袁亮

（商丘職業(yè)技術(shù)學(xué)院，商丘 476000）

碳在自然界的存在形式很多，最重要的存在形式是碳酸鹽和CO2，它們?cè)谌蛱佳h(huán)中具有重要作用，碳酸鹽沉積更是在全球碳循環(huán)和地質(zhì)形成與演化過程中的起著決定性的作用［1］。其中碳酸鈣在海水或湖水中由于局部過飽和而導(dǎo)致的沉淀是地球表面重要的化學(xué)過程之一，這一過程最終導(dǎo)致大量的碳酸鹽巖的形成。盡管傳統(tǒng)觀點(diǎn)將碳酸鹽礦物的形成歸功于無機(jī)過程，但越來越多的證據(jù)表明，微生物在其形成過程中起到了極為重要的作用。然而對(duì)于微生物誘導(dǎo)碳酸鹽沉積的機(jī)理尚無統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，因此研究碳酸酐酶的礦化誘導(dǎo)機(jī)理對(duì)于闡明全球碳循環(huán)等科學(xué)問題具有重要的意義［2］。

目前大部分文獻(xiàn)報(bào)道的誘導(dǎo)碳酸鈣沉積的微生物是一種能產(chǎn)生碳酸酐酶（Carbonic anhydrase，CA）的細(xì)菌［3-5］。1933年，Meldrum和Roughton［6］在牛的血紅細(xì)胞中首次發(fā)現(xiàn)了碳酸酐酶，后來在植物、藻類及微生物中也相繼發(fā)現(xiàn)了CA的存在。碳酸酐酶是一種含Zn2+的金屬酶［7］，在CO2和HCO3-相互轉(zhuǎn)化的可逆反應(yīng)中起催化作用。然而盡管催化同一化學(xué)反應(yīng)，但其在不同有機(jī)體中所起的生理作用存在較大差異，可以涉及離子交換、呼吸作用、pH穩(wěn)定性、CO2濃縮機(jī)制及光合作用的各個(gè)方面［8-10］。有實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，牛的血紅細(xì)胞［11］、杜氏藻［12］和細(xì)菌［13-19］分泌的CA均可以促進(jìn)碳酸鈣的結(jié)晶。因此，CA被認(rèn)為是促進(jìn)碳酸鹽礦化的關(guān)鍵酶之一。在CA誘導(dǎo)礦化的過程中，CA的活性會(huì)受到各種因素的影響，如溫度、pH值和Ca2+濃度等。因此，研究不同因素對(duì)CA活性的影響，為進(jìn)一步弄清楚CA誘導(dǎo)CaCO3的礦化機(jī)理具有重要的意義，近幾年來，激起了科研工作者的研究興趣。

本研究利用菌種庫中一種產(chǎn)生胞外碳酸酐酶的CA菌進(jìn)行一系列實(shí)驗(yàn)，通過測(cè)試不同反應(yīng)溫度、pH值和Ca2+濃度下的CA活性，研究了不同條件對(duì)CA誘導(dǎo)CaCO3的影響，探索出CA加速CO2水合反應(yīng)的催化機(jī)理，旨在為探索CA潛在的應(yīng)用價(jià)值提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

CA菌，購買于中國工業(yè)微生物菌種保藏管理中心（CICC）；蔗糖、酵母浸粉、氫氧化鈉（NaOH）、氯化鈣（CaCl2），上海凌峰化學(xué)試劑有限公司；乙酸對(duì)硝基苯酯、二乙基丙二酸，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；以上試劑均為分析純；蒸餾水，實(shí)驗(yàn)室自制。

1.2 方法

1.2.1 微生物的培養(yǎng) 所選育的CA菌，細(xì)胞呈粗長桿狀，直徑1.5-2.2 μm，長4.0-6.4 μm。培養(yǎng)基選用蔗糖和酵母浸粉培養(yǎng)基，其具體成分如下：蔗糖6.0 g/L，酵母浸粉1.0 g/L，蒸餾水1 000 mL，1 mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)培養(yǎng)液pH值為7.0，培養(yǎng)基分裝于三角瓶中，在12l℃高壓滅菌器中滅菌30 min，無菌接種（1% V/V）的菌液于指定溫度、120 r/min的恒溫振蕩培養(yǎng)箱中培養(yǎng)36 h。

