响应面法优化一株链霉菌对偶氮染料AR30的降解脱色条件

以一株对偶氮染料红30(AR30)具有较强降解脱色作用的菌株Streptomyces sp.FX649为研究对象,在单因素实验基础上,选择染料初始浓度、培养时间、pH与培养温度为主要因素,采用Box-Benhnken组合实验和响应面分析法对降解条件进行了精确优化.经实验修正,获得了最佳降解脱色条件,即在染料浓度110 mg.L-1、培养时间36 h、pH 7.3与培养温度31.3℃时该菌对染料AR30的降解脱色率为95.1%.     

四环素降解菌的筛选及其降解特性

四环素类抗生素在畜禽养殖业中的大量使用给生态环境带来了严重危害.从活性污泥中筛选到一株对四环素具有良好降解能力的高效降解菌株,命名为TTC-1.形态观察、革兰氏染色及16S r RNA序列分析表明该菌株为革兰氏阴性菌,并鉴定为克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae).采用单因素试验分别研究温度、初始p H、接种量、金属盐种类等因素对该菌株四环素降解效率的影响.基于单因素试验结果,通过响应面优化该菌的四环素降解条件,拟合得到二次多项回归模型,确定了降解四环素的最佳条件为温度34.4℃,p H 7.22,Mn SO4浓度0.32 g/L.在最优条件下,预测四环素降解率为93.77%,验证值为94.26%,说明建立的模型具有较高的精度.本研究表明TTC-1对四环素具有良好降解效果,有望为该菌在含四环素的实际废水生物强化处理过程中提供理论参考.     

一株高效邻苯二甲酸二丁酯降解菌的筛选、鉴定及其降解特性研究

从活性污泥中分离出1株以邻苯二甲酸二丁酯(DBP)为碳源和能源生长的高效降解菌DP-2,经形态观察、生化鉴定及16S rDNA序列分析,鉴定该菌株为不动杆菌(Acinetobacter sp.).采用单因素试验研究了不同试验条件(接种量、DBP浓度、NaCl浓度和碳源)对菌株DBP降解特性的影响,结果表明:接种量大于10%时,菌株DP-2在3 d内对初始浓度为10 mg·L~(-1)的DBP降解率可达到90%以上;DBP初始浓度为5—50 mg·L~(-1)时,菌株在6 d内对DBP降解率均能达到90%以上,但高浓度DBP会影响菌株DP-2生长,DBP浓度为1000 mg·L~(-1)时,DBP降解率仅为26.88%;菌株降解DBP的最佳NaCl浓度范围为0—20 g·L~(-1);此外,醋酸钠、蔗糖、葡萄糖添加对于菌株降解DBP均有一定的促进作用,其中葡萄糖效果最为明显.在此基础上,采用响应曲面法优化了菌株降解DBP的培养条件并进行了试验验证,在盐度为5 g·L~(-1),接种量为17.14%,底物浓度为9.81 mg·L~(-1),菌株对DBP的降解率为85.86%.     

白腐菌Trametes hirsute对六氯苯的降解及其条件优化

在液体体系下,筛选了5株白腐菌,对六氯苯进行了降解研究,并优化了白腐菌Trametes hirsute TH对六氯苯的降解条件.结果表明,不同白腐菌均能降解六氯苯,其中白腐菌Trametes sp.TR对六氯苯降解率最高,达90.21%;而白腐菌T.hirsute TH对六氯苯降解率为87.08%,但生物量最高,达3.33 g/L.通过响应面法优化白腐菌T.hirsute TH降解六氯苯的条件,结果显示,转速、接种量和培养时间是影响六氯苯降解的主要因素.优化后的最佳条件为:转速125 r/min,菌丝接种量8%(V/V),培养时间2 d,温度28 ℃,pH为7.在优化条件下,2 d内白腐菌T.hirsute TH对浓度为10 mg/L的六氯苯降解率和降解量分别可达91.52%和2.288 mg L-1 d-1.图2表7参17     

