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Characterization of a Strain Capable of Degrading a Herbicide Mixture of Quinclorac and Bensulfuronmethyl

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Pedosp.ere 2008年第5期18卷 554-563页

作者： Lǖ Zhen-Mei LI Zi-Mu SANG Li-Ya MIN Hang College of Life Sciences Zhejiang University Hangzhou 310058 （China）

A bacterial strain,designated as LS,was isolated from a contaminated soil and was found to be capable of utilizing quinclorac,bensulfuronmethyl,and a mixture of the two as carbon and energy sources for growth. Strain LS was identified as ochrobactrum sp. based on its physiological-biochemical properties,16S rDNA sequences,and phylogenetic analysis. The extent of degradation of quinclorac and bensulfuronmethyl at initial concentrations of 1.5 and 0.1 g L-1 was 90% and 67%,resp.ctively,as measured by high performance liquid chromatography(HPLC) . When a herbicide mixture of 0.34 g L-1 quinclorac and 0.02 g L-1 bensulfuronmethyl was applied as carbon sources,quinclorac and bensulfuronmethyl were degraded at 95.7% and 67.5%,resp.ctively. It appears that quinclorac is utilized more easily in a mixture than in a single state. The optimal temperature for growth of strain LS was 37 ℃. Strain LS grew well at pH 6 to 9 and had the highest degradation level for quinclorac and bensulfuronmethyl at an initial pH of 7 and 8,resp.ctively. Addition of 0.25 g L-1 yeast extract could promote the growth and extent of degradation of quinclorac and bensulfuronmethyl by strain LS. Strain LS also showed the capability to degrade other aromatic compounds such as catechol,propisochlor,4-chloro-2-methylphenoxyacetic acid sodium(MCPA-Na) and imazethapy. The isolate LS shows a huge potential to be used in bioremediation for treating complex herbicide residues.

关键词： bensulfuronmethyl degradation herbicide mixture ochrobactrum sp. quinclorac

苍白杆菌/绿茶还原氧化石墨烯复合材料去除水中17beta-雌二醇的研究

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苍白杆菌/绿茶还原氧化石墨烯复合材料去除水中17beta-雌二醇的研...

作者：张渠福建师范大学

学位级别：硕士

随着经济和科技的发展,工业、制药业和畜牧业等蓬勃发展,然而随之而来的是一系列的污染问题。以17beta-雌二醇（E2）为代表的内分泌干扰素（EDCs）在水环境中被广泛地检测到,因其会对人类和水生生物的健康和生殖系统造成严重影响,因此... 详细信息

随着经济和科技的发展,工业、制药业和畜牧业等蓬勃发展,然而随之而来的是一系列的污染问题。以17beta-雌二醇（E2）为代表的内分泌干扰素（EDCs）在水环境中被广泛地检测到,因其会对人类和水生生物的健康和生殖系统造成严重影响,因此需要寻找一种绿色、有效且低成本的方法来去除EDCs。近年来生物法在去除EDCs的应用中发挥了重要作用,优势在于去除效率高、成本低廉、操作简便、降解产物对环境无害等。然而传统的游离生物在去除过程中受限于环境因素制约,容易受到环境中污染物的毒害,微生物固定化技术可以为微生物提供稳定的生长代谢环境,提升微生物的密度,增强微生物的代谢性能。因此,本研究从活性污泥中提取了一株E2降解菌,用绿茶提取液制备还原氧化石墨烯（rGO）用作固定化载体,合成生物复合材料（FJ1@rGO）,用于去除水中E2。本研究从活性污泥中分离出一株E2降解菌,经过生理生化鉴定和16S r RNA测序分析将该菌命名为苍白杆菌FJ1（ochrobactrum ***1）。菌株FJ1对15 mg·L的E2去除率达到97.65%,此外,当添加外加碳源时会抑制E2的去除。通过SEM和FTIR分析发现,在E2的作用下发生应激反应,表现为菌株长度缩短且表面产生褶皱,细菌上的蛋白质、脂质和多糖等官能团在去除过程中发挥作用。利用LC/Q-TOF-MS对E2的降解产物进行分析,结果表明E2的主要降解产物为雌酮（E1）和4,6-OH-E1,菌株FJ1将其进一步降解为其他代谢产物。基于课题组先前的研究,通过绿茶提取液合成了rGO,将菌株FJ1固定到rGO上合成了新型生物复合材料FJ1@rGO用于去除E2,采用SEM-EDS、Raman和FTIR等手段对材料进行表征,证实FJ1@rGO被成功制备。与游离菌相比,FJ1@rGO对E2的去除率提升了19.81%,达到85.00%。采用响应面模型对FJ1@rGO的制备条件进行优化,通过计算得出最佳条件为固定时间19.5 h,接菌量4.4%,rGO投加量0.34 g·L,优化后的FJ1@rGO对E2的去除效率提升了8.72%,达到了93.72%。研究了不同温度、初始浓度和投加量的条件下FJ1@rGO对E2去除的影响,结果显示在30℃下去除率达到93.72%,温度过低过高都会抑制E2的去除。E2的浓度越低去除率越高,E2为2 mg·L时可以被完全去除。投加量对E2的去除效率影响最大,当材料投加量为0.96 g·L时E2去除率能够达到85.43%。通过降解动力学、吸附动力学和热力学拟合计算,结果显示FJ1@rGO对E2的去除过程符合一级动力学模型、伪二级动力学,该过程是物理吸附和生物降解的协同作用,热力学结果证明该过程是自发、可行的放热过程,温度升高会降低吸附量。SEM、FTIR、Raman等表征结果说明固定化后菌株的耐受性增强,FJ1@rGO的结构稳定。根据以上的实验结果证明FJ1@rGO能够有效去除水中的E2,为解决环境中E2污染提供了一种新的生物修复技术和理论基础。

