生物表面活性剂产生菌的分离鉴定及其对环境污染物生物降解的促进作用

论文摘要

生物表面活性剂是具有高表面活性的生物大分子。由于其物理性质和化学结构与许多人工合成的表面活性剂相似,并且对土壤、淡水、海洋等生态系统无毒性或毒性较低,因而在环境污染治理方面,特别是在重金属和石油等污染环境的生物修复方面具有极大的应用潜力。本文从山东胜利油田石油污染土壤中分离、筛选获得两株能够高效产生生物表面活性剂的菌株Y8A和BHSN。经形态观察、生理生化特性测定及其16S rDNA序列分析,初步鉴定为芽孢杆菌属Bacillus sp.和不动杆菌属Acinetobacter sp.。对其发酵条件优化结果如下:在LB培养基中加入20 mg·L-1的Fe2+和Ca2+,1%的乳糖,在温度为30℃、pH值为7.5、装液量为50 mL的条件下,Y8A产生表面活性剂的能力最强,发酵液表面张力值从65 mN·m-1降到23.5 mN·m-1。BHSN菌株生长和产表面活性剂的最适温度为25～30℃,最适pH为7.5。LB培养基中添加终浓度为10 g·L-1的麦芽糖有利于表面活性剂的合成,在装液量为25 ml的条件下,BHSN产生表面活性剂的能力最强,发酵液表面张力值从65 mN·m-1降到28.6 mN·m-1。菌株Y8A和BHSN的发酵液经过初步分离、提纯得到生物表面活性剂粗品,产量分别为5.05 g·L-1和3.47 g·L-1,CMC值分别为30 mg·L-1和40 mg·L-1。经过TLC和FT-IR分析测定,初步判定为脂肽类生物表面活性剂。对其乳化特性进行研究发现Y8A、BHSN发酵液的乳化性能稳定,增溶效果良好。从山东胜利油田石油污染土壤中分离、筛选获得能够降解石油中烷烃成分的菌株Y1D和降解石油中芳香烃成分的菌株F1-1。石油污染的土壤生物修复实验表明Y8A能够促进烷烃降解菌Y1D和芳香烃降解菌F1-1对石油的降解,使Y1D和F1-1对石油的降解率分别从单独培养时的48.13%、43.69%上升到混合培养时的79.62%、74.51%。生物表面活性剂产生菌Y8A能促进功夫菊酯降解菌株ZZH对功夫菊酯的降解,使功夫菊酯的降解率从单独培养时的38.7%显著提高到共培养时的87.7%,降解时间也缩短到原来的5/6。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1 土壤污染概况
• 1.1 土壤污染的类型和来源
• 1.2 我国土壤污染的现状
• 2 土壤的石油污染
• 2.1 石油的污染及危害
• 2.2 石油污染土壤的微生物修复技术
• 2.2.1 原位处理
• 2.2.2 异位处理
• 2.3 石油烃类物质的生物降解
• 2.3.1 芳香烃的生物降解
• 2.3.2 烷烃的生物降解
• 2.4 影响石油污染生物修复的因素
• 3 土壤农药污染
• 3.1 土壤农药污染概述
• 3.2 土壤农药污染的生物修复
• 4 生物表面活性剂在环境修复中的研究
• 4.1 生物表面活性剂简介
• 4.1.1 生物表面活性剂的性质
• 4.1.2 生物表面活性剂的生理学功能
• 4.1.3 生物表面活性剂的产生菌
• 4.2 生物表面活性剂的制取
• 4.2.1 生物表面活性剂产生菌的筛选
• 4.2.2 生物表面活性剂的发酵培养
• 4.2.3 生物表面活性剂的提取与纯化
• 4.3 表面活性剂在土壤微生物修复中的作用机制
• 4.4 生物表面活性剂在环境修复中的应用及研究进展
