应用生物强化技术处理焦化废水难降解有机物

通过驯化富集培养，从处理 经废水的活性污泥中分离出2株萘降解菌WN1、WN2和1株吡啶降解菌WB1，研究了投加高效菌种及微生物共代谢对 经废水生物处理的增强作用，同时研究了高效菌种和共代谢初级基质组合协同作用的效果。结果表明，投加共代谢初级基质、Fe^3 和高效菌种均能促进难降解有机物的降解，提高焦化废水COD去除率，当3者协同作用时，效果最好。     

浙江沿海藻类共生细菌的生理生化特性研究

利用梯度稀释法,从浙江象山、朱家尖等海域所采集的几种海藻中分离出海洋细菌50株,运用杯碟法研究了其胞外代谢产物活性,结果表明,100%的菌株含有胶原蛋白酶、淀粉酶,96%的菌株含有酪蛋白酶,70%的菌株含有酯酶,30%的菌株含有卵磷脂酶、脲酶,还有6%含微量的壳多糖水解酶。同时将这50株菌分别培养在高温(55℃)、高盐(质量分数5.5×10-2)、酸性(pH4.5)环境中,同样对胞外产物活性进行分析。结果显示:外界环境胁迫下,水解明胶、淀粉、酪蛋白和吐温的酶活性仍然存在,但活性有了很大的变化。因胶原蛋白酶、酪蛋白酶能分解胶原蛋白等成分,淀粉酶具分解淀粉、糖原的作用,因此,这些细菌的产物对其他生物有毒害作用,可能是致病菌,也可能对已知致病菌起抑制、破坏作用。本研究为寻找海洋活性先导化合物,为海洋药物的开发等提供了广阔的前景。     

一株吡啶高效降解菌的鉴定及其降解特性

对山西省长治市一家煤焦化厂经活性污泥处理后的废水中的吡啶降解菌进行了分离,并对其中一株吡啶高效降解菌JB27进行了分类鉴定及其吡啶降解特性分析。通过菌落形态观察、菌体显微观察、生理生化测定和16S r RNA基因序列分析对菌株JB27进行菌种分类;利用紫外分光光度计和可见光分光光度计分别测定培养基中吡啶质量浓度和菌液OD_(600)值;分别测定菌株JB27在不同pH、温度、葡萄糖添加量以及初始吡啶质量浓度条件下的菌液OD_(600)值和吡啶降解率。结果表明,菌株JB27为Shinella zoogloeoides;该菌株能利用吡啶作为唯一碳源;菌株JB27在pH 5.0~9.0条件下均能发挥较强的吡啶降解能力,其降解吡啶的最适pH为8.0或9.0;菌株JB27降解吡啶的最适温度为30℃;葡萄糖的添加会降低菌株JB27的吡啶降解速率,不利于该菌株对吡啶的降解;菌株JB27对吡啶的降解程度与菌液OD600值成正比,在吡啶初始浓度分别为500、1 000、1 500、2 500和3 000 mg·L~(-1)的培养基中,可分别在3、4、4、5和6 d内降解掉99%以上的吡啶。菌株JB27的吡啶降解能力高于多数已报道吡啶降解菌,是一株吡啶高效降解菌,可作为煤化工废水中吡啶类化合物的生物降解的优良菌种资源。该研究可为该菌种的进一步应用提供理论依据。     

一株耐冷菌所产降解酶的特性及应用

从我国寒冷地区筛选到一株能产低温降解酶的菌株.细菌学形态及16S rDNA鉴定表明,该菌株属希瓦氏菌属(Shewanella),最适生长温度为5～15℃,属耐冷菌,并暂命名为Shewanella sp.J5.菌株J5分泌的降解酶中蛋白酶和淀粉酶所表现的活力较高,在0℃下分别仍能保持20%和40%的酶活性,最适温度分别为40℃和30℃,最适pH分别为8.0和7.0～10.0,且对热敏感,属于碱性低温酶;金属离子中Mn2+、Fe2+对蛋白酶有明显的促进作用,而淀粉酶对金属依赖性较小;HPSEC结果表明,低温蛋白酶在水解酪蛋白过程中,对相对分子质量10 000的大分子肽水解能力很强.脱氢酶酶活测定结果表明,低温下菌株活性显著高于常温活性污泥,5℃下,添加菌株J5到活性污泥中可使废水COD去除率提高33%.因此,该菌株在低温污水处理上具有一定的应用前景.     

