斜纹紫蛤对酸蓝92暴露的反应：色素调节、抗氧化代谢、脂肪酸重塑及相关的人工神经网络分析

《Algal Research》：Response of Tetradesmus obliquus to acid blue 92 exposure: Pigment modulation, antioxidant metabolism, fatty acid remodeling, and supporting ANN analysis

　　

马埃德·加达基|纳斯罗拉·艾哈迈迪法尔德|萨马内·托尔巴蒂|阿德南·B·阿尔-哈瓦什

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  酸蓝92会抑制微生物生长，并引发其抗氧化防御反应。
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  脂肪酸结构改变使得单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸含量增加，有助于维持细胞膜稳定性。
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  T. obliquus能高效去除AB92；人工神经网络预测其去除效率的R²值为0.93。

引言

合成染料被广泛用于纺织、皮革、制药和化妆品行业，它们排放到水环境中会带来严重的生态和毒理学问题[1]、[2]、[3]。在合成染料中，偶氮染料占比最大，由于其复杂的芳香结构以及偶氮键（–N=N–），这类染料很难被生物降解，且在分解过程中可能产生有害的芳香胺类物质[4]、[5]、[6]。酸蓝92是一种常用的磺化偶氮染料，多用于纺织染色工艺，它存在于废水中的话会降低光线穿透率，干扰水生生物的光合作用，还会引发水生生物的氧化应激反应[6]。传统的物理化学处理方法，如混凝、吸附和高级氧化处理，往往需要较高的运营成本、大量能源，或者会产生二次污染，因此亟需开发环保且经济可行的生物处理方法[7]、[8]。

利用微藻进行生物修复已成为处理含染料废水的有效手段[9]。微藻不仅能吸收营养物质和有机污染物，还能吸附、转化或代谢分解染料，同时还能产生可用于生物燃料或生物制品的宝贵生物质[10]。微藻能够耐受并适应外来物质带来的压力，这得益于它们多样的代谢和生理反应，包括光合色素、抗氧化防御系统以及细胞膜脂质成分的调节[11]、[12]。因此，研究这些反应有助于了解微藻的解毒机制，以及经处理后的生物质所具备的生物技术价值。

在绿色微藻中，角毛藻科的物种广泛分布于各类淡水生态系统。这类微藻生长迅速，环境适应能力强，且已被证实具有去除多种污染物的能力，因此被广泛研究[13]。众多研究表明，Scenedesmus属物种以及（Turpin）M.J.Wynne（曾被称为Scenedesmus obliquus）在去除多环芳烃、磷、硫酸盐、磷酸盐、铵、重金属以及各种药物残留等污染物方面发挥着重要作用[14]、[15]、[16]、[17]、[18]。虽然最初是根据形态特征将归入Scenedesmus属，但后续的分子系统发育分析表明是角毛藻科中的一个独立属，因此该物种被重新分类为[13]。不过，尽管关于藻类与染料相互作用的科研越来越丰富，但关于这些微藻耐受和分解偶氮染料的生理机制仍缺乏足够的研究，尤其是在抗氧化防御、光合功能以及脂质结构变化在解毒过程中的相互作用方面。

因此，本研究旨在评估用于生物修复偶氮染料AB92的潜力，并阐明其相关的生理和生化反应。研究考察了作为生理状态指标的藻类生长情况和色素含量，还分析了反映氧化应激反应的抗氧化成分活性，以及体现细胞膜和代谢调节的脂肪酸组成变化。此外，还研究了AB92在处理过程中的去向及其降解产物。这些研究结果有助于深入理解耐受和分解染料的机制，为开发高效的基于微藻的环保废水处理技术提供依据。

章节要点

藻类及其培养基

T. obliquus是从伊朗乌尔米亚大学的卤虫与水产养殖研究所获取的，其在液体矿物BBM培养基中培养[19]。此前，阿萨尔皮舍等人已经对这种微藻进行了鉴定[20]。简而言之，研究人员使用鲍德温设计的引物对，通过PCR技术扩增了该微藻的两个内部转录间隔区（ITS1和ITS2）。随后通过桑格测序法对PCR产物进行测序，得到的序列被提交至

去除过程的ANN模型构建

本研究使用三层结构的人工神经网络（5:10:1架构）对处理AB92的过程进行了建模，最终得到的最小均方误差为3.89×10^?5。表2汇总了各项实验变量及其对染料去除效率的影响，对比了实验测量数据[22]与人工神经网络预测的结果，同时还展示了所有数据点上预测值与实验值的一致性。这些数据反映了各输入变量在决定AB92去除效率方面的相对重要性

结论

本研究表明，Tetradesmus obliquus能够通过生理适应和代谢转化相结合的方式，有效耐受并分解偶氮染料酸蓝92。AB92的存在会导致该微藻的生长速度、光合色素含量以及抗氧化物质含量发生浓度依赖性的变化，这说明该微藻已启动了针对氧化应激的防御机制。观察到的类胡萝卜素、酚类物质和黄酮类物质含量的下降，表明这些物质在

CRediT作者贡献说明

马埃德·加达基：正式分析。 纳斯罗拉·艾哈迈迪法尔德：写作——审稿与编辑，指导，研究工作。 萨马内·托尔巴蒂：写作——审稿与编辑，初稿撰写，指导，软件应用，项目管理，方法设计，研究工作，正式分析，概念构思。 阿德南·B·阿尔-哈瓦什：写作——审稿与编辑。

参与同意声明

无需声明。

发表同意声明

无需声明。

伦理审批声明

无需审批。本研究未涉及人类受试者或动物实验。

资金支持情况

本研究未获得任何公共机构、商业机构或非营利组织的资金支持。

利益冲突声明

作者声明，他们不存在任何可能影响本研究结果的已知财务利益关联或个人关系。

致谢

作者感谢乌尔米亚大学对本研究提供的支持。