β-Proteobacteria菌降解甲基叔丁基醚的条件及中间代谢产物研究

采用可利用甲基叔丁基醚(methyl tert-butyl ether,MTBE)为唯一碳源和能源生长的1株β-Proteobacteria菌进行MTBE在密闭系统中的降解试验,确定了该菌降解MTBE的最适条件为:培养液初始pH值7.2,初始细胞浓度10⁷cells/mL,初始MTBE浓度为25 mg/L.考察了密封培养系统内培养液溶解氧对降解效果的影响,结果表明,在培养系统密闭前充入氧气可提高菌体对MTBE的降解速率.以气相色谱-质谱联用法检测到MTBE降解主要中间代谢产物是叔丁基醇、异丙醇、丙酮.在选择离子扫描模式下定量分析,得到降解过程中主要中间代谢产物的浓度变化曲线,据此推断MTBE的降解途径属于“丙酮途径”.     

一株新颖的Providencia sp.菌降解吲哚及合成靛蓝的特性研究

吲哚是一种典型的氮杂环芳烃污染物,在焦化废水和畜牧废水中大量存在.本研究从近海泥沙中分离纯化得到一株高效吲哚降解菌DCX,经16S rRNA基因序列比对分析,鉴定其为普罗维登斯菌属(Providencia sp.).该菌株能够以吲哚为唯一碳源,在28 h内将100 mg·L~(-1)吲哚完全降解.液相色谱/飞行时间-质谱联用(LC/TOF-MS)的结果表明,靛蓝、靛红、靛红酸及邻氨基苯甲酸是菌株DCX降解吲哚过程中的中间产物.此外,本研究中发现,外加营养物质可以促进菌株DCX降解吲哚,特别是加入酵母浸粉后,反应体系中会产生大量靛蓝.利用表面响应法确定菌株DCX转化吲哚合成靛蓝的最优条件为:吲哚207.49 mg·L~(-1),酵母浸粉2.9 g·L-1,接菌量4.23%(V/V),并且在最优条件下,靛蓝产率达到最高(9.90%),比初始条件提高了4.38倍.     

镰刀菌(Fusarium sp.)对2,4,6-三氯苯酚的降解特性及其机制

为了解镰刀菌(Fusarium sp.)降解2,4,6-三氯苯酚(TCP)的因素影响规律,研究了温度、p H、外加碳源、氮源、氯离子及TCP浓度对其降解特性的影响,分析了其降解动力学与降解途径.结论:镰刀菌能以TCP为唯一碳源和能源物质进行生长繁殖,TCP降解最适条件为:氮源Na NO3(0.2 g·L~(-1)),30℃,p H=6~7.外加碳源葡萄糖对降解TCP具有明显的抑制作用.氯离子浓度低于0.2 g·L~(-1)时对降解TCP具有一定的促进作用,但随着氯离子浓度的增加,TCP的降解受到了抑制.镰刀菌对TCP降解速率随着其浓度的升高而减缓.镰刀菌能降解10~50 mg·L~(-1)的TCP,其降解反应符合零级降解动力学方程.镰刀菌降解TCP过程中检测到2,6-二氯苯酚(RT 12.521 min),可推测TCP是通过2,6-二氯苯酚途径进行降解的.     

1株氯苯高效降解菌的分离鉴定及降解特性

分离筛选到1株能以氯苯为唯一碳源和能源的菌株LW26,根据菌株的形态、生理生化特征、16S rRNA序列分析以及Biolog鉴定,确定该菌株为戴尔福特菌(Delftia tsuruhatensis),其为新发现的具有氯苯降解能力的菌株,并且该菌株能降解BETX、正己烷和环己烷等常见的有机污染物.实验考察了温度、pH、氯苯初始浓度、Cl-浓度等因素对菌株生长和降解性能的影响.结果表明,该菌株较为适宜的生长和降解条件为:温度25℃、pH 7.0;底物耐受浓度高达500 mg·L~(-1);当Cl-浓度超过0.14 mol·L~(-1)时,菌株生长会受到抑制.利用Haldane模型对实验数据拟合得到菌株LW26的最大比生长速率μmax和最大比降解速率γmax分别为0.42 h~(-1)和2.53 h~(-1).利用GC-MS进行中间产物分析,结果表明菌株LW26降解氯苯的过程中产生邻氯苯酚,结合邻苯二酚双加氧酶活性分析,推测氯苯经历邻位开环、脱氯、氧化等过程,最终矿化为CO2或转化为生物质.     

