一株黄杆菌及其粗酶液对芘降解的动力学特征研究

实验研究了一株黄杆菌FCN2对芘降解的动力学特性,以及该菌株对芘的好氧氧化具有催化作用的酶的分布特征、芘在胞内酶存在下酶促降解的动力学特征研究结果表明,本实验室经驯化、筛选、分离所得的FCN2菌株对芘有良好的降解性能;反应后10 h内,降解反应近似表现为一级动力学特性,且随着芘初始浓度的增加,反应速度加快;当芘的初始浓度达到200 mg·L-1时,菌体的降解活性被抑制;菌体的初始浓度越大,芘的降解转化速率越快;当菌量达到3.0×108CFUs·mL-1(CFUs colony-forming units)时,芘的降解转化速度不再随着起始菌量的增加而增加在本实验的好氧条件下,最适初始菌量为1.0×108～2.0×108 CFUs·mL-1范围内.FCN2菌株对芘好氧降解起催化作用的活性酶为胞内酶,它对芘降解的催化作用迅速、有效,短时间内即达到分解平衡;胞内酶最适pH值为5,在pH 5.0～6 0之间均有较高的催化活性;胞内酶最适温度为32℃,在30～50℃之间能保持较高的催化活性;粗提胞内酶催化芘的好氧降解过程中,米氏常数较小,为1×10-4mol·L-1,最大反应速率为2×10-6mol·L-1·min-1,说明酶与芘的亲和力大.     

氟铃脲降解菌FLN-1的分离鉴定及降解特性

从农药厂废水处理池的活性污泥中分离到1株能降解氟铃脲的菌株,命名为FLN-1.根据表型特征、生理生化特性及16S rDNA序列同源性分析,将FLN-1初步归类为红球菌属(Rhodococcus sp.).研究结果表明.该菌能在含氟铃脲(50mg·L-1)的基础盐液体培养基中降解氟铃脲,5d降解率达85%,降解最适pH为6.0～9.0,最适温度为25～40℃,降解速率随初始接种量的增加而增大;100mg·L-1的葡萄糖、酵母膏和蛋白胨对菌株降解氟铃脲具有促进作用.酶的定域试验表明,降解氟铃脲的酶为胞内酶.     

Rhodococcus sp. T3-1菌株降解乙草胺的特性

以乙草胺为唯一碳源,通过摇瓶培养研究了Rhodococcus sp.T3-1对乙草胺的降解特性.结果表明,菌株T3-1降解乙草胺的最适温度为37℃,且其在pH值6~10的范围内对100mg/L乙草胺的降解率均在96%~97%之间.该菌株在接种量为5%条件下,14h内可将200mg/L的乙草胺降解95.5%;乙草胺的降解速率与乙草胺初始浓度呈负相关,与菌株T3-1的初始接种量呈正相关.菌株T3-1还可以降解丁草胺,但不能降解丙草胺、异丙草胺和吡草胺.     

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.     

甲氰菊酯降解菌JQL4-5的分离鉴定及降解特性研究

从农药厂废水处理池的活性污泥中分离到1株能以甲氰菊酯为唯一碳源生长的细菌,命名为JQL4-5.根据其生理生化特征和16S rDNA(GenBank Accession No.DQ177525)序列相似性分析,将该菌株鉴定为鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas sp.).该菌株在24h内对20 mg/L的甲氰菊酯的降解率达到99.8%.降解甲氰菊酯的最适温度为30℃,pH为7.0,降解速率与初始接种量呈正相关.酶的定域试验表明,降解甲氰菊酯的酶为胞内酶.     

