛋白吸附有極顯著影響(P<0.01),且二者之間差異顯著;K+對(duì)Bt蛋白吸附有顯著影響,且與Na+之間存在顯著性差異;Na+對(duì)Bt蛋白吸附無顯著影響(P>0.05)。

    圖1 金屬陽離子對(duì)Bt蛋白在蒙脫石表面吸附動(dòng)力學(xué)影響Figure 1 Effects of metal cations on the adsorption kinetics of Bt protein on montmorillonite

    圖2 金屬陽離子對(duì)Bt蛋白在凹凸棒石表面吸附動(dòng)力學(xué)影響Figure 2 Effects of metal cations on the adsorption kinetics of Bt protein on attapulgite

    2.3 金屬陽離子對(duì)Bt蛋白在高嶺石表面吸附動(dòng)力學(xué)的影響

    Na+、K+、Mg2+、Ca2+對(duì)Bt蛋白在高嶺石表面吸附動(dòng)力學(xué)影響如圖3所示。吸附體系不添加金屬離子時(shí),Bt蛋白在高嶺石表面的吸附60 min后趨于平衡,平衡時(shí)間較蒙脫石、凹凸棒石延長。當(dāng)添加1 mmol·L-1Na2+或K+離子時(shí),初始吸附速率較不添加金屬離子明顯加快,平衡時(shí)間縮短至30 min,但Na+、K+之間差別不大。當(dāng)添加1 mmol·L-1Mg2+時(shí),2 min后吸附速率增加15.9倍,30 min后趨于平衡。Ca2+對(duì)Bt蛋白吸附的促進(jìn)作用大于Mg2+,與不添加金屬離子相比,2 min后吸附速率增加22.7倍,20 min出現(xiàn)短暫的平衡后,至60 min時(shí)吸附又有小量增加。統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明:Ca2+對(duì)Bt蛋白吸附有極顯著影響(P<0.01),Mg2+有顯著影響(P<0.05),Na+、K+無顯著影響。

    圖3 金屬陽離子對(duì)Bt蛋白在高嶺石表面吸附動(dòng)力學(xué)影響Figure 3 Effects of metal cations on the adsorption kinetics of Bt protein on kaolinite

    2.4 金屬陽離子對(duì)Bt蛋白在碳酸鈣表面吸附動(dòng)力學(xué)的影響

    Na+、K+、Mg2+、Ca2+對(duì)Bt蛋白在碳酸鈣表面吸附動(dòng)力學(xué)影響如圖4所示。吸附體系不添加金屬離子時(shí),Bt蛋白在碳酸鈣表面的吸附20 min趨于平衡。當(dāng)添加1 mmol·L-1Na+時(shí),吸附速率較無離子添加時(shí)加快,30 min吸附達(dá)到平衡,吸附速率提高1.5倍。當(dāng)添加1 mmol·L-1K+時(shí),吸附速率較Na+添加進(jìn)一步加快,至30 min吸附達(dá)到平衡時(shí),吸附速率提高1.9倍。當(dāng)添加1 mmol·L-1Mg2+時(shí),吸附速率較一價(jià)離子添加明顯加快,30 min后吸附速率提高3.3倍。Ca2+對(duì)Bt蛋白吸附的影響明顯超過Mg2+,前10 min吸附速率急劇增加,此后呈緩慢增加趨勢(shì),至吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí),仍未出現(xiàn)明顯的平衡拐點(diǎn)。統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明:Na+對(duì)Bt蛋白吸附有顯著影響,而K+、Mg2+、Ca2+三種離子則有極顯著影響(P<0.01),且彼此之間差異顯著(P<0.05)。

    圖4 金屬陽離子對(duì)Bt蛋白在碳酸鈣表面吸附動(dòng)力學(xué)影響Figure 4 Effect of metal cations on the adsorption kinetics of Bt protein on calcium carbonate