某污水处理厂中17α-乙炔基雌二醇降解菌的分离鉴定及其降解特性

由北京某污水处理厂活性污泥中分离出以17α-乙炔基雌二醇(EE2)为唯一碳源生长的单一菌株,经16SrRNA基因序列分析鉴定为香茅醇假单胞菌(Pseudomonas citronellolis),命名为SS-2菌株.研究表明,SS-2菌株在7d内对初始浓度为4mg·L-1EE2的降解率为93.6%,对初始浓度为2mg·L-1雌酮(E1)、或17β-雌二醇(E2)的降解率为99%,对雌三醇(E3)没有降解能力.SS-2菌株降解雌激素的反应符合动力学一级反应定律,其降解速率常数分别为0.236h-1(E1)、0.221h-1(E2)和0.013h-1(EE2).SS-2菌株降解E2的过程中,检测到E1的生成,并且生成的E1亦可被SS-2菌株降解;该降解过程中类雌激素活性随着E2与E1浓度的降低而显著减少,表明SS-2菌株不仅可以降解E2与E1,而且可以降低降解过程中的类雌激素活性;反应进行240h后,仍表现出少量类雌激素活性,推测是因残留的E2或E1所致,表明尚且未知的中间产物或生成物的类雌激素活性远低于E2与E1.     

耐盐类固醇激素降解菌交替赤杆菌MH-B5的降解特性、降解途径及其固定化

从咸水湖中分离得到1株具有类固醇激素降解能力的耐盐菌株,利用16S rRNA基因序列同源性分析确定菌株MH-B5属于交替赤杆菌属(Altererythrobacter),其可生长p H范围为5.5~9.0,可耐受盐度生长范围为0~7%,单碳降解实验表明该菌可以利用雌酮、雌二醇、雌三醇和睾酮.应用超高压液相色谱串联四级杆飞行时间质谱分析得出菌株降解睾酮的过程中主要中间代谢产物为4-雄烯二酮、宝丹酮和雄二烯二酮.应用单一载体和复合载体两种方法分别制备的菌株MH-B5固定化颗粒均可降解雌二醇,批次降解实验表明菌株MH-B5固定化颗粒可有效降解2 mg·L~(-1)雌二醇及其初级代谢产物雌酮.上述研究结果表明菌株MH-B5可在海水中生长良好,其能降解典型雌激素及雄激素睾酮,且经过微生物固定化过程后依然具有类固醇激素的降解特性,因此对类固醇激素污染的咸水环境修复,具有潜在应用前景.     

喹啉降解菌Rhodococcus sp.QL2的分离鉴定及降解特性

从某焦化厂生物处理系统的活性污泥中驯化、分离出1株能以喹啉为唯一碳、氮、能源生长代谢的菌株QL2.经过对其形态特征、生理生化特征和16S rRNA序列分析鉴定该菌株为红球菌属 (Rhodococcus sp.).研究表明,菌株QL2利用喹啉生长的适宜温度为35～42℃,培养基初始pH为8～9,摇床转速为150　r/min.外加氮源能促进菌株的生长,其中无机氮比有机氮、铵态氮比硝态氮更利于细菌的生长.在喹啉初始浓度为60～680　mg/L范围内菌株QL2降解喹啉符合零级动力学方程.喹啉初始浓度为150　mg/L时在8　h内完全降解,TOC去除率14 h内可达到70%.降解过程中产生有颜色的物质,且杂环上的氮原子以氨氮的形式被释放.通过HPLC及GC/MS分析出喹啉降解过程中的主要中间产物为2-羟基喹啉.该菌底物利用范围广,能降解苯酚、萘、吡啶等多种芳香族化合物.     

