17α-乙炔基雌二醇的降解及其共基质代谢特性

以一株降解甾体雌激素17α-乙炔基雌二醇(EE2)的鞘氨醇杆菌(Sphingobacterium sp.)JCR5为材料,研究了JCR5降解EE2的适宜接种量、底物利用情况和添加营养物对降解能力的影响.结果表明,在接种量为7%(体积分数)(OD600≈1)时,EE2的降解率最高;JCR5能够利用甾体雌激素(甾酮、17β-雌二醇、雌三醇以及炔雌醇甲醚),避孕药生产中间体以及一些芳烃化合物为唯一碳源生长;添加少量葡萄糖、蛋白胨和酵母粉,均能促进JCR5对EE2的降解.葡萄糖、17β-雌二醇(E2)分别与EE2的共基质代谢试验表明,在共基质条件下,葡萄糖的存在对EE2的降解起到一定的促进作用,而E2的存在对EE2的降解具有一定的抑制作用.利用HPLC检测EE2降解过程发现,在EE2降解的同时伴有未知的EE2代谢产物峰出现.      

1株镰刀菌属KY123915的分离及其对17β-雌二醇的降解特性

以西安市某污水处理厂A~2/O工艺的好氧池活性污泥为雌二醇降解菌菌源,以MYE为筛选培养基,利用富集培养和平板划线分离法筛选出1株可以利用17β-雌二醇(E2)为唯一碳源和能源进行生长代谢的菌株Wu-SP1.该菌株经鉴定为镰刀菌属(Fusarium sp.),菌株的序列号为KY123915,该菌株降解E2的最适温度为30℃,最适pH值为6,在弱酸性范围内(pH4~6),菌株对E2呈现较好的降解活性.在最佳温度和pH条件下对浓度为2 mg·L~(-1)的雌二醇48 h降解率可达92.5%.对浓度为10、100、500 mg·L~(-1)雌二醇的降解过程符合一级动力学反应.利用紫外光谱法对代谢中间产物进行测定发现,与雌二醇单体相比,代谢产物的最大吸收峰强度减弱,并在230nm和350nm处出现了较大吸收峰.中间产物可能为雌酮(E1).     

17α-乙炔基雌二醇降解菌的分离鉴定及降解特性

从避孕药生产厂废水处理站的活性污泥中驯化、分离到1株能够以17α-乙炔基雌二醇(17-αethynylestradiol,EE2)为唯一碳源和能源生长的菌株JCR5.经过对其形态特征、生理生化以及16S rDNA序列分析,该菌株为鞘氨醇杆菌属(Sphingobacterium sp.).研究表明,菌株JCR5利用EE2生长的适宜温度为25～40℃,培养基初始pH为7～9.金属离子Ni²⁺、Mn²⁺、Cu²⁺、Fe³⁺能够促进菌株的生长,而Zn²⁺、Ag⁺、Pb²⁺、Ca²⁺和Al³⁺离子对菌株的生长具有不同程度的抑制作用.菌株JCR5在10d内对初始底物浓度为30mg·L^-1EE2的降解率可达到87%.     

甾体雌激素废水中优势降解菌的分离及特性

从某避孕药生产厂污水处理站好氧池活性污泥中通过富集驯化,分离到一株降解甾体雌激素(3-甲氧基-17a羟基-1,3,5(10),8(9)-雌甾-4-烯,简称MHE)的细菌ZY3菌株.经形态及16SrDNA序列分析初步鉴定,该菌株属于Raoultella属(Raoultellasp.).经过对ZY3菌株以MHE为唯一碳源生长和降解特性的分析表明,ZY3菌株利用MHE生长的最适温度和pH值分别为35℃和10.0,72h内的最适降解浓度为10mg/L.加入营养物质麦芽糖和蛋白胨能促进菌株对底物的降解,在72h内降解率达到了87%和85%.     

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.     

两株喹啉降解菌代谢途径的分析

从焦化废水处理系统中分离得到2 株以喹啉为唯一碳源和氮源生长代谢的降解菌,经形态、生理生化特征及16S rRNA 基因的序列分析初步鉴定为Pseudomonas sp.QG6 和Rhodococcus sp.QL2. 2 株菌对喹啉均表现出良好的降解性能,当喹啉初始浓度为150mg/L 时,均能在8h 内降解完全. QG6 对TOC 去除率高于QL2.采用HPLC 检测到2 株菌的中间产物不尽相同,所有被检出的中间产物均比喹啉极性强.GC/MS 鉴定结果显示,QG6 的中间产物有2-羟基喹啉、8-羟基香豆素和2,3-二羟基苯丙酸,QL2 的中间产物包括2-羟基喹啉、2,6-二羟基喹啉和8-羟基香豆素.探讨了降解喹啉的2 条不同代谢途径.     