    2.5 吸附動(dòng)力學(xué)參數(shù)分析

    Bt蛋白在四種礦物表面的吸附數(shù)據(jù)經(jīng)過一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型擬合,R2在0.710 8~0.987 6之間(表1),四種金屬離子的影響順序?yàn)椋篊a2+>Mg2+>K+>Na+。依據(jù)相關(guān)性的知識(shí)判斷,該模型基本能夠反映Bt蛋白的吸附動(dòng)力學(xué)特性[14]。但模型計(jì)算得出的平衡吸附量與實(shí)測(cè)值出入較大,故該模型擬合效果并不理想。

    二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型擬合的R2在0.995 1~0.999 9之間(表2)。該模型不僅相關(guān)系數(shù)高,而且由模型計(jì)算得出的平衡吸附量與實(shí)測(cè)值非常接近,故擬合效果理想。內(nèi)擴(kuò)散及Elovich模型的動(dòng)力學(xué)模型擬合結(jié)果見表3。內(nèi)擴(kuò)散模型的R2在0.619 4~0.898 0之間,相關(guān)性較低,表明該模型擬合效果不夠理想;而Elovich模型的R2在0.914 1~0.982 9之間,相關(guān)性較高,表明該模型擬合效果比較理想。

    表1 一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型擬合結(jié)果Table 1 Fitting results of the first order kinetics model

    2.6 金屬陽離子對(duì)Bt蛋白和礦物表面電位的影響

    Na+、K+、Mg2+、Ca2+濃度對(duì)Bt蛋白表面電位影響如圖5所示。隨著金屬陽離子濃度提高,Bt蛋白表面電位受一價(jià)離子影響較小,其中K+的影響較Na+稍高。二價(jià)離子對(duì)Bt蛋白表面電位影響較大,離子濃度達(dá)到0.25 mmol·L-1時(shí),Bt蛋白表面電位急劇升高,但當(dāng)濃度超過0.5 mmol·L-1時(shí),變化趨于平緩。總體比較,Ca2+的影響程度高于Mg2+。

    凹凸棒石、高嶺石、蒙脫石、碳酸鈣在水溶液中表面電位均為負(fù)值,添加金屬離子(1 mmol·L-1)后,表面電位均有不同程度的提高(圖6),四種金屬離子對(duì)礦物表面電位的影響有著一致的規(guī)律性,即:Ca2+>Mg2+>K+>Na+。

    表2 二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型擬合結(jié)果Table 2 Fitting results of the second order kinetics model

    圖5 不同濃度金屬陽離子在Bt殺蟲蛋白表面的電位Figure 5 The potential of metal cations at different concentrations on the surfaces of Bt protein

    表3 內(nèi)擴(kuò)散及Elovich模型的動(dòng)力學(xué)模型擬合結(jié)果Table 3 Fitting results of the internal diffusion and Elovich kinetics model

    圖6 金屬離子對(duì)礦物表面電位影響Figure 6 Effect of metal cations on the surface potential of mineral

    3 討論

    金屬離子促進(jìn)Bt蛋白在礦物表面吸附的作用,是與礦物表面Zeta電位升高、膠體粒子團(tuán)聚以及金屬離子與Bt蛋白之間的螯合作用有關(guān)。首先,Bt蛋白等電點(diǎn)在5.5左右[10],在吸附條件下(pH7.2),Bt蛋白和礦物表面均帶負(fù)電荷,因此Bt蛋白分子與礦物粒子之間存在著電荷斥力。隨著金屬離子濃度的提高,Bt蛋白和礦物表面的負(fù)電荷均朝著絕對(duì)值減小的方向變化,導(dǎo)致斥力減小,吸附量增加。土壤膠體雙電層厚度與金屬離子價(jià)態(tài)的關(guān)系如古依-查普曼(Gouy-Chapman)模型所示[16]:

    式中:1/K為擴(kuò)散雙電層厚度,ε0為真空介電常數(shù),ε為水的介電常數(shù),k為玻爾茲曼常數(shù),T為絕對(duì)溫度,n0為離子濃度,e為單位電荷,υ為陽離子價(jià)態(tài)數(shù)。