β-Proteobacteria菌降解甲基叔丁基醚的条件及中间代谢产物研究

采用可利用甲基叔丁基醚(methyl tert-butyl ether,MTBE)为唯一碳源和能源生长的1株β-Proteobacteria菌进行MTBE在密闭系统中的降解试验,确定了该菌降解MTBE的最适条件为:培养液初始pH值7.2,初始细胞浓度107 cells/mL,初始MTBE浓度为25mg/L.考察了密封培养系统内培养液溶解氧对降解效果的影响,结果表明,在培养系统密闭前充入氧气可提高菌体对MTBE的降解速率.以气相色谱-质谱联用法检测到MTBE降解主要中间代谢产物是叔丁基醇、异丙醇、丙酮.在选择离子扫描模式下定量分析,得到降解过程中主要中间代谢产物的浓度变化曲线,据此推断MTBE的降解途径属于"丙酮途径".     

一株苯酚降解菌的筛选鉴定及响应面法优化其降解

从某化工厂污水处理车间活性污泥中分离、筛选到一株能以苯酚为唯一碳源和能源生长的菌株YH8.基于形态特征、生理生化特性、BIOLOG细菌自动鉴定系统、16S rDNA和gyrB基因序列同源性分析鉴定菌株YH8,鉴定菌株YH8为Acinetobacter guillouiae.在苯酚浓度低于1200 mg·L-1,温度为26~34℃,pH为7.0~10.0时,菌株YH8培养60 h对苯酚的降解率达70%以上.运用单因素实验初步确定苯酚降解的最适外加碳源和氮源分别为山梨醇和NaNO3,最适温度为30℃,最适初始pH为9.0,最适接种量为5%.为了提高菌株YH8的降解率,首先利用Plackett-Burman实验设计评估并筛选出影响苯酚降解的3个关键因素为初始pH、苯酚浓度、山梨醇浓度.用最陡爬坡实验逼近以上3个因子的最大响应区域,采用Box-Behnken实验设计及响应面法分析,确定其最优降解条件为初始pH 9.26、苯酚浓度1163.63 mg·L-1、山梨醇浓度7.81%、接种量5%、NaNO_3浓度2%、温度30℃、培养时间96 h,在此条件下苯酚降解率可达98.95%.苯酚降解酶活性及酶定域实验表明,菌株YH8相关降解酶为胞内酶,且苯酚可诱导苯酚羟化酶(LmPH)和邻苯二酚1,2-双加氧酶(C_(12)O)的合成.通过降解酶特异性引物从菌株YH8扩增得到LmPH和C12O基因片段,经质粒检测和消除实验发现菌株YH8相关降解基因位于质粒上.此外,菌株YH8能耐受高浓度NaCl和多种重金属离子,对多种抗生素具有抗性.     

产碱菌株F-3-4对苯酚降解特性的研究

从腈纶废水处理构筑物中分离筛选到1株高效降解2,6-二叔丁基苯酚的菌株F-3-4,经驯化发现其对苯酚也有较好的降解能力。通过紫外吸收测定菌液生长值以及安替比林比色法测定苯酚浓度,考察了不同底物浓度、pH值、通气量对苯酚降解的影响以及苯酚降解的动力学分析。结果表明,该菌生长的迟滞期随苯酚浓度的增大而延长,苯酚浓度增大对菌株有明显的抑制作用。200mg/L苯酚浓度的完全降解时间在36h之内,该菌株降解苯酚基本发生在对数期,其对苯酚降解适宜条件为温度35℃,pH7～8,该菌为好氧菌,通气有利于苯酚的降解。在最适条件下其降解苯酚的动力学特征符合Monod模型。     