1.2.2 微生物細(xì)菌數(shù)量的測(cè)試 恒溫振蕩培養(yǎng)箱培養(yǎng)36 h后取其上層菌液進(jìn)行OD400測(cè)試，OD400為菌液于波長400 nm下的光密度，OD400是采用多功能酶標(biāo)儀進(jìn)行測(cè)試的結(jié)果，其值越大表示細(xì)菌數(shù)量越多。

1.2.3 微生物生長及礦化過程中pH值的測(cè)定 微生物生長及礦化過程中的pH值測(cè)定采用PHS-3C（A）型精密酸度計(jì)，精度為0.1。

1.2.4 不同培養(yǎng)溫度對(duì)微生物生長和碳酸酐酶活性的影響 6.0 g/L蔗糖和1.0 g/L酵母浸粉的培養(yǎng)基（pH7.0）經(jīng)高壓滅菌25 min，無菌接種（1% V/V）的菌液于5、10、15、20、25、30和35℃的溫度，120 r/min的轉(zhuǎn)速下，在恒溫振蕩培養(yǎng)箱中培養(yǎng)36 h后，用多功能酶標(biāo)儀測(cè)不同溫度下的OD400值，用顯色法測(cè)試CA菌碳酸酐酶的活性。

1.2.5 不同初始pH值對(duì)微生物生長和碳酸酐酶活性的影響 用1 mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的初始pH值為7.0、7.5、8.0、8.5、9.0、9.5，無菌接種（1%V/V）菌液后，在25℃、120 r/min的恒溫振蕩培養(yǎng)箱中培養(yǎng)36 h，在剛開始的24 h內(nèi)每隔4 h測(cè)試培養(yǎng)基溶液中的pH值變化、OD400值和碳酸酐酶的活性，后12 h每隔6 h測(cè)試培養(yǎng)基溶液中的pH值變化、OD400值和碳酸酐酶的活性。

1.2.6 不同Ca2+濃度對(duì)微生物生長和碳酸酐酶活性的影響 采用CaCl2作為鈣源，設(shè)置Ca2+濃度為（mmol/L）0、25、50、75、100、125、150、200和250，無菌接種（1% V/V）菌液后，在25℃、120 r/min的恒溫振蕩培養(yǎng)箱中培養(yǎng)36 h，測(cè)試培養(yǎng)基中上清液的Ca2+濃度、OD400值和碳酸酐酶的活性。其中，Ca2+濃度采用EDTA滴定法滴定。

1.2.7 碳酸酐酶活性的測(cè)試 酶活性是指酶催化某一化學(xué)反應(yīng)的能力，酶活性的大小可通過單位時(shí)間內(nèi)催化的某一化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)物消耗量或產(chǎn)物生成量來表示，可通過比色法來測(cè)定［14，20］。碳酸酐酶能夠特定催化乙酸對(duì)硝基苯酯和二乙基丙二酸的混合液反應(yīng)，生成對(duì)硝基苯酚顯色，不同程度的顯色可由溶液OD460值表示，根據(jù)溶液OD460值可計(jì)算出對(duì)硝基苯酚生成量，不同活性酶催化效率不同，根據(jù)生成的對(duì)硝基苯酚量可間接反映酶活性。故要先繪制對(duì)硝基苯酚溶液濃度與OD460值關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.2.7.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 分別配制出不同濃度的對(duì)硝基苯酚標(biāo)準(zhǔn)溶液，在波長460 nm處測(cè)定吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，并得出直線方程，結(jié)果如圖1所示。

圖1 對(duì)硝基苯酚濃度與吸光度的關(guān)系

1.2.7.2 工作液的制備 將0. 001 8 g乙酸對(duì)硝基苯酯pNPA溶于0.5 mL 無水乙醇中，另將0. 015 6 g二乙基丙二酸用9.5 mL磷酸緩沖溶液溶解，兩者混合作為工作液。

1.2.7.3 碳酸酐酶活性的測(cè)定 將微生物菌液稀釋5倍，采用移液槍移取1 mL微生物菌液和1 mL 工作溶液，混合后放入全波長酶標(biāo)儀檢測(cè)箱中，設(shè)置檢測(cè)箱溫度為25℃；反應(yīng)30 min 后，在波長460 nm處測(cè)量溶液的吸光度，對(duì)照對(duì)硝基苯酚濃度與吸光度的關(guān)系曲線獲得生成對(duì)硝基苯酚的量，通過單位時(shí)間對(duì)硝基苯酚生成量來表征碳酸酐酶的酶活性。酶活性的單位以U來表示。