    當(dāng)其他條件不變時(shí),陽離子價(jià)態(tài)越高,擴(kuò)散雙電層厚度越小,表面電勢(shì)絕對(duì)值越低。對(duì)于同價(jià)離子而言,它們對(duì)膠體粒子Zeta電勢(shì)的影響與離子水合半徑有關(guān)。Na+、K+、Mg2+、Ca2+水合離子半徑分別為0.358、0.331、0.428、0.412 nm[17],水合離子半徑越大,擴(kuò)散雙電層厚度越大,Zeta電勢(shì)絕對(duì)值越大。因Na+水合半徑高于K+,Mg2+水合半徑高于Ca2+,故Na+對(duì)Bt蛋白的促進(jìn)作用低于K+,Mg2+對(duì)Bt蛋白的促進(jìn)作用低于Ca2+。金屬離子促進(jìn)礦物吸附Bt蛋白的第二個(gè)原因,是礦物膠體粒子結(jié)構(gòu)重排[18]。隨著金屬鹽濃度的增加,礦物粒子雙電層結(jié)構(gòu)受到一定程度破壞,膠體粒子開始出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象,對(duì)Bt蛋白實(shí)行包裹或產(chǎn)生新的凹陷吸附位點(diǎn),導(dǎo)致吸附量增加。此外,金屬離子能夠爭奪Bt蛋白分子表面水化膜中的水分子,使Bt蛋白分子更易與礦物粒子接觸,促進(jìn)吸附發(fā)生。第三個(gè)原因則是鈣鎂二價(jià)金屬離子可以與Bt蛋白形成螯合鍵,同時(shí)金屬離子也容易被礦物吸附,從而使礦物與Bt蛋白之間形成鹽橋[19],導(dǎo)致吸附量增加。

    4 結(jié)論

    Na+、K+、Mg2+、Ca2+對(duì)Bt蛋白在礦物表面吸附動(dòng)力學(xué)有一定影響,添加金屬離子后,Bt蛋白吸附量增大,金屬陽離子作用強(qiáng)弱依次為:Ca2+>Mg2+>K+>Na+。Bt蛋白吸附動(dòng)力學(xué)可用二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型和Elovich模型來描述,其中二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型擬合結(jié)果最好,由該模型計(jì)算得出的平衡吸附量與實(shí)測(cè)值吻合;Elovich模型R2>0.914 1,也能夠較好描述動(dòng)力學(xué)特征。一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型R2在0.710 8~0.987 6之間,相關(guān)系數(shù)分布范圍太寬,且由模型計(jì)算得出的平衡吸附量與實(shí)測(cè)值差異較大,故不適合用于動(dòng)力學(xué)特征描述;內(nèi)擴(kuò)散模型相關(guān)系數(shù)低(R2>0.619 4),不建議在Bt蛋白吸附動(dòng)力學(xué)中使用。

    [1]Jouzani G S,Valijanian E,Sharafi R.Bacillus thuringiensis:A successful insecticide with new environmental features and tidings[J].Applied Microbiology and Biotechnology,2017,101(7):2691-2711.

    [2]Vaeck M A,Reynaerts H,Hofte J,et al.Transgenic plants protected from insect attack[J].Nature,1987,328:33-37.

    [3]Yang Y,Li Y,Wu Y.Current status of insecticide resistance in Helicoverpa armigera after 15 years of Bt cotton planting in China[J].Journal of Economic Entomology,2013,106(1):375-381.

    [4]Etzold-Maxwell J L,Meinke L J,Gray M E,et al.Effect of Bt maize and soil insecticides on yield,injury,and rootworm survival:Implications for resistance management[J].Journal of Economic Entomology,2013,106(5):1941-1951.

    [5]Chakraborty T.Release of Bt-brinjal in bangladesh[J].Economic and Political Weekly,2014,49(6):24-26.

    [6]James C.2015年全球生物技術(shù)/轉(zhuǎn)基因作物商業(yè)化發(fā)展態(tài)勢(shì)[J].中國生物工程雜志,2016,36(4):1-11.