Methylobacterium sp.TP-1好氧降解四溴双酚A机理及其功能酶研究

四溴双酚A(Tetrabromobisphenol A,TBBPA)是目前使用最广泛的溴代阻燃剂之一,在各种环境介质中普遍存在,对人体健康具有潜在危害.本研究从沉积物中筛选得到一株可降解TBBPA的菌株,命名为TP-1,经16S rDNA序列分析鉴定为甲基杆菌(Methylobacterium sp.).在pH=7的条件下反应60 h,菌株TP-1对初始浓度为10 mg·L~(-1)的TBBPA降解率为74.87%.采用HPLC-MS测定TBBPA的降解产物,发现主要产物为二溴双酚A、双酚A、4-对羟基苯乙酮和二溴化芳香族化合物,其降解方式主要为β断裂、还原脱溴和氧化,进而初步推测出其降解途径.在此基础上,基于KEGG数据库分析菌株TP-1降解TBBPA的分子生物学机制,依据模拟降解途径和KEGG注释结果推测菌株TP-1降解TBBPA的功能酶为过氧化氢酶(EC:1.11.1.6)、卤代烷脱卤酶(EC:3.8.1.5)、卤乙酸脱卤酶(EC:3.8.1.3)和单加氧酶(EC:1.14.13.7).对这4种酶同源性和编码基因进行对比分析表明,这4种酶与甲基杆菌属菌株的相应功能酶均具有较高的同源性,且相应的基因簇在甲基杆菌属菌株中均具有较好的同线性,据此推测甲基杆菌属的多数菌株具有TBBPA降解能力.本研究可从分子水平阐述TBBPA的微生物降解机制,为相关研究提供有益参考.     

一株1,2,3,4-四氯苯降解菌的筛选和降解特性研究

从广东某化学试剂厂周边土壤中筛选、分离并纯化出一株能有效降解1,2,3,4-四氯苯(1,2,3,4-TeCB)的菌株,命名为L-1号菌.探索不同接种量(2%;3%;5%)菌株对25 mg·L-1的1,2,3,4-四氯苯模拟废水化学需氧量(COD)、氯离子释放浓度、1,2,3,4-四氯苯降解效果影响,并结合气相质谱联用仪(GC-MS)工作站分析菌株对1,2,3,4-TeCB降解产物.结果表明:经16S rDNA鉴定该菌株为枯草芽孢杆菌;菌株接种量为5%对1,2,3,4-TeCB降解效果最佳,在pH=7.0、温度30℃,摇床转速110 r·min-1条件下反应7d,COD降解率达62.71%;氯离子释放浓度4.98mg·L-1;四氯苯降解量达20.47 mg·L-1.通过对L-1号菌降解1,2,3,4-TeCB产物分析,发现L-1号菌对1,2,3,4-TeCB的降解是通过先开环后脱氯的途径实现的.     

1株17β-雌二醇高效降解菌的分离鉴定及降解特性

从浙江仙居某制药厂废水处理站的活性污泥中驯化、分离得到1株能以雌二醇(17β-estradiol,E2)为唯一碳源生长的细菌菌株E2-Y.经过对其形态特征、生理生化以及16SrDNA序列分析,确定该菌为一种芽孢杆菌(Bacillussp.).通过摇瓶实验考察了温度、pH等因素对E2微生物降解性能的影响,得出最适温度为30℃,最佳pH值7.5.培养基中不同添加物对E2降解的影响迥异:蛋白胨、牛肉膏等有较强的促进作用;Ba2+、Zn2+、Sn2+、Cd2+、Cr2+、Pb2+等几种金属离子的抑制作用依次增强;而投加硝酸钾、淀粉、氯化铵、Ca2+、Fe2+等物质对E2降解无明显影响.在最佳实验条件下,该菌株可以在7d内将初始浓度为0.5～50mg/L的E2完全降解,E1是菌株E2-Y降解E2的最初代谢产物,并且可进一步被逐渐降解;降解实验进行15d后,初始浓度为1mg/L的E2的雌激素总体效应可被该菌株降低95%以上.     