1.2.8 微生物誘導(dǎo)CaCO3沉積 向250 mL的培養(yǎng)基中加入60 mmol/L的CaCl2，在25℃、120 r/min的恒溫振蕩培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，礦化培養(yǎng)基的成分為1.5 g蔗糖、0.25 g酵母浸粉。用1 mol/L的NaOH調(diào)節(jié)培養(yǎng)基體系的初始pH值為6.5、、7.5、8.5和9.5，每隔一段時(shí)間取出上清液，測(cè)試其反應(yīng)液中的pH值和Ca2+濃度的變化。

1.2.9 微生物礦化產(chǎn)物表征 對(duì)所得的沉淀洗滌干燥后，利用X-射線衍射儀（XRD，Dmax-B型，日本理學(xué)公司）測(cè)定其礦物成分。測(cè)定條件：Cu靶，Kα，管壓35 kV，管流20 mA，2°/min，步長0.01°，測(cè)定范圍20°-60°。利用帶有元素分析的Sirion場(chǎng)發(fā)射掃描式電子顯微鏡（S-3400）觀察沉淀物的形貌并測(cè)定其元素組成。

2 結(jié)果

2.1 不同溫度下CA菌的生長和酶活性的變化

圖2是不同溫度對(duì)CA菌生長和酶活性的影響。從圖中可以看出，從低溫到高溫，隨著溫度的升高，CA菌的生長繁殖情況和酶活性存在顯著差異。在低溫下（5℃），CA菌幾乎不生長，酶活性也沒有，隨著培養(yǎng)溫度的升高，細(xì)菌的生長速度加快，酶活性也得到了相應(yīng)的提高，在培養(yǎng)溫度達(dá)到25℃時(shí)，CA菌的OD400值和酶活性都達(dá)到了最大值，表明25℃是CA菌的最佳培養(yǎng)溫度。隨著培養(yǎng)溫度繼續(xù)升高，CA菌的生長受到抑制，酶活性也急劇下降，尤其是在35℃的培養(yǎng)溫度下，CA菌的生長情況和酶活性大大降低。由此可知，溫度是影響CA菌生長和酶活性的重要因素。

圖2 溫度對(duì)CA菌生長和酶活性的影響

2.2 不同初始pH值下CA菌生長和酶活性的變化

隨著培養(yǎng)時(shí)間的增加，初始pH值為7.0-8.5時(shí)培養(yǎng)基體系溶液的pH值先降低后上升，而當(dāng)初始pH值為9.0和9.5時(shí)，溶液的pH值緩慢下降，其結(jié)果如圖3所示。不同初始pH值下的CA菌的生長和酶活性變化如圖4所示，在初始pH為7.0-8.5的范圍內(nèi)，細(xì)菌生長繁殖良好，而當(dāng)pH值升高到9.0以上時(shí)，細(xì)菌的生長受到嚴(yán)重抑制，當(dāng)初始pH值高達(dá)9.5時(shí)，細(xì)菌生長大大降低。同時(shí)在高pH值下細(xì)菌的酶活性也受到嚴(yán)重影響，在初始pH值為7.0-8.5時(shí)，細(xì)菌的酶活性相差不大，而當(dāng)初始pH值為9.0時(shí)，酶活性下降26%，隨著pH值的升高，CA酶活性急劇下降。由此可見，初始pH值能夠限制CA菌的生長和酶活性，其最佳的初始pH值為范圍7.0-8.5。

圖3 不同初始pH值下培養(yǎng)基溶液的pH值隨培養(yǎng)時(shí)間的變化

圖4 不同初始pH值對(duì)CA菌生長和酶活性的影響

2.3 不同外加Ca2+濃度下CA菌生長和酶活性的變化

離子濃度會(huì)影響微生物細(xì)胞周圍的滲透壓，進(jìn)而影響微生物的生長情況。不同Ca2+濃度對(duì)細(xì)菌的生長繁殖和酶活性的影響如圖5所示，從圖中可以看出，在Ca2+濃度為0-50 mmol/L的范圍時(shí)，CA菌的OD400值和酶活性相差不大，在Ca2+濃度為50 mmol/L時(shí)，細(xì)菌的生長情況最好，酶活性也達(dá)到最大值。隨著Ca2+濃度的增加，CA菌的生長受到抑制，酶活性也逐漸降低，當(dāng)Ca2+濃度達(dá)到150 mmol/L以上時(shí)，細(xì)菌幾乎不生長，酶活性幾乎沒有。由此可知，當(dāng)外加Ca2+濃度在0-50 mmol/L時(shí)，細(xì)菌的生長情況良好，并且此時(shí)的碳酸酐酶活性也較好。