    James C.The global biotech/GM crops commercialization development situation in 2015[J].China Biotechnology,2016,36(4):1-11.

    [7]Strain K E,Lydy M J.The fate and transport of the Cry1Ab protein in an agricultural field and laboratory aquatic microcosms[J].Chemosphere,2015,132:94-100.

    [8]Stotzky G.Persistence and biological activity in soil of insecticidal proteins from Bacillus thuringiensis and of bacterial DNA bound on clays and humic acids[J].Journal of Environmental Quality,2000,29(3):691-705.

    [9]劉 潔,胡紅青,李慧姝,等.Bt蛋白在不同礦物上的吸附動(dòng)力學(xué)及其影響因素研究[J].土壤學(xué)報(bào),2010,47(4):786-789.

    LIU Jie,HU Hong-qing,LI Hui-shu,et al.Kinetics of adsorption of the toxin of Bacillus thuringiensis on minerals and its affecting factors[J].Acta Pedologica Sinica,2010,47(4):786-789.

    [10]劉 寧,周學(xué)永,董慶潔,等.鈉、鉀離子對(duì)Bt蛋白在蒙脫石和凹凸棒土表面吸附與解吸的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2012,31(4):786-790.

    LIU Ning,ZHOU Xue-yong,DONG Qing-jie,etal.Effects of sodium and potassium ion on the adsorption and desorption of Bt protein by montmorillonite and attapulgite[J].Journal of Agro-Environment Science,2012,31(4):786-790.

    [11]Fu Q L,Peng Y W,Huang T,et al.Effects of ionic strength and sesquioxides on adsorption of toxin of Bacillus thuringiensis subsp.kurstaki on soils[J].Pedosphere,2012,22(1):96-102.

    [12]Sander M,Tomaszewski J E,Madliger M,et al.Adsorption of insecticidal Cry1Ab protein to humic substances:1.Experimental approach and mechanistic aspects[J].Environmental Science&Technology,2012,46(18):9923-9931.

    [13]Wang S Y,Chen K M,Li L,et al.Binding between proteins and cationic spherical polyelectrolyte brushes:Effect of pH,ionic strength,and stoichiometry[J].Biomacromolecules,2013,14(3):818-827.

    [14]Zaghouane-Boudiaf H,Boutahala M.Adsorption of 2,4,5-trichlorophenol by organo-montmorillonites from aqueous solutions:Kinetics andequilibriumstudies[J].ChemicalEngineeringJournal,2011,170(1):120-126.

    [15]Chien S H,Clayton W R.Application of Elovich equation to the kinetics of phosphate release and sorption in soils[J].Soils Science Society of American Journal,1980,44(2):265-268.

    [16]Yukselen Y,Kama A.Zeta potential of kaolinite in the presence of alkali,alkaline earth and hydrolyzable metal ion[J].Water,Air,and Soil Pollution,2003,145(1/2/3/4):155-168.

    [17]Nightingale Jr E R.Phenomenological theory of ion solvation:Effective radii of hydrated ions[J].The Journal of Physical Chemistry,1959,63(9):1381-1387.

    [18]Cione A P P,Schmitt C C,Neumann M G,et al.The effect of added salt on the aggregation of clay particles[J].Journal of Colloid and Interface Science,2000,226(2):205-209.

    [19]Muchaonyerwa P,Chevallier T,Pantani O L,et al.Adsorption of the pesticidal toxin from Bacillus thuringiensis subsp.tenebrionis on tropical soils and their particle-size fractions[J].Geoderma,2006,133(3/4):244-257.