文冠果根系瘤状物可培养内生细菌的特性

针对具有根系瘤状物着生的文冠果植株,纯化并鉴定由根系瘤状物分离出来的内生细菌,分别采用铬天青(CAS)平板检测法、Salkowski比色法、平板溶磷圈法以及钼锑抗比色法分析内生细菌的产铁载体能力、产吲哚乙酸(IAA)能力以及溶磷能力.通过形态和分子鉴定,分离纯化出瘤状物特有的9个菌株,分别命名为XSB1-XSB9,其中6株属于芽孢杆菌属(Bacillus),2株属于短芽孢杆菌属(Brevibacillus),1株属于假单胞菌属(Pseudomonas).这9个菌株均能产生铁载体,其中XSB3、XSB4、XSB8、XSB9为极高产量菌株,XSB5、XSB6为高产量菌株,高产量以上的菌株占供试菌株的66.7%;9个菌株均能产生IAA,不加色氨酸时其产IAA的能力为10-35 mg/L,加色氨酸后,产IAA的能力为15-50 mg/L,且菌株XSB2、XSB3、XSB4、XSB5、XSB9产IAA能力与不加色氨酸时相比差异显著(P0.05),说明IAA的合成可能是以色氨酸为前体的色氨酸合成途径;这9个菌株均有一定的溶磷能力,菌株XSB1、XSB2、XSB4、XSB5溶磷量极显著高于其他菌株(P0.01),其溶磷量在50-90 mg/L之间,溶磷能力可提高19-29倍.综合分析认为菌株XSB4和XSB5产铁载体、产IAA以及溶磷能力都较强,值得作为备选菌株进行进一步的促生能力和促生机理研究;本研究结果可为文冠果根际微生物的开发利用、抗性机制、提高文冠果的栽培水平等方面的研究和实践提供基础数据和参考依据.     

病死猪堆肥高效降解复合菌系的构建及应用效果

为了缩短堆肥时间、提高堆肥产品质量,从病死猪好氧堆肥样品中筛选能高效降解蛋白质和脂肪的安全菌株,经拮抗验证后构建出病死猪堆肥高效降解复合菌系并进行现场堆肥试验.结果显示通过分离纯化共获得36株具有尸体降解能力的安全菌株,经酶活性测定复筛出10株具有较高蛋白酶及脂肪酶活性的菌株,对其进行菌种鉴定及菌株间拮抗研究后,混合构建为5组复合菌系,分别为A、B、C、D和E.通过比较复合菌系的蛋白酶及脂肪酶活性大小,进一步选择优选复合菌系E进行现场堆肥试验,结果表明堆肥期间对照组和接菌各组(2%和4%)最高温度分别达到约56.3、60.8和61.2℃;低剂量和高剂量接菌组堆肥温度达到55.0℃以上的高温天数均持续约7 d,显著高于对照组的3 d(P 0.01);堆肥结束时,对照组和接菌各组(2%和4%)降解率分别达到78.7%、97.7%和98.0%.本研究构建的复合菌系E可有效提高堆肥温度并延长高温维持时间,加速病死猪的降解.(图5表2参30)     

微生物转化淀粉废水制备生物灭蚊剂

采用摇瓶发酵试验探讨了淀粉废水为原料制备微生物灭蚊剂的可行性.结果表明,无需任何预处理工序,淀粉废水可作为微生物灭蚊菌株(Bacillus thuringiensis subsp. israelensis 187菌株和Bacillus sphaericus 2362菌株)的优良发酵培养基.Bti 187和Bs 2362菌株能在淀粉废水(含固率2.5%)为唯一原料的培养基中正常生长发育,并且产孢产毒.Bti 187和Bs 2362在淀粉废水发酵42 h,活菌数分别可达7.5×108、4.5×108 CFU·mL-1;抗热性芽孢数分别可达5.1×108、2.7×108 CFU·mL-1,均显著高于常规LB培养基.与LB培养基相比,淀粉废水培养基有利于提高芽孢产率、缩短发酵周期.毒力测定表明,淀粉废水培养42 h的Bti发酵液对淡色库蚊和白纹伊蚊的LC50分别为0.78、0.87 μg·mL-1,淀粉废水培养42 h的Bs发酵液对淡色库蚊和白纹伊蚊的LC50分别为0.70、16.06 μg·mL-1,淀粉废水明显有利于Bti 187与Bs 2362菌株的产毒.本研究不仅为淀粉废水提供了高附加值的处置新途径,而且可显著降低生物灭蚊剂的生产成本,具有广阔的应用前景.     