圖5 不同Ca2+濃度對(duì)CA菌生長和酶活性的影響

2.4 CA菌誘導(dǎo)CaCO3的礦化過程

培養(yǎng)液中的pH值在細(xì)菌礦化過程中起著重要的作用，在初始pH值為7.5、8.5和9.5的培養(yǎng)基中，加入50 mmol/L的CaCl2溶液，每隔6 h測(cè)試溶液中的pH值和Ca2+濃度的變化。圖6是不同初始pH值下培養(yǎng)液中的pH值隨時(shí)間的變化，從圖中可以看出，在培養(yǎng)過程中，初始pH值為7.5和8.5的培養(yǎng)液中的pH值總是先降低后升高，這主要是因?yàn)榕囵B(yǎng)后期，營養(yǎng)物質(zhì)消耗完畢，有害代謝產(chǎn)物的積累，造成細(xì)菌死亡，細(xì)胞自溶，從而導(dǎo)致pH值的升高。而初始pH值為9.5的培養(yǎng)液中的pH值緩慢下降，可能是細(xì)菌在高的pH值下無法進(jìn)行正常生長，溶液pH值下降是大氣中的CO2溶解在培養(yǎng)液中所致。圖7是培養(yǎng)液中的Ca2+濃度隨培養(yǎng)時(shí)間的變化，從圖中可以看出，Ca2+濃度總是先降低后維持不變，其中培養(yǎng)液初始pH為8.5時(shí)，Ca2+濃度下降最快，而后由于細(xì)菌的溶解死亡，Ca2+的消耗與溶出達(dá)到平衡。Ca2+濃度變化最小的是培養(yǎng)液初始pH值為9.5，此時(shí)Ca2+僅僅減少了8 mmol/L，這主要是因?yàn)樵谳^低的pH值下，CO2溶于水產(chǎn)生多余的H+會(huì)溶解生成的CaCO3，此時(shí)CaCO3的生成與溶解達(dá)到平衡，故而其Ca2+濃度變化較小。當(dāng)培養(yǎng)液中的初始pH達(dá)到9.5時(shí)，此環(huán)境下影響了細(xì)菌的生長，導(dǎo)致了酶活性的降低，CO2的水合反應(yīng)受到抑制，故而Ca2+的濃度變化較小。將培養(yǎng)液中的沉淀過濾、洗滌、干燥后，所得CaCO3的質(zhì)量如圖8所示，從圖中可以看出，當(dāng)培養(yǎng)液初始pH值為8.5時(shí)，CaCO3的生成量最多，9.5的初始pH值所礦化生成的CaCO3的質(zhì)量最小。由以上分析可知，pH值能影響CA菌誘導(dǎo)CaCO3的礦化過程，偏低的pH值會(huì)使生成的CaCO3溶解，而偏高的pH值會(huì)影響CA菌的酶活性，限制CO2的水合反應(yīng)過程，CA菌最佳的礦化pH值為8.5，此時(shí)的CaCO3生成量是最多的。

圖6 不同初始pH值下培養(yǎng)液中的pH值隨礦化時(shí)間的變化

圖7 不同初始pH值下培養(yǎng)液中的Ca2+濃度隨礦化時(shí)間的變化

3 討論

3.1 溫度對(duì)CA菌生長和酶活性的影響

圖8 不同初始pH值下培養(yǎng)液中所生成的CaCO3

細(xì)菌在生長繁殖過程中，都有最適宜的溫度范圍。當(dāng)外界溫度高于最適溫度時(shí)，細(xì)菌蛋白質(zhì)、核酸、細(xì)胞壁和細(xì)胞膜及酶類因熱力作用發(fā)生變性或凝固，活性消失，代謝發(fā)生障礙，從而導(dǎo)致細(xì)菌死亡。在低溫條件下時(shí)，因溫度低于最適溫度，細(xì)菌代謝活動(dòng)降低，從而不再繁殖，但能較長時(shí)間維持生命，此種溫度下適用于保存菌種。細(xì)菌生長情況的好壞會(huì)影響酶活性，導(dǎo)致二者出現(xiàn)相似的變化規(guī)律。故而較低的溫度會(huì)抑制細(xì)菌的生長和酶活性，過高的溫度則會(huì)對(duì)細(xì)菌的生長和酶活性造成負(fù)面影響。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知CA菌的最佳生長溫度為25℃。

