Bacillus mojavensis B1811与Burkholderia pyrrocinia B1213降解邻苯二甲酸酯的特性与途径研究

作     者：张竞帆 

作者单位：北京工商大学 

学位级别：硕士

导师姓名：郦金龙

授予年度：2018年

学科分类：082803[工学-农业生物环境与能源工程] 07[理学] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 0713[理学-生态学] 

主      题：邻苯二甲酸酯 生物降解 动力学 生物降解途径 莫哈维芽孢杆菌 吡咯伯克霍尔德氏菌 

摘      要：邻苯二甲酸酯(phthalic acid esters,PAEs)主要用作塑料工业生产中的增塑剂,其作为环境激素已被中国环监站和美国环保署列为优先控制的污染物。目前,已在全球主要工业国的土壤、河流、湖泊、海洋底质、饮用水、垃圾场乃至食品中广泛地检测到了PAEs的存在。对于环境中存在的PAEs污染物的处理方式主要分为两种,即非生物法和生物法,其中生物法由于其在成本、可操作性等方面的优势成为降解PAEs的主要手段。本文从实验室前期筛选出并保存于中国微生物菌种保藏中心的两株细菌Bacillus mojavensis B1811及Burkholderia pyrrocinia B1213入手,分别考察两株菌对美国环保署重点控制的七种PAEs污染物:邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸丁基苄基酯(BBP)、邻苯二甲酸二戊酯(DPP)和邻苯二甲酸(2-乙基己基)酯(DEHP)的降解特性以及降解途径,以期为处理含有邻苯二甲酸酯类污染物的生物修复技术提供新的出发菌株及理论依据。本文主要内容及结论如下:(1)通过摇瓶培养测定菌株B1811与菌株B1213对七种PAEs的降解率,HPLC结果显示菌B1811对七种PAEs均有较好的降解能力,而菌B1213对DEHP与DNOP有较好的降解能力;同时考察了不同环境因子对两种菌降解PAEs的影响,得到菌B1811降解PAEs的适宜条件:对于长链PAEs(DEHP、DNOP、DPP、BBP、DBP)为转速210rpm,pH=6.0-9.0,温度40℃;对于短链(DMP、DEP)PAEs为转速180rpm,pH=8,温度30℃,YE添加量1%;而菌B1213降解DEHP的适宜条件为:转速180rpm,温度30℃,pH值为7,YE添加量1%。(2)通过研究初始PAEs底物浓度与降解时间的关系,利用SPPS以及Matlab软件对两株菌的PAEs降解动力学参数进行拟合,结果显示当PAEs浓度为100mg/L时,菌株B1811的降解半减期(除DBP与DPP)均在20h以内;菌B1213降解DEHP时,随着降解初始底物浓度的增加,滞后时间t从16h增至66h,最大底物转化速率R从3.4mg/L/h增至17.46mg/L/h。当DEHP初始浓度大于700mg/L后,菌株B1213的最大底物转化速率R明显下降并伴随较长的滞后时间(64.99h)。(3)利用HPLC-QTOFMS对两株菌降解PAEs的代谢产物进行分析,推测出两株菌的PAEs降解途径。菌株B1811的PAEs降解途径:首先,七种PAEs降解为相应的邻苯二甲酸单酯,进而降解成邻苯二甲酸。随后,邻苯二甲酸通过脱羧酶迅速降解产生苯甲酸,随后转化为PCA并最终转化为CO和HO;菌株B1213首先将DEHP降解为MEHP,MEHP的烷基侧链去烷基化形成MBP,MBP降解形成PA,PA最终发生裂解,经过3-氧代己酸被降解为CO和HO。