磺胺二甲基嘧啶(SM2)高效降解菌J2的分离筛选及降解特性研究

从城市污水处理厂活性污泥中分离得到一株能以磺胺二甲基嘧啶(SM2)为唯一碳源的菌株,经生理生化鉴定和16S rRNA基因序列同源性分析,将此菌鉴定为蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus),命名为J2.不同条件下的降解特性研究结果表明,J2菌株具有极高的SM2耐受性(100 mg·L~(-1))、较广的温度(20～30℃)和pH(6～8)适用范围;在温度30℃、pH=8.0、初始OD_(600)=0.1、SM2起始浓度为50 mg·L~(-1)的条件下,J2菌株在36 h内对SM2的降解率可达100%,降解效率远超目前已报道的其他SM2降解菌株,展现出了良好的应用潜力.J2菌株降解SM2过程中产生了5种主要中间代谢产物,分析推断其降解SM2的途径分为两条:①磺胺二甲基嘧啶分子首先在酶促反应作用下脱除SO_2,生成嘧啶环和苯胺环自由基,这两种自由基再经过环间耦合生成N-(4,6-二甲基嘧啶-2基)-1,4-二苯胺,该分子中的C—N键在活性氧物种的作用下断开生成苯胺和2-氨基-4,6-二甲基嘧啶;②在漆酶的作用下N~4键断裂,产生N-(3,5-二甲基嘧啶)-苯磺酰胺,之后N-(3,5-二甲基嘧啶)-苯磺酰胺的N—S键断裂,进一步形成2-氨基-4,6-二甲基嘧啶和苯亚砜.     

接种混合功能细菌降低黑麦草体内菲和芘污染的机理初探

本研究通过批量降解试验,探讨了功能菌株Massilia sp. Pn2和Mycobacterium flavescens 033降解菲和芘的基本动力学过程和规律;重点采用温室盆栽试验,研究了接种混合菌株对黑麦草体内PAHs含量及多酚氧化酶(PPO)和过氧化物酶(POD)活性的影响.结果表明,菌株Pn2和033可以分别利用菲和芘作为碳源和能源进行生长;在30℃、pH=7.0条件下,菌株Pn2和033对100 mg·L~(-1)菲和50 mg·L~(-1)芘的降解率分别高达99.7%和98.3%,降解半衰期分别为0.34 d和0.95 d(R~20.98).与接种灭活混合菌株对比,接种混合菌株Pn2和033显著地降低了黑麦草体内菲和芘的含量和积累量(p0.05),并阻控菲和芘由黑麦草根向茎叶转移.同时,接种混合菌株Pn2和033显著地提高了黑麦草根和茎叶中POD(p0.05)活性,该酶能够促进黑麦草体内超氧自由基的清除,并保护细胞免受PAHs损伤,进而影响PAHs在黑麦草体内的代谢过程.研究结果为阐明接种混合功能菌降低植物体内PAHs污染的作用机理提供了一定的参考价值.     

镉对铜绿假单胞菌降解水体中壬基酚的影响

探讨了镉(Cd)对铜绿假单胞菌(P.aeruginosa)SH1处理壬基酚(NP)的影响.结果表明,P.aeruginosa SH1的生物量随着Cd2+浓度的增大有明显的降低,10 mg·L~(-1)Cd2+存在时,菌株在24 h的生物量下降27.1%;Cd2+的加入对于菌体吸附NP有较大影响.对于活菌,低浓度Cd2+(0.5 mg·L~(-1))能够促进P.aeruginosa SH1吸附NP,而高浓度Cd2+(≥5 mg·L~(-1))的加入起抑制作用.对于失活菌体,低浓度Cd2+的加入对于菌体吸附NP无显著性影响,而高浓度的Cd2+能够促进吸附作用;降解实验结果表明,胞内酶的降解速率要远远大于菌体.不同浓度的Cd2+对菌体和胞内酶降解NP有着不同的影响.当体系中存在高浓度Cd2+时,胞内酶和菌体降解NP均受到抑制,胞内酶受到的抑制作用更显著.低浓度的Cd2+对菌体降解NP有促进作用,而对胞内酶降解NP无显著性影响;胞内酶对NP的降解过程符合一级动力学反应模型,Cd2+浓度为0.5 mg·L~(-1)时降解速率最快,半衰期为5.5 h,而菌体降解NP则不能很好地通过一级动力学模型进行拟合.     