3.2 不同初始pH值對(duì)CA菌生長和酶活性的影響

在細(xì)菌生長過程中，培養(yǎng)基體系pH值變化的主要原因是在CA菌培養(yǎng)的開始階段，生長繁殖產(chǎn)生的CA酶，會(huì)加速CO2的水合反應(yīng)，從而生成H+，使體系溶液中的pH值降低，而后隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長，細(xì)菌分解蛋白質(zhì)會(huì)產(chǎn)生堿性的代謝產(chǎn)物，同時(shí)由于后期細(xì)菌自溶，核酸類物質(zhì)外泄，從而導(dǎo)致培養(yǎng)液的pH值升高。在不同pH值溶液體系中，隨著初始pH值的升高，細(xì)菌生長受到抑制和酶活性降低的主要因?yàn)槭遣煌膒H值會(huì)影響微生物細(xì)胞膜的通透性，影響微生物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，從而影響細(xì)菌新陳代謝的進(jìn)行，在細(xì)菌生長受到影響的同時(shí)，細(xì)菌所分泌酶的效率降低，導(dǎo)致酶活性的降低。溶液中過高的初始pH值會(huì)影響細(xì)菌的生長繁殖，不利于細(xì)菌的新陳代謝，并嚴(yán)重影響所分泌的碳酸酐酶活性。

3.3 Ca2+濃度對(duì)CA菌生長和酶活性的影響

不同Ca2+濃度會(huì)影響細(xì)菌的生長繁殖情況和酶活性，尤其是隨著外加Ca2+濃度的增加，細(xì)菌的生長受到嚴(yán)重抑制，對(duì)應(yīng)的酶活性也較低。這主要是因?yàn)?，高濃度的Ca2+會(huì)影響CA菌細(xì)胞膜周圍的滲透壓，水分將通過細(xì)胞膜從低濃度的細(xì)胞內(nèi)進(jìn)入到細(xì)胞周圍的溶液中，造成細(xì)胞脫水而引起質(zhì)壁分離，使CA菌不能生長甚至死亡。而低濃度的Ca2+能起到維持細(xì)胞周圍滲透壓的作用，為CA菌細(xì)胞的新陳代謝提供良好的外部環(huán)境，從而加速細(xì)菌的生長，并提高對(duì)應(yīng)的酶活性。由以上分析可知，50 mmol/L的Ca2+濃度有利于CA菌的生長，并且此時(shí)的酶活性也最高。

3.4 礦化產(chǎn)物分析

圖9是不同初始pH值下得到的CaCO3沉積物的XRD圖譜，從圖中可以看出，初始pH為7.5和8.5時(shí)，所得沉淀為方解石和球霰石復(fù)合晶型的CaCO3，初始pH值為9.5的培養(yǎng)液中所得的主要是方解石晶型的CaCO3，其中衍射角2θ = 29.40°9.40°得的主要是104）晶面，衍射角2θ =24.90°主要對(duì)應(yīng)于球霰石的（110）晶面，而且除了方解石和球霰石的衍射峰，其他雜質(zhì)衍射峰的強(qiáng)度可忽略，這表明產(chǎn)品純度較高，而圖中各衍射峰尖銳，則表明樣品的結(jié)晶性良好。不同初始pH值下的CaCO3沉淀物的SEM照片如圖10所示，從圖中可以看出所得的礦化產(chǎn)物均是不規(guī)則形貌的球形，粒徑大約為6 μm，其中，在初始培養(yǎng)液pH值為7.5時(shí)，所得CaCO3是由大量塊狀堆積而成，pH值為8.5的培養(yǎng)液所得CaCO3是由球狀和方形狀簇集而成，pH為9.5的培養(yǎng)液所得CaCO3則是由大量片狀組成的。由此可知，pH值對(duì)于所得到的CaCO3的形貌和晶型具有很大的影響，具體表現(xiàn)在不同pH值下，菌的量和酶活性對(duì)所誘導(dǎo)的CaCO3的形貌和晶型有所差異。