关键词： 17beta-雌二醇生物降解 ochrobactrum sp. 石墨烯微生物固定化

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生物表面活性物质产生菌的特性及其产物分离

生物表面活性物质产生菌的特性及其产物分离

作者：宫璐婵大连工业大学

学位级别：硕士

生物表面活性剂具有表面活性高、结构多样化、低毒及可生物降解的特性。在众多领域中均有应用。因此,对生物表面活性剂进行开发研究具有重要意义。本论文以生物表面活性剂产生菌DGG-1-3为研究对象,对菌株的鉴定、碳源对菌株生物表面活... 详细信息

生物表面活性剂具有表面活性高、结构多样化、低毒及可生物降解的特性。在众多领域中均有应用。因此,对生物表面活性剂进行开发研究具有重要意义。本论文以生物表面活性剂产生菌DGG-1-3为研究对象,对菌株的鉴定、碳源对菌株生物表面活性剂发酵的影响、菌株对长链正构烷烃的利用以及菌株以蔗糖为碳源产生物表面活性剂的分离进行了研究。通过形态观察、生理生化反应、16S rDNA基因序列分析及全细胞的脂肪酸分析,鉴定菌株DGG-1-3属于ochrobactrum sp.,可能是该属的一个新种。菌株可利用糖类碳源生长和产具有乳化活性的生物表面活性剂,以淀粉为碳源菌体生长量最大,以麦芽糖为碳源产生的生物表面活性剂乳化活性最好,乳化指数能达到60%。菌株不能利用正构烷烃产生物表面活性剂,但能以正构烷烃类为碳源生长,以正癸烷为碳源菌体生长量最大,并能将正二十五烷、正二十八烷、正三十二烷、正三十六烷降解为保留时间较短的短链后再利用。菌株DGG-1-3以蔗糖为碳源能产生具有乳化活性的生物表面活性剂,发酵上清液对液体石蜡的乳化指数为55%。用等电点沉淀和有机溶剂沉淀结合的方法可提取出生物表面活性剂,生物表面活性剂粗提物的乳化指数为61%,同时经以DEAE-纤维素DE-52为填料的层析柱,用0.5 mol/L的NaCl洗脱可得到生物表面活性剂纯品。纯化后的生物表面活性剂经组分、TLC、红外光谱分析,可知,其为糖蛋白复合物,糖组分占生物表面活性剂总量的79.93%,蛋白质组分占生物表面活性剂总量的0.2398%。该生物表面活性剂能促进正二十五烷和正三十二烷的水溶性;对芝麻油、葵花籽油、花生油、机油、汽油、柴油、甲苯、二甲苯、十三烷及十六烷均有乳化活性,与机油的乳化活性最高,与汽油的乳化活性最低;生物表面活性剂有很好的起泡性;对Bacillus subtilis,Ralstonia solanacearum TMDA和Mycobacterium avium MgCo的生长有弱抑制作用;生物表面活性剂有较好的热稳定性,耐酸、耐碱性,耐盐性较差,随着稀释度增大,乳化活性降低。该生物表面活性剂具有良好的理化性能,为其广泛应用提供了可能。

关键词：生物表面活性剂 ochrobactrum sp. 乳化活性碳源分离纯化

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生物表面活性剂产生菌的纯化及发酵条件优化

生物表面活性剂产生菌的纯化及发酵条件优化

作者：李英大连工业大学

学位级别：硕士

生物表面活性剂具有表面活性高、结构多样化、低毒、生物降解及生态可接受的特性,在石油、医药、食品、环境等众多领域广泛应用。因此,对生物表面活性剂进行开发研究具有重要意义。本论文通过富集培养、平板分离、摇瓶培养和测定发酵液... 详细信息