枯草芽孢杆菌胞外蛋白酶突变株的筛选及其拮抗作用

从小麦根际土壤中分离到一株对多种植物病原真菌有拮抗作用且产蛋白酶的枯草芽孢杆菌 Bacillus subtilis T2.经紫外线(UV)和硫酸二乙酯(DES)诱变处理,获得具有良好遗传稳定性的蛋白酶正负突变株.与出发菌株相比,培养48 h的正突变株胞外蛋白酶活力提高108.5%,负突变株蛋白酶活力降低81.1%,而二者的几丁质酶和β-1.3-葡聚糖酶活力均无显著变化.正突变株对棉花枯萎病菌(Fusarium oxysporum f. Sp. Vasinfectum)的平板拮抗作用增强,其粗酶液可使该菌菌丝变形膨大成珠状、原生质浓缩,萌发的孢子芽管短且畸形膨大;负突变株对该菌的平板拮抗作用显著降低,粗酶液对该菌菌丝和孢子的形态无明显作用.表明提高生防芽孢杆菌胞外蛋白酶的活力可增强其拮抗病原真菌的能力.     

3株高温蛋白酶产生菌的分离与鉴定

从云南温泉的污泥样品中分离到3株产蛋白酶的高温菌SB11、SB31和SC5,通过其形态特征、生理生化特征和16S rDNA序列比对分析等,初步鉴定这3株菌都属于土芽孢杆菌属(Geobacillus),其最适生长温度为60℃,最适pH为6.三者的蛋白酶活力分别可达35.6、26.1和26.6UmL-1,最适酶反应温度都在70℃以上,其中菌株SB31的蛋白酶其最适酶反应温度高达80℃,远高于一般动植物来源的蛋白酶.图4表1参11     

低温纤维素降解菌的分离与鉴定

对内蒙古部分地区土壤中低温降解纤维素的微生物进行研究,以期获得一些高酶活的低温纤维素酶产生菌.采用纯培养的方法,在10℃下培养获得纯培养物.以细菌16S rDNA通用引物PCR扩增后进行序列同源性比对确定种属.以DNS法测定纤维素酶活性,并对酶活较高的菌株进行产酶条件的优化.结果共分离得到55株可低温降解纤维素的菌株,16S rDNA序列分析表明它们分别属于γ-变形菌纲(γ-Proteobacteria)、硬壁菌门(Firmicutes)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)以及β-变形菌纲(β-Proteobacteria).该55株菌的纤维素酶活性均在22℃下最高.其中菌株CF11在10℃下的酶活在分离得到的55株细菌中最高.通过优化,菌株CF11产纤维素酶的最佳条件初步确定为pH值为6.5,培养时间为10 d,并且是以酵母提取物作为氮源,其纤维素酶活为58.091 IU.因此菌株CF11是一株极具开发潜力的低温纤维素酶产生菌.     

嗜热脂肪芽孢杆菌过氧化氢酶基因perA在大肠杆菌中的高效表达

利用PCR技术得到嗜热脂肪芽孢杆菌 (Bacillusstearothermophilus)过氧化氢酶基因 perA ,将该基因与表达载体 pKK2 2 3 3连接构建重组质粒pK perA ,转化大肠杆菌过氧化氢酶HPⅠ和HPⅡ双缺突变株UM 2 ,得到重组大肠杆菌UM 2 1.酶活测定结果表明 ,表达产物具有正常的生物学活性 .SDS PAGE电泳结果显示出明显的特异性表达条带 ,单体Mr =86× 10 3 ,与嗜热脂肪芽孢杆菌所产酶相同 .实验表明 ,重组质粒在宿主UM 2中有较好的稳定性 ,在无选择压力条件下传代 6 0次基本保持稳定 ,传代 10 0次重组质粒保留 80 %以上 .摇瓶实验确定重组菌的最佳表达条件为 :IPTG浓度 ,0 .75mmol/L ;诱导时间 3h ;培养基起始 pH 6 .5 ;诱导温度 37℃ ;装液量 5 0mL/ 2 5 0mL .在优化条件下 ,重组菌产生的过氧化氢酶占菌体总蛋白的 8% ,酶活力可达 35U/mL ,是原始菌株BacillusstearothermophilusIAM110 0 1的 11.7倍 .图 2表 1参 10     

霉菌利用酒精废水产絮凝剂

研究2株霉菌利用酒精废水产絮凝剂的絮凝效果以及菌株的生长情况.结果表明:在酒精废水中添加少量营养物质可作为廉价培养基使用;确定了廉价培养基的组成,絮凝剂产量分别达到淀粉培养基产量的94.5%和92.2%;廉价培养基培养HHE-P7和HHE-A26的培养液对高岭土悬浊液、猪场废水、建材废水、餐饮废水、城市生活污水都具有良好的絮凝效果,达到淀粉培养基的92.6%～97.8%.图4表3参19     

