镉污染已经成为严重威胁人们健康的公共安全卫生问题,镉暴露对血液、肝脏和肾脏等多种组织和器官会造成损伤。前期研究筛选得到了一株对镉具有极强吸附作用的植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)CCFM8610,它能够应用于膳食,减除镉对人体的毒性,因而有必要对乳杆菌对镉的吸附机制进行解析,为其更好地应用于机体镉毒性防治提供理论基础。本课题希望能够对乳杆菌的重金属吸附机制进行系统解释,并试图找到镉在乳杆菌上的具体吸附位点。本课题主要研究结果如下:首先对发酵乳杆菌、干酪乳杆菌、罗伊氏乳杆菌、瑞士乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、植物乳杆菌等6个种的菌株进行镉吸附能力的探究,实验结果发现不同种的乳杆菌对镉吸附没有表现出显著的种间差异,且同种乳杆菌株间存在显著差异。乳杆菌对镉离子的吸附动力学曲线表示,吸附是一个快速而高效的过程,在60min时间点已达到平衡吸附量的90%,并在100 min左右达到平衡值。准二级动力学方程较好拟合动力学实验数据(R~2=0.9861),说明乳杆菌的镉吸附是一个物理和化学反应共同作用的结果。对乳杆菌的比表面积与镉吸附能力进行了相关性分析,结果显示比表面积与镉吸附能力没有相关性。为了排除不同种菌株的代谢、菌体结构的差异对试验造成的误差,仅选取植物乳杆菌进行试验。实验发现比表面积相同的植物乳杆菌镉吸附能力依旧存在显著差异,说明植物乳杆菌中可能存在某种表面特性或特定物质导致了吸附能力的差异。接下来对植物乳杆菌的镉吸附能力与疏水性及Zeta电位这两个重要表面特性进行了相关性分析。实验结果发现疏水性与镉吸附能力没有相关性。植物乳杆菌Zeta电位与镉吸附能力相关性分析计算得到p值为0.0383,r值为0.5059,Zeta电位与镉吸附能力有中度相关性,说明静电作用是镉吸附的一个重要机制。通过红外光谱分析了镉吸附基团,发现与镉吸附相关基团可能为:酰胺基团、烷基和磷氧基。通过组分剥离了探究镉的吸附位点,发现镉均主要在细胞壁表面及细胞壁内部结合。除表面蛋白后多数植物乳杆菌的镉吸附能力发生了显著变化,说明表面蛋白能够影响镉在细胞表面的吸附。组分剥离实验表明除表面蛋白后镉更倾向于与细胞壁表面结合,除表面蛋白后菌体形态及表面没有发生明显变化,且除蛋白后存活率均在80%以上,说明的确是表面蛋白影响了镉吸附。植物乳杆菌的表面蛋白含量与镉吸附能力没有相关性,说明可能存在一些特殊蛋白影响镉吸附。通过HPLC-ICP-MS(High performanceliquid chromatography-inductively coupled plasma-mass spectrometry)试图分离镉吸附蛋白,在10分钟处出一镉峰。最后通过iTRAQ(Isobaric tags for relative and absolute quantification)选取高镉吸附菌株CCFM8610及低吸附菌株VHuNHHMY12L1,提取它们的表面蛋白进行蛋白组学分析,共检测到了285个差异蛋白,其中明确定位于细胞壁及细胞膜的蛋白共110个。有27个细胞壁及胞外蛋白和45个细胞膜蛋白在高吸附菌株中表达更多。通过查阅文献发现与镉吸附相关的蛋白类别为胞外蛋白、肽聚糖代谢、磷壁酸代谢相关蛋白、金属转运蛋白、氨基酸ABC转运蛋白及脂蛋白。半胱氨酸和蛋氨酸较丰富的蛋白被认为是镉结合的关键蛋白,分析这些蛋白所含半胱氨酸和蛋氨酸个数,筛选得到3个镉吸附的关键蛋白,分别是胞外蛋白Lp19＿0886、胞外蛋白AVR82＿10195、氨基酸ABC转运蛋白oppA5。综合蛋白组得出的结论,得到了镉吸附机制图。