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.     

质粒pT7降解三氯苯的功能研究

从以1,2,4-三氯苯为唯一碳源的降解菌--施氏假单胞菌(Pseudomonas Stutzeri)T7中提取到一个降解质粒,为研究该质粒的降解功能,将其转化到E.coli JM109中,转化子获得了降解1,2,4-三氯苯的能力.采用色谱/质谱联用(GC/MS)技术检测到转化子E.coli JM109(含质粒pT7)降解1,2,4-三氯苯过程中的部分中间产物分别为2,3,5-三氯-2,4-己二烯二酸、2,5-二氯-2,4-二烯-1,4-内酯-己酸、2,5-二氯-4-氧代-2-烯己二酸;在转化子中分别检测了三氯苯双加氧酶、脱氢酶、邻苯二酚1,2-双加氧酶的酶活性.     

Pseudomonas sp. ZW代谢α-蒎烯的关键产物及其代谢酶鉴定

利用气相色谱-质谱分析检测了假单胞杆菌Pseudomonas veronii ZW在降解α-蒎烯过程中产生的10种主要中间代谢产物,完善了其代谢途径。通过紫外诱变的方法,成功获得一株α-蒎烯降解失活的突变株ZW-U,该菌株对某些中间产物丧失了降解能力。利用双向电泳技术从这2株菌中分离获得16种差异蛋白,并通过MALDI-TOF-MS进行分析,结果表明其中14种蛋白与细胞功能有关,另外2种蛋白(PKHD型羟化酶和芳基醇脱氢酶)在α-蒎烯的代谢过程中起重要作用,PKHD型羟化酶催化对伞花烃转化为5-甲基-2-异丙基苯酚和4-异丙基苯甲醇,4-异丙基苯甲醇在芳基醇脱氢酶的催化下转化为4-异丙基苯甲醛。这两种酶的发现,进一步验证了菌株ZW代谢α-蒎烯的途径,有利于今后对ZW降解α-蒎烯进行代谢调控。     

菌株Sphingomonas sp. FL降解溴氨酸的特性研究

分离了1株澳氨酸降解菌.其可以溴氨酸为唯一碳源进行降解并使其脱色,通过16S rRNA基因序列比较和生理生化特性分析,将其归为鞘氨醇单胞菌属.溴氨酸降解和菌株生长的最适条件为:温度30℃,pH 7.0,摇床转速100 r/rain,(NH4)2SO4作为氮源,在此条件下,溴氨酸(100 mg/L)在14 h内的脱色率可达99%.低浓度NaCl(<2%)对脱色有促进作用,而高浓度NaCl(≥2%)对脱色产生抑制.以Haldane底物抑制模型表征溴氨酸初始浓度对脱色的影响.确定当初始浓度为1 393.5 mg/L时可取得最佳比降解速率1.4 h-1.菌株不能将溴氨酸完全矿化,至反应终点52.4%的有机碳得到去除.利用GC-MS和HPLC-MS分析代谢产物显示.溴氨酸降解的中间产物是邻苯二甲酸,终产物可能为2-氨基-3-羟基-5-溴苯磺酸或2-氨基-4-羟基-5-溴苯磺酸,邻苯二甲酸可经3,4-二羟基苯甲酸途径进一步降解而被菌体利用.     

菌株Sphingomonas sp. FL降解溴氨酸的特性研究

分离了1株溴氨酸降解菌,其可以溴氨酸为唯一碳源进行降解并使其脱色,通过16S rRNA基因序列比较和生理生化特性分析,将其归为鞘氨醇单胞菌属.溴氨酸降解和菌株生长的最适条件为：温度30℃,pH 7.0,摇床转速100 r/min ,(NH₄)₂SO₄作为氮源,在此条件下,溴氨酸（100 mg/L）在14 h内的脱色率可达99%.低浓度NaCl（<2%）对脱色有促进作用,而高浓度NaCl（≥2%）对脱色产生抑制.以Haldane底物抑制模型表征溴氨酸初始浓度对脱色的影响,确定当初始浓度为1 393.5 mg/L 时可取得最佳比降解速率1.4 h^-1.菌株不能将溴氨酸完全矿化,至反应终点52.4%的有机碳得到去除.利用GC-MS和HPLC-MS分析代谢产物显示,溴氨酸降解的中间产物是邻苯二甲酸,终产物可能为2-氨基-3-羟基-5-溴苯磺酸或2-氨基-4-羟基-5-溴苯磺酸,邻苯二甲酸可经3,4-二羟基苯甲酸途径进一步降解而被菌体利用.     