微生物絮凝剂产生菌的筛选及其絮凝除浊性能

采用某污水处理厂活性污泥富集的菌种 ,通过筛选获得了 1 0株絮凝除浊性能较强的菌株。以其中絮凝性能最优的菌株GS7为研究对象 ,探讨了影响其絮凝作用的主要因素。结果表明 ,GS7的最适生长条件为 :培养基pH值 6、培养时间 1 8h、培养温度 30℃。当废水pH值为 8左右时 ,GS7的絮凝效果最好。在废水中投加少量的二价金属离子Ca2 +可大大提高GS7的絮凝除浊率。GS7处理城市河涌污水等实际废水时浊度去除率可达 93.5%。     

产气肠杆菌(KLE-1)絮凝特性的研究

从土壤中筛选出一株产生菌KLE-1,经鉴定该菌株为产气肠杆菌(Klebsiella mobilis)．利用乳品废水作为发酵培养基,该菌株产生多糖类微生物絮凝剂;Ca^2 对该絮凝剂的助絮凝效果优于其它金属阳离子;采用红外扫描、zeta电位测定仪对絮凝机理进行研究,表明该絮凝剂主要以架桥作用为主．     

1株高效油脂降解菌株的筛选及其降解特性研究

从学校餐厅污泥中分离得到7株油脂降解菌。以芝麻油为唯一碳源,通过驯化培养、初筛和复筛得到1株芝麻油降解优势菌株。菌种特性研究表明其为好氧菌,降解芝麻油的最适温度为30~37℃左右,pH值为8.0;在最佳生长环境下,该菌株在含20g·L-1芝麻油的培养基中72h内对油脂的降解率达80%以上。     

纳米银与银离子对土壤微生物及酶活性的影响

为研究纳米银和银离子对土壤微生物的影响,采用土壤培养方式,对不同剂量纳米银(10、50、100 mg·kg~(-1))和银离子(1、5、10 mg·kg~(-1))暴露下黄褐土、砖红壤中可培养微生物数量及土壤酶活性(脲酶、荧光素二乙酸酯水解酶、蔗糖酶、过氧化氢酶)进行研究,并采用纯培养方法对纳米银和银离子暴露下的大肠杆菌(Escherichia coli)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)凋亡情况进行检测,对纳米银释放的银离子毒性进行评估。结果表明,随着纳米银剂量的增加,土壤可培养微生物数量显著减少,脲酶和过氧化氢酶活性降低,蔗糖酶、荧光素二乙酸酯水解酶(FDA酶)活性没有显著变化;银离子处理中微生物数量明显减少,但土壤酶活性被激活。10 mg·L~(-1)纳米银暴露1 h后大肠杆菌、金黄色葡萄球菌凋亡率、死亡率增高;随着培养时间的延长,纳米银缓慢释放银离子,并促进大肠杆菌的凋亡。综上分析,纳米银能够抑制土壤可培养微生物生长和酶活性,其中脲酶、过氧化氢酶对纳米银较为敏感,蔗糖酶、FDA酶受纳米银的影响较小;纳米银的毒性一方面是其本身的特异抗菌性,也有部分来自缓慢释放的银离子。     

一株聚乙烯降解菌的筛选及其降解特性研究

为解决聚乙烯塑料在自然环境中难降解的问题,从土壤中分离出一株降解菌用于聚乙烯塑料生物降解研究。经筛选纯化,对该菌进行生理生化实验、16Sr DNA序列分析和系统发育进化树构建;将菌株接种于以不同相对分子质量聚乙烯粉末(相对分子质量分别为2000、5000、100 000)和膜片(相对分子质量400 000)为唯一碳源的基础液体培养基中,于30℃、180 rpm下培养;采用分光光度法每隔24 h测定菌体生长浓度、总蛋白含量、还原糖含量以及p H值;培养14 d,采用ABTS法和愈创木酚法测定漆酶和锰过氧化物酶酶活力;培养60 d,称量聚乙烯残留物质量,于扫描电子显微镜下观察膜片表观,对膜片力学性能变化进行测定。鉴定结果表明,该菌为放线菌属的东方拟无枝酸菌(Amycolatopsis orientalis);菌生长浓度随聚乙烯相对分子质量的增大而减小;胞外蛋白质量浓度为(27.625±0.400)~(0.958±0.180)μg·m L~(-1);还原糖质量浓度为(15.664±1.764)~(2.660±0.000)μg·m L~(-1);p H值显著下降;漆酶和锰过氧化物酶酶活力酶活力分别为3 500~3 000 U·L~(-1)和2 600~2 000 U·L~(-1);聚乙烯失重率为(35.81%±0.39%)~(5.57%±0.22%);电镜观察发现膜片表面出现大量降解孔洞和大面积菌体附着;膜片力学性能显著下降;亲水性增大,表面能增大。证明东方拟无枝酸菌能够直接作用于普通聚乙烯塑料表面,是一株高效的降解菌株。推测该菌通过分泌胞外酶氧化聚乙烯长烃链,降低聚乙烯表面能,且在降解过程中产生酸性物质,长烃链最终转化成小分子物质;在菌株降解聚乙烯中起直接作用的酶为漆酶和锰过氧化物酶。     