农药杀螟硫磷酶促降解的研究

从长期受农药杀螟硫磷污染的土壤中分离到一株高效降解菌株,研究了其最适产酶条件:培养温度为30℃,培养液起始pH为7.0,培养时间为30 h.从该降解菌中提取的粗酶液在pH 7.5和30℃时显示最大的降解活性,其米氏常数Km为2.92×10-4mol/L,最大降解速率为2 422.79 nmolm in-1mg-1.图7参15     

苯甲酰脲类杀虫剂降解菌的分离鉴定及其降解特性

从农药厂活性污泥中分离筛选到一株可降解灭幼脲、除虫脲、氟铃脲的菌株,命名为M6.经生理生化特征和16S rRNA基因序列分析,将其鉴定为无色杆菌属(Achromobacter sp.).菌株M6可在48 h内降解91%以上初始浓度为100mg/L的灭幼脲、除虫脲、氟铃脲;且可在不添加其他碳源的情况下,以这3种杀虫剂为唯一碳源生长.选取菌株降解效果较好的灭幼脲为底物,研究其降解特性.菌株M6降解灭幼脲时,对温度、pH值等培养条件适应范围较宽,降解灭幼脲的最适温度为30℃,最适pH为7.0;可耐受400 mg/L的灭幼脲.通过对乙酰氨基酚变色和芳基酰胺酶基因克隆试验,初步确定菌株M6通过水解酰胺键降解灭幼脲、除虫脲、氟铃脲.本研究得到了苯甲酰脲类杀虫剂的高效降解菌,可为其污染修复的开展提供资源和理论基础.     

一株菲降解菌的分离鉴定及其降解条件研究

以菲为研究对象,从克拉玛依稠油污染土壤中筛选到1株对菲具有较好降解效果的菌株JZ3-21。通过形态观察、生理生化指标及16S rDNA序列分析对该菌株进行了鉴定。该株菌的16S rDNA序列与Pseudomonas属的相似性达99%,结合分离菌株的形态、生理生化特征和16S rDNA基因序列的分析结果,初步鉴定该菌株为恶臭假单胞菌（Pseudomonas putida.）。对其降解条件进行了研究,结果表明：在40℃,pH 8.0,接种量为1.5%的条件下,菌株对初始质量浓度为100 mg.L-1的菲在64 h内的降解率高达94.2%。该菌对高质量浓度菲有较好的耐受性,其最高耐受质量浓度可达2 000 mg.L-1。     

硝基苯降解菌的分离鉴定及降解特性

从化工厂污水处理池污泥中分离到一株能高效降解硝基苯的菌株XY-1,通过形态观察、生理生化特征和16SrDNA序列同源性分析,将该菌株鉴定为假单胞菌属(Pseudomonas sp.).该菌株能以硝基苯为唯一碳源、氮源和能源生长,硝基苯初始浓度为200 mg/L时,20 h降解率可达97%.该菌在温度25～35℃、pH 7.0～9.0范围内均能高效降解硝基苯,并且对对氯硝基苯、对氯苯胺也有良好的降解效果.测序分析表明,克隆到了该菌中的硝基苯还原酶基因,推测该菌的降解途径是硝基苯部分还原途径.图6参19     

氯氰菊酯降解菌的筛选鉴定及其降解特性研究

从农药厂废水排放口附近的污泥中分离到1株能降解氯氰菊酯的细菌LQ-3.根据其形态、生理生化特征和16S rDNA(GenBank Accession No.FJ222585)序列分析,将该菌株鉴定为Starkeya sp..LQ-3菌株只能以共代谢方式降解氯氰菊酯,在有酵母粉、蛋白胨、葡萄糖等营养物质存在的条件下,5 d内对20 mg·L-1氯氰菊酯的降解率达到72.1%.LQ-3菌株降解氯氰菊酯的最适温度为30 ℃左右,pH值为7～8.LQ-3菌株还能降解功夫菊酯、甲氰菊酯、联苯菊酯和溴氰菊酯.酶的定域试验表明,LQ-3菌株降解氯氰菊酯的酶属于胞外酶.     