新型二噁烷降解菌D21的分离及降解途径研究

该研究从污水环境中筛选获得1株以二噁烷(二氧六烷或1,4-二氧六烷)为唯一碳源生长的菌株D21,结合生理生化与16S rDNA鉴定分析,鉴定该菌株为申氏杆菌(Shinella sp.)。在pH 7.0、30℃的条件下,35 h的时间内,该菌株可将500 mg/L二噁烷完全降解。通过GC-MS研究D21代谢二噁烷的中间产物主要为1,4-二氧六环-2-酮和甲基乙基酮。     

烷烃高效降解菌的广谱降解性能研究

针对分离、筛选出的正烷烃高效降解菌株C-14-1的广谱降解性能进行研究.结果表明,C-14-1菌株不仅对较高浓度(大于50mg/L)的正烷烃降解能力显著,对低浓度(约2mg/L)的正烷烃系列同样具有较好的降解效果,并且降解率和烷烃的碳原子数紧密相关.经过48h的发酵,当烷烃碳原子数为10～22时,降解率基本上大于85%;当烷烃碳原子数大于22时,降解率降低到15%～78%.C-14-1菌株对浓度很低(约0.3mg/L)的原油也显示出一定的降解效果.当烷烃碳原子数为12～22时,降解率平均为65%;当烷烃碳原子数大于22时,降解率降低为平均28.3%.当试验系统处于限氧状态时,C-14-1菌株对5α-雄甾烷和六甲苯基本上无降解作用,但对姥鲛烷的降解率却高达97%.在供氧充足的通气状态下以5α-雄甾烷为唯一碳源时,C-14-1菌株对5α-雄甾烷的降解率达到77%.当与其它低碳原子数的正烷烃共存时,5α-雄甾烷更容易被C-14-1菌株通过协同代谢而降解.通气培养48h时,其降解率达到100%;即使在限氧状态下,其降解率也能达到64%.     

鼠李糖脂对底泥中17α-炔雌醇生物降解性的作用

采用HPLC-ESI-MS分析了铜绿假单胞杆菌诱变株MIG-N146的发酵液粗提物,发现其中含有15种鼠李糖脂同系物,临界胶束浓度(CMC)为0.125mmol.L-1,最小平均表面张力为29.2mN.m-1,表面活性良好.同时,通过摇瓶实验,考察了不同浓度鼠李糖脂(RL)对底泥中17α-炔雌醇(EE2)生物降解性的影响.结果表明,随着鼠李糖脂浓度的增加,EE2的生物降解速率常数k值逐渐增大,可生物降解性增强.在浓度低于2.0mmol.L-1的鼠李糖脂作用下,EE2的生物降解效率仅稍有提高;而浓度高于6.0mmol.L-1后,水/底泥混合体系中EE2的生物降解速率提高至1.346d-1以上,是无鼠李糖脂时的2.9倍以上.当鼠李糖脂浓度达到10.0mmol.L-1时,2d内混合体系中EE2的降解率可达到90%.HPLC-PDA检测显示,鼠李糖脂易被微生物降解,不会在环境中长期残留;EE2降解过程中检测出2种中间产物,鼠李糖脂会影响EE2代谢中间产物的相对含量,但不会改变EE2的代谢途径.     

1株铜绿假单胞菌对芘的降解特性及代谢途径

多环芳烃（PAHs）因其具有"三致"作用对生态系统产生潜在威胁.微生物降解是多环芳烃降解的主要途径之一,筛选出能高效降解多环芳烃的菌株是微生物修复技术的关键.本文采用富集培养的方法从多环芳烃污染的污泥中分离到1株以芘为唯一碳源的菌株LX2,经形态观察、生理生化和16S rDNA鉴定,LX2属于铜绿假单胞菌（Pseudomonas sp.LX2）.菌株在含芘浓度为50 mg·L^-1的无机盐液体培养基中培养21 d对芘的降解效率达32.1%.经GC-MS分析发现,Pseudomonas sp.LX2降解芘的中间代谢产物主要有4,5-二氢芘、2''-羟基苯丙酮、苯酚、原儿茶酚.基于鉴定的代谢产物得出芘通过"萘"和"邻苯二甲酸"两种不同的途径被铜绿假单胞菌（Pseudomonas sp.LX2）降解.     

降解喹啉的假单胞菌BW003菌株的分离、鉴定和降解特性

从焦化废水活性污泥中分离出1株能利用喹啉作为唯一碳、氮源及能源的高效降解菌,16S rRNA鉴定为Pseudomonas sp..降解试验表明,菌株能将192～911 mg/L的喹啉在3～8 h内有效地降解,去除率均在96％～98％.最适降解温度为30℃,最适降解初始pH值为8.0.跟踪分析降解中间产物发现：在整个降解过程中,至少有43％的喹啉转化为2-羟基喹啉,其后有0.69％的2-羟基喹啉转化为2,8-二羟基喹啉,随后再转化为8-羟基香豆素;另外,至少有48％的喹啉中氮直接转化为氨氮,且外加碳源能促进氨氮的进一步转化,控制好碳氮比将能有效去除喹啉及其转化的各种污染物.     

