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耐盐苯胺降解菌的降解特性研究

更新时间:2009-03-28

苯胺类化合物是一种具有刺激性气味、毒性强、沸点高等特点的无色或者淡黄色液体,且微溶于水,易溶于乙醇、乙醚及丙酮,静置于空气中易被氧化。印染废水中的苯胺类化合物主要来自于染料生产过程和印染废水处理过程两个方面,为促使染色后色牢度的增加,在印染工艺操作中常常使用偶氮染料,而生产偶氮染料的原料就是苯胺类化合物,在发生偶合反应时,苯胺没有充分反应,因此在反应体系中必然会存在一定量的苯胺,在印染过程中这部分苯胺类化合物有可能会进入废水中,且大多数苯胺废水含有较高盐度。大量的含盐苯胺类化合物进入水体,将导致各种类型的癌症,例如结肠癌、胃癌等,同时将造成诸如神经系统、肝脏系统、泌尿系统等多方面系统的损伤。本研究以自筛菌种CLX-6为研究对象,通过单因素试验确定对苯胺降解起显著作用的环境因素(盐度、苯胺耐受浓度、温度、氧气等),确定考察因素的具体数值,

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 菌种来源

自筛菌种Acinetobacter gerneri CLX-6

1.1.2 培养基

(1)降解菌培养基:KH2PO4 1 g/L,K2HPO4 1 g/L,NaCl 1 g/L,盐溶液10 mL,pH 7. 0;

(2)盐溶液:MgSO4 0.5 g/L,MnSO4 0.2 g/L,H3BO3 0.12 g/L,ZnSO4 0.15 g/L,FeSO4·7H2O 0.3 g/L。

1.2 方法

1.2.1 苯胺降解特性研究

根据环境条件的变化,分别研究盐度、苯胺耐受浓度、溶氧、温度对苯胺降解率的影响,最后得到菌种的培养条件。

由图2可知,随着苯胺浓度的增加对菌种降解苯胺影响较大,当苯胺浓度达到1 000 mg/L时,苯胺降解率仍能达到80.2%,当苯胺浓度进一步上升,对菌种降解苯胺有明显抑制作用。

1.2.2 检测方法

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2 结果与分析

2.1 盐度对苯胺降解率影响

由于苯胺是一种毒性较高的物质,对微生物具有较高的毒害作用,因此研究菌种对苯胺的耐受能力至关重要。分别考察培养基中苯胺浓度为250、500、750、1 000、1 250、1 500、1 750和2 000 mg/L时,在基本培养条件下检测苯胺降解率,结果如图2所示。

  

图1 盐度对苯胺降解率和菌种生长的影响Fig 1 nfluence of salinity on the degradation rate of aniline and the growth of bacteria

在发酵时溶氧的高低将直接影响微生物的生长繁殖以及代谢活动,其中摇床转速作为控制溶氧的一种有效手段,测定菌种CLX-6在摇床转速分别为静置、50、100、150、200、250 r/min时的苯胺降解能力,结果见图3 。

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2.2 菌种的苯胺耐受浓度

本实验在基本培养条件下,分别测定了不同盐度对菌种CLX-6生长和苯胺降解率的影响。

基本培养条件如下:降解菌培养基中苯胺含量500 mg/L,接种量3%,摇床转速150 r/min,pH7.0,培养温度32 ℃。

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苯胺降解率测定:用 N-(1-萘基)-乙二胺偶氮分光光度法绘制标准曲线,测定苯胺浓度,以苯胺降解率表示菌种对苯胺的降解能力。

  

图2 苯胺浓度对苯胺降解率的影响Fig 2 influence of aniline concentration on the degradation rate of aniline

2.3 溶氧对苯胺降解率的影响

由图1可知,当培养液盐度从0至4%盐度变化时,菌种CLX-6的生长量以及苯胺降解率均呈现逐步增加,盐度4%时,菌种生长情况最佳且苯胺降解率也达到最大值,在此基础上,进一步提高盐度,发现菌种生长和苯胺降解受到盐度的抑制。因此,菌种CLX-6能耐受4%(w/v)的高盐度。

  

图3 摇床转速对苯胺降解率的影响Fig 3 influence of rotation speed on the degradation rate of aniline

由图3可知,菌种CLX-6在静置条件下苯胺降解率为69.4%,微好氧培养条件下(摇床转速50 r/min)的苯胺降解能力最强85.4%, 在此基础上进一步提高摇床转速,苯胺降解率却逐渐降低,因此说明该菌种是微好氧菌。

2.4 温度对苯胺降解率的影响

温度对微生物体内酶促反应的正常进行起着决定性作用,在上述优化条件下,测定菌种在温度分别为15、20、25、30、35、40℃时的苯胺降解能力,结果见图4。

由图4可知,在15~30 ℃范围内随着温度的升高苯胺降解率不断增加,当温度为30 ℃时,苯胺降解率最高达86.2%。

采用GraphPad Prism 7软件进行绘图和统计处理。实验结果以均数±标准差表示。多组间数据的比较采用完全随机设计方差分析(ANOVA,Tukey's),P<0.05认为差异具有统计学意义。

  

图4 温度对苯胺降解率的影响Fig 4 influence of temperature on the degradation rate of aniline

3 结

通过对菌种CLX-6降解特性进行研究,发现该菌种能以苯胺为唯一碳、氮源进行代谢 ,同时对环境中的含盐量具有一定耐受度,在好氧及兼性厌氧条件下均可降解苯胺,且兼性厌氧条件下的降解率略高于好氧条件下的降解率,苯胺的苯胺耐受浓度为1 000 mg/L,降解苯胺最适溶氧为摇床转速50 r/min,最适温度为30 ℃,在优化条件下苯胺降解率86.2%。这和大多数苯胺降解菌要求好氧环境、合适的温度范围较窄有所不同,其适应环境的能力强 ,可为微生物与处理工艺的搭配提供更多的选择 , 适合于各种生物处理系统和污染的环境中应用。

参考文献

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蔡莉
《化工时刊》 2018年第04期
《化工时刊》2018年第04期文献

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