链霉菌（Streptomyces sp.）的筛选及其降解水中含氮杂环化合物的特性研究

论文摘要

含氮杂环化合物是农药、香料、燃料工业中被广泛使用的一类有机物，广泛存在于焦化、燃料、化工、医药、农药等工业废水中。与芳香族或脂肪族化合物相比，含氮杂环化合物其生物降解性能很差，很难去除。杂环化合物同时具有致癌、致畸、致突变等作用，危害环境和人类健康。本文提出了利用链霉菌处理2种典型含氮杂环化合物废水的方法，分离与鉴定了一株对吡啶和吲哚具有显著降解效果的链霉菌放线菌HJ02菌株，研究了生长条件、降解效果、降解动力学等，探讨了HJ02菌株降解吡啶和吲哚的机理，取得了一些有一定价值的研究结果：1．首次从杭钢焦化废水活性污泥池中分离出含氮杂环化合物降解菌，命名为HJ02菌株。经形态观察、培养特征、生理生化特征和细胞壁结构的测定，初步确定HJ02菌株是链霉菌（Streptomyces sp．）。2．HJ02菌株的适宜的生长条件为：碳源、氮源分别是甘油和NH4Cl，温度为25℃，pH值范围为3．0～4．0，振荡速度为200 rpm。3．筛选的HJ02菌株能以吡啶作为唯一碳源和氮源生长，该菌对吡啶的耐受浓度广且耐受能力强，在50～2000 mg·L-1的吡啶纯溶液中生长良好。30℃、pH7、100 rpm，HJ02菌株在2000 mg·L-1的吡啶溶液中培养7 d后，其降解率达97％。吡啶的降解符合一级动力学方程-dC／dt=K。高浓度吡啶抑制了HJ02菌株对该物质的降解，质量浓度为500 mg·L-1时吡啶的降解速率常数K达到最大，为0．6891 d-1。4．HJ02菌株降解吡啶的关键酶包括琥珀酸半醛脱氢酶和酰胺酶，在单一吡啶溶液作为培养液时，活性达到最高分别为0．45U·mg-1和0．69U·mg-1。用吡啶液体培养液培养时，获得琥珀酸半醛脱氢酶和酰胺酶活性较大的培养环境分别为30℃，pH为8．0和35℃、pH7．0。吡啶降解产物经紫外-可见光谱分析，经HJ02菌株降解后吡啶分子的特征吸收峰消失，GC分析也表明吡啶被完全降解，其杂环体系被打破。5．HJ02菌株能以吲哚为唯一碳原和能量生长，吲哚降解最高耐受浓度为300 mg·L-1，且在温度30℃、pH 7．0、100 rpm条件下培养6 d，其降解率可达97．4％。经Matlab模拟分析得知，HJ02菌株降解吲哚的动力学符合Andrews方程：dS/dt=（-μ4SX）/(（S+KS+S2/Kr）YX/S)。吲哚初始浓度为50 mg·L-1的降解动力学参数为：μA=1.627d-1, KS =12.5 mg·L-1, Ki=43mg·L-1。吲哚降解产物经紫外-可见光谱分析，链霉菌（Streptomyces sp．）降解后吲哚分子的特征吸收峰消失，GC分析也表明吲哚被完全降解，其杂环体系被打破。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 选题意义
• 1.1.1 概述
• 1.1.2 目的与意义
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 生物处理
• 1.2.2 处理新技术
• 1.2.3 结论
• 1.3 研究内容
• 2 降解优势菌的筛选与鉴定
• 2.1 材料与仪器
• 2.1.1 材料与试剂
• 2.1.2 仪器与设备
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 降解优势菌的平板分离
• 2.2.2 降解优势菌的复筛
• 2.2.3 降解优势菌的形态学鉴定
• 2.2.4 不同培养基平板培养特征
• 2.2.5 生理生化特征
• 2.2.6 细胞壁化学组分分析
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 降解优势菌的分离
• 2.3.2 降解优势菌的形态学初步鉴定结果
• 2.3.3 菌种的平板培养特征
• 2.3.4 降解优势菌的生理生化特征
• 2.3.5 细胞壁化学组分分析
• 2.4 小结
• 3 HJ02菌株的培养条件研究
• 3.1 材料与仪器
• 3.1.1 材料与试剂
• 3.1.2 仪器与设备
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 葡萄糖标准曲线的绘制
• 3.2.2 菌体干重的测定
• 3.2.3 HJ02菌株培养条件的建立
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 碳源对HJ02菌株生长的影响
• 3.3.2 氮源对HJ02菌株生长的影响
• 3.3.3 温度对HJ02菌株生长的影响
• 3.3.4 pH对HJ02菌株生长的影响
• 3.3.5 振荡速度对HJ02菌株生长的影响
• 3.4 小结
• 4 HJ02菌株对吡啶的降解特性研究
• 4.1 材料与仪器
• 4.1.1 材料与试剂
• 4.1.2 仪器与设备
• 4.2 实验方法
• 4.2.1 吡啶标准曲线的绘制
• 4.2.2 考马斯亮监G-250染色法标准曲线的绘制
• 4.2.3 葡萄糖的测定
• 4.2.4 吡啶降解条件的选择
• 4.2.5 粗酶液的提取
• 4.2.6 不同酶的活性分析
• 4.2.7 不同培养条件下的产酶活性分析
• 4.2.8 产物分析方法
• 4.2.9 HJ02菌株降解吡啶动力学的建立
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 吡啶初始浓度对吡啶降解效果的影响
• 4.3.2 环境因子对吡啶降解的影响
• 4.3.3 共代谢体系对吡啶降解效果的影响
• 4.3.4 不同培养条件下HJ02菌株的产酶能力
• 4.3.5 HJ02菌株降解吡啶的动力学分析
• 4.3.6 吡啶降解产物分析
• 4.3.7 吡啶降解机理探讨
• 4.4 小结
• 5 HJ02菌株对吲哚的降解特性研究
• 5.1 材料与仪器
• 5.1.1 材料与试剂
• 5.1.2 仪器与设备
• 5.2 实验方法
• 5.2.1 吲哚标准曲线的绘制
• 5.2.2 葡萄糖的测定
• 5.2.3 吲哚降解条件的选择
• 5.2.4 菌株全细胞蛋白的SDS-PAGE电泳
• 5.2.5 HJ02菌株体对吲哚降解动力学的建立
• 5.2.6 产物分析方法
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 吲哚浓度对吲哚降解效果的影响
• 5.3.2 环境因子对吲哚降解的影响
• 5.3.3 共代谢体系对吲哚降解效果的影响
• 5.3.4 关键酶机制的初探
• 5.3.5 HJ02菌株体对吲哚降解动力学的分析
• 5.3.6 吲哚降解产物分析
• 5.3.7 链霉菌降解吲哚机理初探
• 5.4 小结
• 6 结论与建议
• 6.1 主要研究结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 附录
• 致谢