2,2',4,4'-四溴联苯醚高效好氧降解菌的鉴定及其降解路径

2,2',4,4'-四溴联苯醚(BDE-47)是环境和生物体中普遍检出且生物毒性较大的一种多溴联苯醚同系物.本研究从广东省贵屿镇电子垃圾拆解厂周边采集的农田土壤中分离出一株BDE-47的高效好氧降解菌GYP1,考察了其对BDE-47的降解性能、降解路径及不同的环境因素对菌株降解BDE-47的影响.根据菌株形态特征、16S r DNA基因序列及系统发育树分析,将该菌鉴定为伯克霍尔德菌(Burkholderia cepacia).结果表明,菌株GYP1在好氧条件下能够利用BDE-47为唯一碳源生长,在BDE-47初始质量浓度为1 mg·L~(-1)、温度为30℃、摇床转速为150r·min~(-1)的条件下避光培养4 d,该菌株对BDE-47的降解率可达到82.4%.菌株GYP1在15~35℃和p H=4.0~7.0的环境条件范围内对BDE-47均能保持良好的降解性能,但外加蔗糖、酵母粉、联苯醚等碳源会明显抑制其对BDE-47的降解.在菌株GYP1对BDE-47的降解过程中检测到6-OH-BDE-47、5-OH-BDE-47、4'-OH-BDE-17、2'-OH-BDE-3这4种羟基多溴联苯醚及2,4-二溴苯酚,证明菌株GYP1对BDE-47的好氧降解机理主要是羟基化过程.     

UV体系中3种微量类固醇雌激素的竞争降解及同趋转化

采用UV体系(UV、UV/H2O2和UV/H2O2/TiO2)降解水中同时存在的3种微量类固醇雌激素雌酮(E1)、17-β雌二醇(E2)和17-α乙炔基雌二醇(EE2),结果表明,降解过程均符合一级反应动力学,通过不同UV系统对比发现,关键因素对混合污染降解的影响顺序为H2O2>光强>TiO2.E1光解特性良好,在混合基质中可优势降解;E2和EE2直接光解效果较差,优劣顺序受到光强的影响,光强升高EE2略占优势.H2O2和催化剂TiO2的投加可提高3种物质的降解效果及降解速率常数,但竞争条件下E2和EE2的去除率提高有限.E1,E2和EE2的光化学降解过程具有相似的转化趋势,均可生成与E1结构类似的副产物.     

AOB去除炔雌醇的共代谢与硝基化协同作用

采用氨氧化菌Nitrosomonas europaea降解17α-乙炔雌二醇（EE2）,考察降解过程中氨氮的作用以及EE2的降解机制.结果表明,N.europaea降解EE2属于共代谢过程,氨氮是共代谢发生的必要条件.氨氧化过程产生的亚硝氮会在酸性条件下将EE2硝基化,反应符合一级动力学模型,降解速率常数与亚硝酸根、H⁺及游离亚硝酸浓度成正相关.通过控制pH值大于7.5抑制硝基化反应,证实了N.europaea对EE2的生物降解作用,生物降解反应符合一级动力学模型且降解速率常数为0.0069h^-1.当N.europaea氨氧化反应导致pH值低于7.5时,EE2的去除存在生物降解和硝基化的协同作用,EE2去除符合一级动力学模型且降解速率常数为0.0093h^-1.同时还发现一种未曾报道过的EE2生物降解产物M613,对于其雌激素效应和毒性还需进一步探究.     

AOB去除炔雌醇的共代谢与硝基化协同作用

采用氨氧化菌Nitrosomonas europaea降解17α-乙炔雌二醇（EE2）,考察降解过程中氨氮的作用以及EE2的降解机制.结果表明,N.europaea降解EE2属于共代谢过程,氨氮是共代谢发生的必要条件.氨氧化过程产生的亚硝氮会在酸性条件下将EE2硝基化,反应符合一级动力学模型,降解速率常数与亚硝酸根、H⁺及游离亚硝酸浓度成正相关.通过控制pH值大于7.5抑制硝基化反应,证实了N.europaea对EE2的生物降解作用,生物降解反应符合一级动力学模型且降解速率常数为0.0069h^-1.当N.europaea氨氧化反应导致pH值低于7.5时,EE2的去除存在生物降解和硝基化的协同作用,EE2去除符合一级动力学模型且降解速率常数为0.0093h^-1.同时还发现一种未曾报道过的EE2生物降解产物M613,对于其雌激素效应和毒性还需进一步探究.