生物表面活性剂具有表面活性高、结构多样化、低毒、生物降解及生态可接受的特性,在石油、医药、食品、环境等众多领域广泛应用。因此,对生物表面活性剂进行开发研究具有重要意义。本论文通过富集培养、平板分离、摇瓶培养和测定发酵液的乳化活性及表面张力等方法,从被杂菌污染的生物表面活性剂产生菌ochrobactrum ***-1-3中分离出五株菌(1#、2#、3#、4#、5#),其中1#菌株发酵液的乳化活性较高,乳化指数E24为54%,发酵液表面张力从65mN/m降低到50mN/m,通过形态观察及16S rDNA基因序列分析,鉴定菌株1#属于ochrobactrum属。菌株ochrobactrumsp.l#可以利用糖类碳源(蔗糖、麦芽糖、淀粉)生长和产生物乳化剂;以烷烃(十三烷、液体石蜡、二十五烷、三十二烷)为碳源时,菌体生长但不产生物乳化剂。以蔗糖和液体石蜡为碳源菌体生长量达到最大;以蔗糖、麦芽糖为碳源时,发酵液乳化活性最高E24为54%。以蔗糖为碳源,发酵4d的发酵液乳化活性达到最大,以麦芽糖为碳源发酵5d的发酵液乳化活性达到最大。菌株Ochrobaftrum sp.1#以有机氮(蛋白胨、牛肉膏、酵母浸粉、玉米浆、黄豆饼粉、豆粕水解液)为氮源有利于菌体生长,不利于产生物乳化剂;以无机氮(NaNO、KNO、NH4Cl、(NH)SO、NHNO)为氮源有利于菌体生长和产生物乳化剂。通过对比添加等摩尔氮素的氮源(NaNO、(NH)SO、NHNO)和等质量的氮源对生物表面活性剂发酵的影响,发现通过添加等质量氮源的方法,探究不同氮源对生物表面活性剂发酵的影响不准确。实验结果表明:添加等摩尔氮素的氮源时,以NaNO为氮源发酵液乳化活性最好,发酵4d发酵液乳化活性E24为54%;添加等质量的氮源时,以(NH)SO、NHNO为氮源发酵液乳化活性明显提高,发酵3d发酵液乳化活性达到最大E24为48%。考虑到以NHNO为氮源发酵周期较短且成本更低,使用NHNO为氮源更合宜。

关键词：生物表面活性剂 ochrobactrum sp. 乳化活性碳源氮源

生物表面活性剂产生菌的发酵条件及产物提取的研究

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生物表面活性剂产生菌的发酵条件及产物提取的研究

作者：司伟民大连工业大学

学位级别：硕士

生物表面活性剂因其具有降低表面张力、乳化、低毒、生物可降解等特性,在石油、环保、食品、药品等领域有广泛地应用。本文主要以生物表面活性剂产生菌为研究对象,对菌株的生理生化特性及碳源、氮源和金属离子对菌体产生物表面活性剂的... 详细信息

生物表面活性剂因其具有降低表面张力、乳化、低毒、生物可降解等特性,在石油、环保、食品、药品等领域有广泛地应用。本文主要以生物表面活性剂产生菌为研究对象,对菌株的生理生化特性及碳源、氮源和金属离子对菌体产生物表面活性剂的影响、菌体以蔗糖为碳源所产生物表面活性剂的分离提取进行了研究。对菌株生理生化特性的研究进一步确定了该菌株为苍白杆菌。实验菌株可以利用1%(w/v)糖类碳源(木糖、果糖、乳糖、蔗糖)和1%(w/v)甘油生长和合成生物表面活性剂,其中蔗糖碳源的发酵液乳化活性(5 d)最大(56%)。以相同氮元素含量(0.05 mol/L)的氨基酸(谷氨酸、天冬氨酸、赖氨酸、精氨酸、缬氨酸)为氮源发酵,天冬氨酸和谷氨酸可以促进菌体生长和产生物表面活性剂,其中天冬氨酸氮源发酵4 d达到最大乳化活性(54%)。以蔗糖和4 g/L(w/v)硝酸钠为唯一的碳源和氮源,在不同C/N(1,10,20,30,40)发酵的结果表明,菌株在较低C/N(10)时可使发酵液乳化活性达到最大(55.75%),过高和过低的C/N都不利于菌体生长和产生物表面活性剂。添加不同浓度的MnSO(0.1,0.2,0.3,0.4 mmol/L)发酵的结果表明,MnSO有助于提高谷氨酰胺合成酶活性,该酶活性提高可促进生物表面活性剂合成。与空白对照(生物表面活性剂产量0.23 mg/L)相比,0.3 mmol/L MnSO使菌体耗糖量减少9.3%,生物表面活性剂产量(2.21 mg/L)提高8.6倍。添加不同浓度的FeSO(0.1,0.2,0.3,0.4 mmol/L)发酵的结果表明,FeSO提高了谷草转氨酶活性,谷草转氨酶活性提高可促进生物表面活性剂合成。与空白对照(生物表面活性剂产量0.23 mg/L)相比,0.2mmol/L FeSO有助于生物表面活性剂快速积累并使其产量(1.62 mg/L)提高了6倍。在pH 3、气体流速1.8 L/min、液柱高5 cm和液柱直径10 cm的条件下,对发酵上清液进行泡沫分离,可得到较多且较稳定的泡沫液(17.5 mL)。对泡沫液进行酸沉淀(pH 2.0)和氯仿/甲醇(2:1)萃取,可提取得到生物表面活性剂固体粗品。通过化学分析和薄层层析,初步推断该生物表面活性剂中含有糖和脂类成分。

关键词：生物表面活性剂 ochrobactrum sp. 碳源氮源金属离子提取