极端嗜热厌氧纤维素菌的分离鉴定、系统发育分析及其酶学性质的研究

从云南高温温泉、油井等热源地区采集的大量样品中,获得了一株特殊的极端嗜热厌氧纤维素分解菌B2.分离菌株直杆,革兰氏阴性(G-),未观察到孢子,细胞单个或成对出现.菌体大小为0.4μm×(2-4)μm,严格厌氧,生长温度范围50-70℃,最适生长温度65℃.pH范围4-8,最适pH 7.0.在纤维素粉琼脂上菌落直径2-4 mm,乳白色.分离菌株能利用纤维二糖、葡萄糖、蔗糖、松子糖、淀粉、覃糖等作为碳源,分离菌株还可利用纤维素滤纸、纤维素粉、微晶纤维素、纤维素粉MN300和甘蔗渣、水稻秸杆.发酵纤维素产生乙醇、乙酸.在菌株B2的纤维素酶系中,C1酶、Cx酶和β-葡萄糖苷酶的最适温度分别为80℃、80℃和70℃,其比值为1:9:10,同时发现Cx酶具有较高的热稳定性.部分长度的16S rDNA序列分析表明,分离菌株B2与Thermoanaerobacter ethanalicus具有99.8％相似性.分离菌株B2为Thermoanaerobacter属.图5表3参21     

一株产胞外多糖的山药内生细菌Lysinibacillus fusiformis S-1的分离和鉴定

微生物的胞外多糖是重要的生物资源,为获得新型的具有药用价值的胞外多糖产生菌,从山药、地瓜、马铃薯和胡萝卜的根茎组织中分离、筛选到11株能产胞外多糖的植物内生菌,利用苯酚–硫酸法对这11株菌的多糖产量进行了定量分析.对多糖产量最高的S-1菌株,检测其在发酵过程中菌体生长、胞外多糖生成以及发酵过程的pH变化,绘制其胞外多糖发酵代谢曲线.通过形态观察、培养特性观察、生理生化实验和16S rDNA序列分析对该菌株进行了鉴定.结果显示,S-1菌株在产糖培养基中可以产生1.50 g/L的胞外多糖,在11株菌中产量最高.16S rDNA序列分析显示该菌属于赖氨酸芽孢杆菌(Lysinibacillus),且与纺锤形赖氨酸芽孢杆菌(L.fusiformis)亲缘最近.综合其形态特征、培养特性和生理生化实验结果,将S-1菌株鉴定为纺锤形赖氨酸芽孢杆菌.该菌在胞外多糖产生菌中少有报道,为胞外多糖的进一步研究提供了菌种资源.     

高产脂肪酶菌株的筛选鉴定及酶学、转酯特性

从自然环境中筛选水解酶活高且酶学、转酯特性优良的产脂肪酶菌株,对脂肪酶工业化发酵生产及生物柴油制备的研究具有重要意义.采用罗丹明B平板初筛和摇瓶发酵复筛法,从70份含油脂丰富的样品中筛选产脂肪酶酶活较高的菌株进行16S rRNA鉴定,研究其酶学性质;用大孔树脂固定酶,在无溶剂体系中催化橄榄油制备生物柴油,研究其转酯特性.结果筛选到一株高产脂肪酶的菌株WZ10-3,通过p-NPP法测得其初始酶活为78.68 U/mL,经16S rRNA鉴定属于伯克霍尔德氏菌(Burkholderia sp.),与B.stabilis同源性达到99%.该菌在发酵48 h时达到产酶高峰,所产脂肪酶的最适作用温度为50℃,最适作用pH为7.0,70℃下的半衰期可达1 h,pH为7-9时稳定性良好.以大孔树脂NKA-9和HPD600为载体制备的2种固定化脂肪酶,催化橄榄油生产生物柴油的转酯率均可达到97%.综合表明,菌株WZ10-3脂肪酶的初始水解酶活高于大多数野生脂肪酶,热稳定性好且转酯特性优良,有很好的后续研究价值.图7表3参25