高温α-淀粉酶菌的产酶条件、酶性质与环境应用研究

从堆肥中筛选到一株能在55℃生长并分泌高温α-淀粉酶的菌株,经初步鉴定为地衣芽孢杆菌,命名为Bacillus licheniformis ZD-8.在液体筛选培养基的碳源为乳糖、氮源为(NH4)2SO4,通气量为10%、pH值及C/N比分别为8和3/1、65℃的条件下,培养24h的菌株产酶量最高.酶学性质研究表明,该酶最适pH值为8,最适反应温度为95℃;95℃下保温60min后酶活仅损失4.8%;较低浓度Ca2 存在下,该酶即可有很好的稳定性.污泥有机质降解实验表明,培养了22h的菌株对污泥有机质降解能力最强;将高温α-淀粉酶活性增加2倍后(为2×104 U·mL-1),添加到经过不同处理的污泥中,其有机质降解率、脱氢酶增加率和SOUR增加率平均增加17.1%、76.9%、27.3%;在污泥中添加0.1mmol·L-1CaCl2后,其有机质降解率、脱氢酶增加率、SOUR增加率平均增加7.1%、20.4%、3.4%.     

细菌HB-5对除草剂莠去津的酶促降解研究

研究了从高效降解细菌HB-5(Arthrobacter)中提取的降解酶的分离条件及酶对莠去津的降解性能.研究证明,对莠去津的降解主要是胞内酶在起作用.从高效降解菌HB-5中提取到的降解酶,在不含有莠去津的培养基中连续转接7次,会逐渐丧失对莠去津的降解代谢活性,由此判断该降解酶不是组成酶,而是诱导酶.以牛血清白蛋白为标准蛋白测得粗提酶中可溶性蛋白含量为0.65 mg·mL-1;在pH 8.0～9.5之间,酶活力均能保持在最高酶活力的89%以上,该酶降解莠去津的最适pH为8.5;在25～45℃的温度范围内能保持较好的降解活性,最适温度为35℃;进一步研究发现,该酶具有较好的热稳定性和pH稳定性,暴露在温度30～40℃,pH 6.0～9.0的条件下2h仍能保持较高的酶活力;该酶与底物莠去津结合力强,对莠去津具有较好的降解效果,其米氏常数Km为0.7034 mmol·L-1,最大降解速率为0.1863μmol·mg-1·min-1.     

铜绿假单胞菌胞内酶粗提液对十溴联苯醚的降解

探讨了铜绿假单胞菌粗酶液对十溴联苯醚(BDE-209)的降解特性,结果表明,该菌株胞内酶在12 h内对1 mg.L-1的BDE-209降解率达到了69.22%,温度、pH值、酶蛋白浓度及底物BDE-209浓度均会影响胞内酶粗提液对BDE-209的降解效率.当BDE-209浓度为1 mg.L-1时,BDE-209适宜的酶促降解条件为:温度30℃,反应pH值7.5,且降解率随着酶浓度的增加而增大.胞内酶对BDE-209的降解过程符合一级动力学反应模型,底物浓度为1 mg.L-1时降解速率最快,半衰期为6.9 h.胞内酶降解BDE-209符合高浓度底物抑制的酶促反应类型,其基本降解动力学参数为rmax=0.133 mg.(L.h)-1,Km=0.642mg.L-1,Ki=1.558 mg.L-1.     

一株产碱杆菌DN25中降氰酶的提取和特性研究

从实验室自行保藏的一株高效降氰菌株——产碱杆菌Alcaligenes sp.DN25中提取降氰酶,并研究其降解特性。通过分别测定胞内酶、胞外酶和细胞碎片对氰化物的降解率,初步判断该菌株降氰酶主要分布在细胞内。所提取的降氰酶具有较好的保存稳定性和pH稳定性,降解最适条件为温度35℃、pH7.0,并测得该降氰酶的米氏常数Km和最大反应速率分别为267.8mg/L和6.71mg/(L·min)。检测出该酶降解氰化物的产物之一为NH3,降解完全;尿素对酶活有抑制作用,初步可断定此酶中存在氰水合酶。     