一株菲降解菌的特性及相关降解基因的克隆

从石油污染土壤中分离到一株菲降解菌2F5-2.根据该菌株生理生化特征和16S rDNA序列相似性分析,将其初步鉴定为鞘氨醇杆菌属(Sphingobium sp.).该菌株在10 h内对100 mg/L的菲的降解率为100%.降解菲的最适温度为30℃,最适pH为7.对降解途径的初步研究显示,该菌株通过水杨酸途径降解菲.克隆了编码芳香烃双加氧酶α亚基的基因phdA,它与菌株Sphingomonas sp.P2、Sphingobium yanoikuyae B1、Sphingomonas sp.ZP1中phdA的同源性分别为97.9%、98%和100%,表明该基因具有保守性.图6参16     

乐果降解菌LGX1的筛选及其降解特性研究

通过富集培养,从连续施用农药乐果的土壤中分离得到一株具有较强降解有机磷农药乐果能力的细菌菌株LGX1,通过菌落形态观察及细菌的16SrDNA测序,对其进行了鉴定,同时初步研究了其降解性能。结果表明：该菌株为蜡状芽孢杆菌（Bacillus cereus）,在接种量为20%,乐果初始质量浓度为100mg·L-1,外加碳源葡萄糖质量分数为2%,温度为35℃,初始pH值为4时该菌株对乐果的降解能力最强;并且能在以辛硫磷、毒死蜱和三唑磷为唯一碳源的基础盐培养基中生长,且均比在以乐果为唯一碳源的基础盐培养基中生长的OD600值要高,初步推断菌株LGX1对有机磷农药的降解有一定的广谱性。     

孔雀石绿降解菌M3的分离鉴定及降解特性研究

从鱼塘底泥中筛选分离出1株能高效降解低含量孔雀石绿(MG)的细菌M3.经16S rDNA同源性序列分析,鉴定为泛菌属(Pantoea sp.).30 ℃静止培养条件下,该菌株对0.5、1.0、2.0和5.0 mg·L-1孔雀石绿5 d的降解率分别为97.54%、97.1%、100%和77.8%.菌株M3不能以MG为唯一碳源进行生长和代谢.葡萄糖、NH4NO3、KH2PO4/K2HPO4均能影响菌株M3对MG的降解.20～30 ℃温度范围内菌株M3对MG有明显降解效果,且降解速率随温度上升而提高.     

三氯乙烯降解菌的分离鉴定及其降解特性

三氯乙烯是一种具有"三致"效应的有机氯代烃化合物,作为一种重要的化工原料在工业上广泛应用,同时也造成了大量的三氯乙烯进入自然环境,引起了严重的环境污染.为获得更为丰富的三氯乙烯降解微生物资源,利用水-硅油双相系统从实验室高浓度三氯乙烯胁迫底泥中,分离筛选得到两株三氯乙烯降解菌WF1、FT10.在三氯乙烯初始质量浓度为5 mg·L-1的条件下,培养72 h,菌、WF1、FT10对三氯乙烯的降解率分别为53.36%、48.06%;在500 mg·L-1乙酸钠作为共代谢基质的情况下,降解率分别为55.95%、55.62%,降解速率明显提高.根据形态学观察、16项生理生化实验和16S rRNA序列分析结果,将菌株WT1归为Achromobacter xylosoxidans,将FT10归为Sporosarcina aquimarina.对菌株培养条件进行优化,经Slide Write统计软件拟合,菌株WT1和FT10在牛肉膏蛋白胨液体培养基上的最适生长温度分别为33.7℃和35.4℃,最适生长pH分别为7.6和7.9.     

