醌化合物强化S.xenophage QYY和B.cereus JL对偶氮染料脱色的研究

论文摘要

本论文的目的是研究醌化合物强化鞘氨醇单胞菌QYY（Sphingomonas xenophagaQYY）以及1株新分离的蜡状芽胞杆菌JL（Bacillus cereus JL）对偶氮染料脱色特性。研究内容包括醌化合物强化菌株QYY还原偶氮染料、新分离菌株JL的形态观察及16S rDNA分子鉴定,考察其厌氧及好氧条件下对偶氮染料的脱色特性,并且对脱色产物进行了分析、初步探讨了两株菌联合使偶氮染料脱色的特性。蒽醌-2-磺酸（AQS）及蒽醌-2,6-二磺酸（AQDS）可加速菌株QYY对酸性苋菜红的脱色速率,且AQS为较佳醌介体。当AQS的浓度大于3 mmol/L时,AQS的存在严格抑制了菌株QYY的生长。通过活菌计数进一步证明,AQS对菌株QYY具有生物毒性。提取细菌细胞质,研究菌株QYY细胞质中偶氮还原酶特性。结果发现,细胞质中存在以FMN为辅酶的偶氮还原酶和以FMN为辅酶的AQS还原酶。实验筛选分离获得1株高效醌介导偶氮染料脱色菌,根据形态特征、16S rDNA及16S-23S区间序列分析,菌株JL归属为Bacillus cereus。菌株JL的16S rDNA序列登陆GenBank,注册号为EU871042。考察了菌株JL厌氧使偶氮染料脱色的特性。结果表明,以酸性大红3R为例,菌株JL使偶氮染料脱色的较佳条件为:葡萄糖浓度1 g/L,pH值为6.0,温度30℃,接种量0.25 g/L。AQS及AQDS作为氧化还原介体,提高了酸性大红3R的脱色速率,且AQS的强化效果更好。利用高效液相色谱-质谱（HPLC-MS）检测AQS介导菌株JL对酸性大红3R脱色的产物,检测到产物之一为7-羟基-8-氨基-1,3-二磺酸萘。推测菌株JL使酸性大红3R的偶氮键发生断裂,生成4-氨基萘磺酸和7-羟基-8-氨基-1,3-二磺酸萘,AQS在这一过程中仅起到电子传递作用。研究同时发现,菌株JL能在好氧条件下使偶氮染料脱色。以酸性大红3R为例,菌株JL好氧使偶氮染料脱色的较佳条件为:碳源为葡萄糖与酵母膏的混合型碳源,酵母膏浓度1g/L,pH值3-7,温度30℃,培养液体积100 mL。菌株JL在好氧条件也能使多种偶氮染料脱色,具有较好的底物广谱性。初步探讨了两株菌联合对偶氮染料的脱色特性。在含有0.1 mmol/L AQS的反应体系中,两株菌联合使酸性大红3R脱色的较佳条件为:葡萄糖浓度0.25 g/L,pH为9.0,温度范围25-40℃。较佳条件下,两株菌联合对偶氮染料的脱色速率要高于各个菌株单独作用时的速率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 染料及其分类
• 1.1.1 染料
• 1.1.2 染料分类
• 1.2 偶氮染料的危害及处理方法
• 1.2.1 偶氮染料的危害
• 1.2.2 偶氮染料处理方法
• 1.3 偶氮染料生物处理
• 1.3.1 偶氮染料生物处理法
• 1.3.2 能使偶氮染料脱色的微生物
• 1.4 偶氮染料脱色机理
• 1.4.1 直接酶还原偶氮染料
• 1.4.2 介体介导偶氮染料还原
• 1.4.3 化学还原偶氮染料
• 1.5 醌介体强化偶氮染料脱色研究进展
• 1.5.1 醌氧化还原介体的选择
• 1.5.2 醌介导偶氮染料脱色的研究进展
• 1.6 本论文的研究内容及意义
• 1.6.1 前期工作
• 1.6.2 研究内容及意义
• 2 醌化合物介导菌株S.xenophaga QYY还原偶氮染料研究
• 2.1 材料与仪器
• 2.1.1 菌种来源
• 2.1.2 化学试剂
• 2.1.3 仪器
• 2.1.4 培养基
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 实验所用溶液的配置
• 2.2.2 AQS生物毒性实验
• 2.2.3 活菌计数法
• 2.2.4 细菌细胞质的提取
• 2.2.5 蛋白含量的测定
• 2.2.6 酶活测定
• 2.2.7 实验检测方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 醌化合物促进菌株QYY还原偶氮染料的特性
• 2.3.2 AQS生物毒性研究
• 2.3.3 菌株QYY细胞内偶氮还原酶特性
• 2.3.4 菌株QYY细胞内醌还原酶特性
• 2.4 本章小结
• 3 醌介导偶氮染料脱色菌株的分离鉴定
• 3.1 材料与仪器
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 化学药品
• 3.1.3 培养基
• 3.1.4 仪器
• 3.1.5 网络资源
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 菌株的分离
• 3.2.2 菌株的生理生化鉴定及形态观察
• 3.2.3 菌株JL的16S rDNA的PCR扩增及序列分析
• 3.2.5 系统发育树的构建
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 菌株的分离鉴定
• 3.3.2 菌株JL的16S rDNA及16S-23S 区间序列分析
• 3.3.3 菌株JL生长特性
• 3.4 本章小结
• 4 菌株JL对偶氮染料脱色特性的研究
• 4.1 材料与仪器
• 4.1.1 菌株
• 4.1.2 化学试剂
• 4.1.3 实验仪器
• 4.1.4 培养基
• 4.2 实验方法
• 4.2.1 菌体干重曲线的测定
• 4.2.2 实验所用偶氮染料的工作曲线的绘制
• 4.2.3 菌株厌氧还原偶氮染料条件的优化
• 4.2.4 醌化合物对脱色的影响
• 4.2.5 脱色产物分析
• 4.2.6 菌株JL好氧培养方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 酸性大红3R厌氧脱色过程的紫外-可见全波图
• 4.3.2 菌株JL厌氧使酸性大红3R脱色最佳条件的考察
• 4.3.3 醌化合物介导染料脱色
• 4.3.4 有介体存在条件下酸性大红3R脱色产物鉴定
• 4.3.5 菌株JL对其它偶氮染料的厌氧脱色情况
• 4.3.6 菌株JL好氧使偶氮染料脱色的特性
• 4.4 本章小结
• 5 菌株QYY与菌株JL联合对偶氮染料脱色的初步研究
• 5.1 材料与仪器
• 5.1.1 菌株
• 5.1.2 化学试剂
• 5.1.3 实验仪器
• 5.1.4 培养基
• 5.2 实验方法
• 5.2.1 联合脱色法
• 5.2.2 醌介导混合菌对偶氮染料脱色特性
• 5.2.3 混菌与单菌比较
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 醌介导混合菌对偶氮染料脱色特性
• 5.3.2 混菌与单菌比较
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