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株对叔丁基邻苯二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1株能以对叔丁基邻苯二酚(p-tert-Butylcatechol,TBC)为唯一碳源和能源生长的菌株YH1.经形态特征、生理生化、BIOLOG细菌自动鉴定系统和16S r DNA序列分析,鉴定菌株YH1为皱纹假单胞菌(Pseudomonas corrugate).在温度为24~36℃,p H为7.0~10.0的条件下,菌株YH1可使浓度低于500 mg·L-1的TBC降解率达到82%以上.运用单因素实验初步确定TBC降解的最适外加碳源和氮源分别为蔗糖和胰蛋白胨,最适温度为30℃,最适初始p H为7.0,最适接种量为2%.为了提高降解率,首先利用Plackett-Burman实验设计评估并筛选出影响TBC降解的3个关键因素:蔗糖、胰蛋白胨、初始p H.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蔗糖浓度3%(ρ)、胰蛋白胨浓度1.44%(ρ)、TBC浓度400 mg·L-1、初始p H值8.12、接种量2.97%(φ)、温度30℃、培养时间96 h,在此条件下TBC降解率可达98.21%.TBC降解酶活性及酶定域实验表明,菌株YH1相关降解酶为胞内酶,且TBC可诱导邻苯二酚1,2双加氧酶(C12O)的合成.通过降解酶特异性引物从菌株YH1扩增得到C12O基因片段,经质粒检测和消除实验发现菌株YH1相关降解基因位于质粒上.此外,菌株YH1能耐受高浓度Na Cl和多种重金属离子,对多种抗生素具有抗性.研究结果为有效处理复杂工业废水提供了理论基础.     

可降解三乙胺的赤红球菌S6-2的筛选与鉴定及降解特性

为治理制药废水中残留的难降解有机污染物TEA(triethylamine,三乙胺),以石家庄某污水处理厂的活性污泥为材料,采用富集培养和选择培养,分离筛选到1株能以TEA为唯一碳源和氮源生长代谢的降解菌——S6-2.通过测定形态特征、生理生化特性、G+C(碱基对)摩尔百分比及16S rRNA基因序列系统发育分析,该菌株被鉴定为赤红球菌(Rhodococcus ruber).采用单一影响因素试验分析菌株S6-2对TEA的降解特性,结果表明:菌株S6-2具有较强的TEA降解能力及降解稳定性；其最适降解温度为32 ℃,最适降解pH为8.0.菌株S6-2可耐受较高浓度TEA,在ρ(TEA)为900 mg/L的培养基中仍能生长；在最适条件下,菌株S6-2对TEA的降解率为70.7%±1.8%.该株菌在含TEA的无机盐平板上传代培养15代后,对TEA的降解率为69.3%±2.5%,说明菌株S6-2对TEA的降解具有稳定性.研究显示,菌株S6-2可作为TEA污染水体生物修复的潜在资源.      

真菌WZ-Ⅰ对有机磷杀虫剂毒死蜱的酶促降解

从高效降解真菌镰孢霉属WZ-Ⅰ(Fusarium LK.ex Fx)中提取了降解酶,研究了该降解酶的分离条件及对毒死蜱的降解特性,研究表明,其胞内酶对毒死蜱的降解率高达60.8%,细胞碎片对毒死蜱的降解率为48%,但由(NH₄)₂SO₄沉淀提取的胞外酶液对毒死蜱的降解率仅为11.3%,经8次非诱导条件下培养提取粗酶液,酶活力损失较少,判断WZ-Ⅰ菌株的毒死蜱降解酶为胞内酶且属于组成酶.以牛血清白蛋白为标准蛋白测得粗提酶中可溶性蛋白的含量为3.36mg·mL^-1;该酶对毒死蜱的酶促降解最适pH为6.8,在pH 6.0～9.0之间都有较高的活性;最适温度为40℃,在实验温度范围(20～50℃)内该降解酶均具有较好的降解活性,但在55℃时,酶活迅速降低,降低到最高酶活力的41%.测得粗提酶中其米氏常数K_m为1.049 26mmol·L^-1,v_max为0.253 5μmol·(mg·min)^-1.研究结果表明该酶具有较好的热稳定性和pH稳定性,对热和pH均具有较好的耐受力,高效降解真菌WZ-Ⅰ所产生的胞内酶对毒死蜱具有较好的降解效果.     