裂褶菌F17对偶氮染料刚果红的脱色降解及其产物分析

利用本实验室新构建的染料脱色降解体系,对裂褶菌F17(Schizophyllum sp.F17)脱色降解刚果红进行了研究,分析了该菌的主要降解酶,并对刚果红降解产物进行分离和鉴定.结果表明,裂褶菌F17在此体系中对刚果红表现出较高的脱色降解能力,菌球加入48h后脱色率达到91.5%;酶活检测表明,该菌主要产生锰过氧化物酶(MnP),并在脱色48h时,MnP酶活达到最大值96.1U·L-1.此外,对脱色96h和192h后的脱色液进行紫外-可见扫描,发现刚果红在可见光区495nm处的吸收峰已消失,并在紫外区出现多个吸收峰.通过高效液相色谱分离得到1种刚果红降解产物,用质谱和傅立叶红外光谱鉴定,发现该产物相对分子量为184.2,主要官能团为-C6H4-和芳基-NH2,结合刚果红结构和该产物的核磁共振波谱推断其为联苯胺;并且随着降解时间的延长,联苯胺逐渐被降解.     

一株DDT降解菌的筛选及其降解特性

以DDT为目标污染物,通过筛选获得了一株效果稳定的DDT降解菌,并对其进行形态学观察,生理生化特性及16S rRNA测序鉴定.经鉴定,该菌株属于甲基菌属（Methylovorus）,命名为Methylovorus sp. XLL03.菌株在pH值为7,温度30℃,外加碳源浓度0.5%,初始DDT浓度20mg/L时生长量最大.在pH值为6,温度30℃下,外加碳源（葡萄糖）浓度0.1%,初始DDT浓度20mg/L时对DDT的降解率最大.在优化条件下,4d后菌株XLL03对DDT最高降解率可达50.4%.利用GC-MS对DDT的降解中间产物进行定性分析,初步推断在菌株XLL03中,DDT最初分别通过脱氯和脱氯化氢生成DDD和DDE,随后DDD和DDE进一步脱氯得到DDMU,最终DDMU开环后又经过一系列反应被彻底矿化.在DDT的代谢过程中,未发现代谢中间产物的积累,表明菌株XLL03在修复受DDT污染的水或土壤中具有一定的应用前景.     

喹啉降解菌Ochrobactrum sp.的好氧降解特性及其在焦化废水中的生物强化作用

喹啉是焦化废水中的难降解有机物之一,以喹啉为唯一碳氮源从某焦化废水处理厂活性污泥中分离出1株喹啉降解菌KDQ3,16S r DNA序列分析表明KDQ3为Ochrobactrum sp.,其对喹啉降解的最适条件为37℃和初始pH 7.0~8.0,喹啉降解动力学符合Haldane模型.KDQ3能在10.4 mg·L~(-1)Cr(Ⅵ)存在时降解200 mg·L~(-1)喹啉.此外,KDQ3能在实际好氧池焦化废水环境中降解喹啉和提高COD去除率,说明该菌具有生物强化焦化废水的应用潜力.     

极端嗜盐菌Halomonas elogata的分离鉴定及其降解偶氮染料活性兰BRF的条件优化研究

从新疆地区土壤中经驯化、分离纯化得到一株极端嗜盐菌,并对其形态特征、生理生化特性及16S rDNA同源性进行了检索比较,鉴定该菌株为伸长盐单胞菌(Halomonas elogata);其次,考察了不同因素对菌株降解偶氮染料--活性兰BRF的影响,比较了不同盐度条件下的降解率,并在30℃、5%盐度生长条件下采用单因素实验考察了该菌接菌量、染料初始浓度、初始pH等因素对活性兰BRF72h降解率的影响,采用正交试验L9(33)获得适宜的降解条件;最后,通过紫外-可见吸收光谱分析了降解产物.结果表明,该菌株耐盐范围为0～32%,最适生长盐度为5%～20%;在盐度为3%～25%条件下该菌株对活性兰BRF的降解率随着盐度的升高先升后降,5%盐度下的降解效果最佳;在30℃、5%盐度下适宜降解条件为:染料浓度100mg·L-1,pH=7,接菌量5%,72h的降解率为88.62%.紫外-可见光谱结果显示,降解产物的光谱与活性兰BRF的明显不同,可见光区的吸收峰消失,正己烷萃取液无紫外吸收,二氯甲烷萃取液出现两个紫外吸收峰,推测为芳胺类及杂环类等极性化合物;质谱分析证实,降解产物合苯甲基二胺、2,6-氨基苯酚等极性化合物.