    Effects of cations on the adsorption kinetics of Bt protein on mineral surfaces

    CHENG Fang-yuan1,ZHOU Xue-yong1*,ZHANG Jia-chen1,LU Ling-lan2,MA Jin-ming2
    (1.Tianjin Engineering and Technology Research Center of Agricultural Products Processing,College of Food Science and Bioengineering,Tianjin Agriculture University,Tianjin 300384,China;2.Tianjin Institute of Pesticides,Tianjin 300400,China)

    In order to better understand the influence of metal cations on the adsorption kinetics of Bacillus thuringiensis(Bt)protein on mineral surfaces,four types of minerals(montmorillonite,kaolinite,attapulgite,and calcium carbonate)were studied.The concentration of Na+,K+,Mg2+,and Ca2+was adjusted to 1 mmol·L-1,and the adsorption kinetics of Bt protein on the mineral surfaces were investigated using a static adsorption method.The kinetic data were analyzed and fitted to four models(first-order kinetics,second-order kinetics,internal diffusion,and Elovich),and the models were evaluated using the correlation coefficient and the fitted adsorption capacity.The adsorption of Bt protein was enhanced by Na+,K+,Mg2+,and Ca2+,in the following order:Ca2+>Mg2+>K+>Na+.The second-order kinetic model showed a high correlation coefficient(R2>0.995 1),and the quantity of equilibrium adsorption calculated using the model was concordant with measured values.This model was chosen to describe the kinetic characteristics.The R2value of the Elovich model ranged from 0.914 1 to 0.982 9,indicating that the Elovich model can be used to describe the adsorption kinetics.The R2value of the first-order kinetic model ranged from 0.710 8 to 0.987 6,making it unsuitable to describe the adsorption kinetics,due to the wide distribution of R2and the large discrepancy between modeled and measured values for adsorption quantities.The internal diffusion model was not recommended to describe the adsorption kinetics of Bt protein due to the low correlation coefficient(R2>0.619 4).

    adsorption kinetics;minerals;cations

    X53

    A

    1672-2043(2017)09-1844-06

    10.11654/jaes.2017-0172

    程方圓,周學(xué)永,張家琛,等.陽離子對(duì)Bt蛋白在礦物表面吸附動(dòng)力學(xué)的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2017,36(9):1844-1849.

    CHENG Fang-yuan,ZHOU Xue-yong,ZHANG Jia-chen,et al.Effects of cations on the adsorption kinetics of Bt protein on mineral surfaces[J].Journal of Agro-Environment Science,2017,36(9):1844-1849.

    2017-02-16

    程方圓(1992—),女,河南安陽人,碩士研究生,研究方向?yàn)槭称钒踩c工程。E-mail:chengfangyuan163@163.com

    *通信作者:周學(xué)永E-mail:zhouxueyongts@163.com

    國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31470573,31070478)

    Project supported:The National Natural Science Foundation of China(31470573,31070478)

    猜你喜歡
    陽離子電位礦物
    電位滴定法在食品安全檢測(cè)中的應(yīng)用
    煤泥水中煤與不同礦物相互作用的模擬研究
    我國首列106節(jié)重載列車抵達(dá)濟(jì)礦物流
    山東國資(2020年4期)2020-06-10 09:14:48
    烷基胺插層蒙脫土的陽離子交換容量研究
    基于NAIRS和PCA-SVM算法快速鑒別4種含鐵礦物藥
    中成藥(2018年2期)2018-05-09 07:19:55
    電鍍廢水處理中的氧化還原電位控制
    淺談等電位聯(lián)結(jié)
    陽離子Gemini表面活性劑的應(yīng)用研究進(jìn)展
    仿生陽離子多烯環(huán)化
    基于二維自適應(yīng)hp有限元的自然電位高精度計(jì)算
    定南县| 澜沧| 永福县| 德令哈市| 都兰县| 阜阳市| 贺兰县| 肇庆市| 商城县| 托克托县| 安乡县| 泰和县| 布拖县| 涪陵区| 南川市| 洛浦县| 弥渡县| 北宁市| 鲜城| 噶尔县| 南郑县| 平南县| 东乌| 舟曲县| 冷水江市| 德安县| 玛多县| 榕江县| 东光县| 康马县| 宕昌县| 会理县| 亳州市| 万年县| 垦利县| 贵定县| 祁阳县| 柘荣县| 南阳市| 延寿县| 都江堰市|