一株油脂降解菌的筛选及其降解条件优化

为实现生活污水中油脂的生物降解和有效处理,从某生活污水处理厂的剩余污泥中分离出一株油脂降解菌用于油脂生物降解的研究。对该菌进行生理生化特性鉴定、16Sr DNA测序分析和系统发育树构建,结果显示该菌株与铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)具有很高的同源性。按6%(V/V)的接种量将该菌接种到以菜籽油(质量浓度为3 g·L~(-1))为唯一碳源的培养基中,在30℃,150 r·min~(-1)的恒温振荡培养箱中进行培养,采用紫外分光光度法每隔12 h测定油脂浓度,对其降解特性进行初步研究并发现该菌在72h内对油脂的降解率为55.37%。从接种量、pH、温度、NaCl质量浓度4个方面进行单因素培养条件优化实验,得到当接种量为12%(V/V)、pH为8、温度为30℃、NaCl质量浓度为2.5 g·L~(-1)时该菌对油脂的降解率分别为59.42%、61.28%、55.33%、64.14%。另外发现当接种量在2%—14%(V/V)、pH在4.0—9.0、温度在15—40℃、NaCl质量浓度在0—15g·L~(-1)时,该菌对油脂仍有降解效果,说明该菌株对外界环境具有一定的适应能力。将该菌应用于处理实际污水中的有机物,发现在优化条件下该菌对实际污水中的油脂和CODCr的降解率分别为40.50%和45.83%。结果表明在实验过程中该菌对油脂和实际污水中的有机物都具有一定的降解效果,可以为下一阶段的实际应用奠定基础,并为生物处理含油污废水提供更多的菌种选择。     

玉米芯吸附-海藻酸钠固定微生物对十溴联苯醚的降解

电子垃圾中十溴联苯醚(BDE-209)污染日益严重,分离筛选具有降解功能的细菌并探索其对BDE-209的降解效果对于污染环境的生物修复具有重要意义.采用梯度压力驯化法从污泥样品中分离到1株以BDE-209为碳源的菌株MS2,对其生理生化特征进行分析,结合菌株16S rDNA测序结果,确定了MS2在分类上属于假单胞菌属(Pseudomonas sp.).进一步以玉米芯吸附-海藻酸钠包埋材料对菌株MS2进行复合固定,采用正交试验对包埋条件进行优化,并考察游离菌剂和固定化菌剂对水体和土壤中BDE-209的去除效果.正交实验结果表明最佳包埋条件为:海藻酸钠质量分数2%、CaCl_2 4%、菌胶比2:1、交联时间8 h.在温度为25℃、pH 7.0条件下,经9 d处理,固定化菌剂对浓度为0.4 mg/L的BDE-20 9降解率为85.2%.结果还显示,固定化菌剂对污水中BDE-209的降解能力显著高于游离菌(P0.05).不同处理对土壤中BDE-209降解效果存在明显差异,表现为玉米芯吸附-海藻酸钠固定化菌剂海藻酸钠固定化菌剂玉米芯吸附菌体游离菌体空白海藻酸钠小球玉米芯,且土壤的搅动频率与BDE-209降解率呈显著正相关(r=0.99,P0.05).因此,玉米芯吸附-海藻酸钠固定菌剂对于十溴联苯醚的生物修复具有一定应用潜力.     

一株高浓度苯胺、苯酚降解菌的分离鉴定及降解特性

从某生活污水厂活性污泥中分离到一株能够以苯胺或苯酚为唯一碳源、能源生长的高效降解菌菌株ANP.经形态特征、生理生化及16S rDNA序列分析,将该菌株鉴定为Delftia sp.进一步研究表明,该菌株利用苯胺生长的最适温度和pH分别为30℃和6.0,最适降解浓度为2000mgL-1;利用苯酚生长的最适温度和pH分别为35℃和8.0,最适降解浓度为1500mgL-1.苯胺、苯酚混合培养时该菌株对苯酚的降解过程要滞后于对苯胺的降解过程,但经过42h均能彻底降解.研究了ANP降解苯胺和苯酚的开环途径,苯胺芳环通过间位途径裂解,苯酚芳环则是通过邻位途径裂解.图4表1参18     