3.5 溶液中碳酸酐酶礦化機(jī)理

若溶液中沒有碳酸酐酶存在，CO2的水合反應(yīng)僅僅是CO2溶于水生成H2CO3以及H2CO3在堿性條件下電離為CO32-的過程，此時(shí)CO2溶于水生成H2CO3非常緩慢，其轉(zhuǎn)化系數(shù)僅為1.3 × 10-1s-1［12］，是整個(gè)反應(yīng)的限速階段。

圖9 礦化產(chǎn)物的XRD圖譜

圖10 礦化產(chǎn)物的SEM圖

而在微生物生長繁殖過程中產(chǎn)生的碳酸酐酶的催化作用下，CO2的水合機(jī)制發(fā)生了改變，CA能加速上述反應(yīng)的進(jìn)行，CO2的水合轉(zhuǎn)化系數(shù)顯著提高至1.0 × 106s-1［12，14］，是自然界的約107倍，大大提高了CO2的水合反應(yīng)。

由以上微生物生長繁殖、酶活性及礦化產(chǎn)物的研究可知，整個(gè)微生物誘導(dǎo)CaCO3礦化反應(yīng)過程分為以下4個(gè)階段：微生物的生長繁殖階段、礦化離子的形成階段、成核位點(diǎn)的吸附階段以及礦化產(chǎn)物的沉積階段。其中微生物在生長繁殖過程中，會(huì)產(chǎn)生碳酸酐酶，這極大的促進(jìn)了CO2的水合反應(yīng)，加快了CO2在堿性溶液中的溶解，從而產(chǎn)生CO32-，為礦化產(chǎn)物的沉積提供了必需條件；在外加鈣源存在的情況下，由于微生物細(xì)菌體自身帶負(fù)電荷，會(huì)使帶正電荷的Ca2+吸附在菌體表面，為礦化產(chǎn)物的沉積提供了成核位點(diǎn)，最終形成不同晶型的CaCO3。在整個(gè)礦化過程中，CA催化礦化離子的形成及礦化產(chǎn)物的沉積的具體過程如下［14，18-19，21］：

（1）碳酸酐酶活性中心的Zn2+作用于與之相連的水分子，將其去質(zhì)子化形成E·ZnOH-：

（2）由于E·ZnOH-中氫鍵的存在，其中的氧原子具有很強(qiáng)的親核性，能夠與溶液中的水化CO2相結(jié)合，形成E·ZnHCO3

-：

（3）隨后E·ZnHCO3-中的HCO3-被溶液中的H2O取代，形成E·ZnOH2和HCO3-：

（4）在堿性的溶液中，HCO3-與OH-反應(yīng)，生成CO3

2-和H2O：

（5）由于微生物菌體自身帶負(fù)電荷，會(huì)吸附Ca2+在其表面聚集：

（6）微生物菌體作為成核位點(diǎn)，促使礦化產(chǎn)物在其表面沉積：

由以上反應(yīng)可得出微生物產(chǎn)生碳酸酐酶催化CO2的水合反應(yīng)機(jī)理的過程示意圖（圖11），此水合機(jī)理的建立對(duì)探索CA菌的潛在應(yīng)用具有一定的參考意義。

圖11 碳酸酐酶催化CO2水合反應(yīng)機(jī)理的過程示意圖

4 結(jié)論

選用可產(chǎn)生碳酸酐酶的膠質(zhì)芽孢桿菌進(jìn)行培養(yǎng)，研究了溫度、pH值和Ca2+濃度對(duì)CA菌生長和酶活性的影響，得出CA菌最佳的培養(yǎng)條件為25℃、pH值為8.5的培養(yǎng)基，Ca2+濃度為50 mmol/L，此時(shí)的細(xì)菌生長繁殖良好，并且酶活性也較高。同時(shí)研究了溶液中微生物產(chǎn)生碳酸酐酶誘導(dǎo)CaCO3沉積的礦化機(jī)理，微生物所產(chǎn)生的CA能夠加速CO2的水合反應(yīng)，在堿性條件中，生成CO32-，當(dāng)有外加鈣源時(shí)，能夠與Ca2+反應(yīng)進(jìn)而生成CaCO3。