Burkholderia sp.FDS-1降解硝基苯酚类化合物的特性研究

从长期受农药污染的土壤中分离到1株高效杀螟硫磷降解菌株Burkholderia sp.FDS^-1,它能以3-甲基-4-硝基苯酚(MNP)为唯一碳源和氮源进行生长.该菌能在9h内将0.6mmol.L-1MNP完全转化成邻甲基对苯二酚(MHQ),并能继续降解MHQ.该菌降解MNP的最适温度和pH分别为30℃和7.0,菌株降解MNP的速率和起始接种量呈正相关.降解MNP的酶为诱导酶.     

克雷伯氏菌对三苯基锡的酶促降解特性

研究了肺炎克雷伯氏菌对三苯基锡(TPhT)的酶促降解性能,并对酶促反应影响因素的作用机制进行了探讨,以期为阐明有机锡的微生物降解机制提供实验依据.研究证明,菌体、分泌物和胞内降解酶均具有降解TPhT的能力,在30℃转速为130.rm in-1的摇床中避光处理2 h后,对3 mg.L-1TPhT的降解率分别为10.9%、5.3%和47.9%.影响因素实验表明,降解介质、pH、温度、TPhT浓度和金属离子均会对TPhT的酶促降解效果产生影响,其中TPhT酶促反应的最适pH和温度分别为8和50℃.Mg2+、Mn2+、Fe2+和Fe3+在合适的浓度范围内,均会促进TPhT的降解.当Mg2+的浓度为15 mg.L-1时,胞内酶对TPhT的降解率高达73.8%.金属离子的促进效果主要与其对酶的激活、作为电子受体或电子供体参与TPhT酶促降解等作用有关.TPhT的降解速率与其浓度呈现理想的线性关系.该反应的Vm ax和Km分别为0.15 mg.(L.m in)-1和47.1 mg.L-1.     

嗜盐拟香味菌Y6降解硝基苯的特性研究

研究拟香味菌Y6(Myroides odoratimimus strain)高盐条件下降解硝基苯的特性,拟解决高盐工业废水中硝基苯难降解问题.利用高效液相色谱测定硝基苯含量,分析高盐条件下温度、pH、硝基苯初始浓度、接种量、共代谢物等因素对菌Y6降解硝基苯特性的影响.结果表明,降解最佳条件为:pH值6,温度28℃,接种量D600=1,NaCl质量分数7%.在最佳降解条件下,菌株168 h内对100 mg·L-1和200 mg·L-1硝基苯降解率分别达到97.5%和65.7%.添加葡萄糖、淀粉和丙三醇对硝基苯降解均有促进作用,加入800 mg·L-1葡萄糖,其降解率达到93.3%(168 h,200 mg·L-1硝基苯).菌株Y6可用于硝基苯高盐工业废水的生物修复,这是首次报道耐盐拟香味菌降解硝基苯.     