异菌脲降解菌YJN-G的分离、鉴定及降解特性

为去除环境中异菌脲残留,从某农药厂废水处理系统的活性污泥中分离到一株异菌脲降解菌YJN-G,对其进行鉴定和降解特性分析.通过形态特征、生理生化特性和16S rRNA基因序列相似性分析,将其初步鉴定为微杆菌属(Microbacterium sp.).当接种量为5%时,菌株YJN-G在24 h内能够降解100 mg/L的异菌脲.菌株YJN-G降解异菌脲的最适pH是7.0,最适温度为30-37℃.通过对其降解异菌脲产物的质谱分析,确定其代谢产物为N-(3,5-二氯苯基)-2,4-二氧代咪唑烷和异丙基氨基甲酸;菌株能够利用异丙基氨基甲酸生长,但是不能进一步降解N-(3,5-二氯苯基)-2,4-二氧代咪唑烷.菌株降解异菌脲的水解酶属于胞内酶.本研究结果可为异菌脲污染环境的生物修复提供菌株资源和理论依据.     

铜绿假单胞菌(TBPY)降解对氯苯酚的特性

借助Vis-UV分光光度计、高效液相色谱(HPLC)仪和透射电镜(TEM),对铜绿假单胞菌TBPY的生长与降解对氯苯酚的性能进行了研究.结果表明:通过逐步增加对氯苯酚浓度和转接代数的驯化后,TBPY菌株降解对氯苯酚的能力有了很大的提高,原菌在4d内才能将浓度为100mg.l-1的对氯苯酚降解至85mg.l-1,降解率只有15%,而多次驯化后的TBPY只需2d就能将浓度为100mg.l-1的对氯苯酚完全降解,驯化能显著提高TBPY菌株的降解能力;并且,与驯化前相比菌体的形态发生了很大变化,由菌体周边整齐、直或稍弯、两端钝圆的均匀杆状变为不均匀的卵圆、短杆和直杆状,几乎每个菌的形态都呈"花生"状,且菌体周边出现半透明的膜状物质,TBPY有很好的自我保护能力.随着对氯苯酚浓度的增大,TBPY菌的生长迟滞期是逐渐延长的,当对氯苯酚浓度达到150mg.l-1时,生长迟滞期为6d,对氯苯酚浓度继续增加,TBPY几乎停止生长,TBPY可耐受150mg.l-1的对氯苯酚.温度在30℃左右时,对氯苯酚的初始降解速率最大;菌株TBPY在培养基初始pH值为7.0—8.0的范围内,降解对氯苯酚的能力较强,以pH7.5的降解效果最好,对氯苯酚的初始降解速率高达1.51 mg.l-.1h-1;当pH6.5和pH8.5时,对氯苯酚的初始降解速率均较低为0.513 mg.l-.1h-1和1.061 mg.l-.1h-1.该菌优化降解条件为:温度30℃、培养基初始pH7.5、接种量2.0%;在该条件下,发酵1d后100mg.l-1对氯苯酚的降解率达99%以上.     

硫氧化细菌的分离鉴定及降解特性

从浙江华海药业污水处理系统中分离得到一株硫氧化细菌T3,基于形态特征、生理生化、16S rRNA基因序列系统学分析和Biolog鉴定系统分析,鉴定该菌株为根瘤菌属.摇瓶实验结果表明,T3生物降解最适生长温度为30℃,最适pH值为8.0,外加氯化铵、碳源对菌株生长及硫化钠降解有促进作用,驯化后的硫氧化细菌对硫化钠有很强的耐受能力,最优生长条件下,2 d内菌株T3能将400 mg/L以下浓度的硫化钠降解彻底,是一株有应用前景的硫氧化细菌.通过测定代谢过程中各种物质的含量,确定该菌株对硫化钠的去除机理为S2-→S2O32-/S0→SO32-→SO42-.图8表1参18     

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。