改性蒙脱土固定化辣根过氧化物酶对2，4，6-三氯苯酚的催化去除及其影响因素研究

以黄腐酸改性的蒙脱土为模板固定辣根过氧化物酶(Horseradish peroxidase,HRP)研究其催化去除水中2,4,6-三氯苯酚(2,4,6-trichlorophenol,2,4,6-TCP)的效果及其影响因素,并与自由酶催化反应做对比研究了不同催化时间、pH值、温度和固定化HRP浓度对催化反应的影响,以及对固定化HRP催化降解2,4,6-TCP进行了动力学分析,考察了固定化HRP的重复使用性和储存稳定性.结果表明:黄腐酸活化的蒙脱土固定的HRP具有很高的生物活性,固定后的HRP活性高达112 U·g-1;固定化HRP催化降解100μmol·L-12,4,6-TCP,20 min后对2,4,6-TCP的去除率已达到96%,催化降解速率高于自由酶;HRP经过黄腐酸改性的蒙脱土固定化后,催化降解2,4,6-TCP的最优pH值为6;固定化后的HRP其催化反应的适宜温度范围(10~50℃)比自由酶(30~50℃)更宽泛.改性蒙脱土载体固定HRP对2,4,6-TCP的去除作用主要是由固定化HRP的催化作用引起的,吸附去除率贡献仅达到0.77%,氧化去除率仅为2.81%.固定化HRP催化2,4,6-TCP的Linerweaver-Burk反应动力学参数中最大反应速率Vmax=7.14×10-4mol·L-1·min-1,米氏常数Km=1.56×10-3mol·L-1.在储存稳定性方面,固定化HRP的储存稳定性极高,50 d后依然可以保留80%的活性.     

两株毒死蜱降解细菌的分离鉴定及其降解特性

采用富集培养的方法,从农药生产企业的废水处理系统中分离驯化出两株能够降解毒死蜱的菌株HY-2与HY-4,在形态特征和生理生化分析的基础上,又对其16S rDNA序列进行了分析,并研究了其对毒死蜱和其它有机磷农药的降解特性.结果表明,2个菌株均属蜡状芽孢杆菌(Bacillus cerens),HY-4对毒死蜱的降解能力大于HY-2.2个菌株降解毒死蜱的适宜条件为:外加葡萄糖浓度3g·L-1,培养温度35℃,初始pH值8.0,毒死蜱初始浓度80mg·L-1,接种量20%(体积比,菌体密度:稀释到所配菌悬母液(OD600=2)的0.5倍).酵母膏含量对降解的影响表明,当添加3g·L-1的葡萄糖时,最适的酵母膏含量为1g·L-1,而不添加葡萄糖时,最适的酵母膏含量为5g·L-1.2个菌株对甲基对硫磷的降解研究发现,HY-2和HY-4对初始浓度为100mg·L-1的甲基对硫磷60h的降解率分别达64.7%和88.7%;然而,2个菌株对初始浓度为100mg·L-1的三唑磷60h的降解率仅为13.3%-14.2%,降解率较低.     

嗜铁细菌CAS17的分离鉴定及其对毒死蜱的降解特性研究

采用改良定向培育法,从获得的几株嗜铁细菌菌株中经过驯化筛选,获得1株对毒死蜱有较高降解作用的细菌CAS17.结合其生理生化特性及16S rRNA序列分析,将其鉴定为耐盐短杆菌(Brevibacterium halotolerans).生长特性和毒死蜱降解试验结果表明,该菌株对毒死蜱有较高的耐受性,在毒死蜱浓度达到800 mg·L-1时仍可生长.最适毒死蜱降解浓度为≤100 mg·L-1,降解率可达67%左右,浓度继续升高时降解效果明显降低;最适降解温度为30℃,对高温敏感;对pH值有着较强的适应范围,pH值在5~9之间的降解率波动不大;最适降解时间为48 h,振荡速率为150 r·min-1,接种量为4%;适合其降解的最佳外加碳源为葡萄糖,最佳氮源为酵母粉,最佳无机盐为CaCl2.     

杀螟硫磷降解菌FDS-1的分离鉴定及其降解特性

从长期受杀螟硫磷污染的土壤中分离到一株能以杀螟硫磷为唯一碳源生长的细菌 FDS-1,根据其生理生化分析和 16S rDNA(GenBank Accession No. AY550913)序列同源性分析,将该菌初步鉴定为伯克霍尔德氏菌属(Burkholderia sp.).该菌能在 14h 内完全降解100mg/L 的杀螟硫磷.该菌降解杀螟硫磷最适 pH 值为 7.0,最适温度为 30℃,菌株降解杀螟硫磷的速率和起始接种量呈正相关.酶的定域试验表明,该菌中有机磷水解酶为胞内酶.