• 4.4.1 生物表面活性剂在环境修复中的应用
• 4.4.2 生物表面活性剂的发展方向和趋势
• 参考文献
• 第二章 高效生物表面活性剂产生菌Y8A、BHSN的筛选及培养条件的优化
• 1 材料与方法
• 1.1 菌株
• 1.2 培养基
• 1.3 供试试剂
• 1.4 生物表面活性剂产生菌的分离、筛选
• 1.5 菌体形态及生理生化特性
• 1.6 菌株16S rDNA序列的测定
• 1.6.1 菌株总DNA的提取
• 1.6.2 16S rDNA序列的PCR扩增
• 1.6.3 PCR扩增产物的回收
• 1.6.4 16S rDNA片段与载体的连接
• 1.6.5 大肠杆菌感受态细胞的制备
• 1.6.6 转化
• 1.6.7 转化子的验证及16S rDNA序列的测定
• 1.6.8 少量质粒的提取
• 1.7 菌株系统发育地位的确定
• 1.8 发酵条件对菌体生长及表面活性剂产生的影响
• 1.9 分析测定方法
• 1.9.1 菌体生物量的测定
• 1.9.2 生物表面活性剂的排油活性检测
• 1.9.3 表面张力测定
• 2 结果与分析
• 2.1 生物表面活性剂产生菌的分离筛选
• 2.2 Y8A、BHSN的菌落形态及生理生化特征
• 2.3 16S rDNA序列同源性及系统发育分析
• 2.4 发酵培养基及发酵条件的优化
• 2.4.1 菌体生长与发酵液表面张力的关系
• 2.4.2 不同碳源对菌体生长和产表面活性剂的影响
• 2.4.3 温度对菌体生长和表面活性剂产生的影响
• 2.4.4 pH值对菌体生长和表面活性剂产生的影响
• 2.4.5 通气量对菌体生长和表面活性剂产生的影响
• 2.4.6 金属离子对菌体生长和表面活性剂产生的影响
• 2.5 菌株对抗生素的抗性
• 3 结论
• 参考文献
• 第三章 生物表面活性剂的特性研究
• 1 材料与方法
• 1.1 菌株
• 1.2 培养基
• 1.3 供试试剂
• 1.4 分析测定方法
• 1.4.1 生物表面活性剂的提取和定量
• 1.4.2 生物表面活性剂的定性分析
• 1.4.3 生物表面活性剂FT-IR分析
• 1.4.4 乳化性能测定
• 1.4.5 临界胶束浓度（CMC）的测定
• 2 结果与分析
• 2.1 生物表面活性剂的提取与定量分析
• 2.2 表面活性剂的初步定性分析
• 2.2.1 薄层层析（TLC）测定
• 2.2.2 生物表面活性剂的FT-IR分析结果
• 2.3 生物表面活性剂的特性分析
• 2.3.1 发酵液乳化性能测定
• 2.3.2 临界胶束浓度（CMC）的测定结果
• 3 结论和讨论
• 参考文献
• 第四章 生物表面活性剂在石油污染土壤生物修复中的作用
• 1 材料与方法
• 1.1 菌株
• 1.2 培养基
• 1.3 供试试剂
• 1.4 石油降解菌的分离、筛选
• 1.5 细菌的鉴定
• 1.6 菌株对石油烃的降解
• 1.7 分析测定方法
• 1.7.1 正十八烷的分析测定
• 1.7.2 萘的提取和分析测定
• 1.7.3 石油中烷烃的提取和测定
• 1.7.4 原油的测定
• 1.8 表面活性剂产生菌在石油污染土壤生物修复中的作用
• 2 结果与分析
• 2.1 石油降解菌的分离
• 2.2 Y1D、F1-1的菌落形态及生理生化特征
• 2.3 16S rDNA序列同源性及系统发育分析
• 2.4 BHSN和Y8A对原油中烷烃的降解
• 2.5 BHSN和Y8A对原油中萘的降解
• 2.6 生物表面活性剂产生菌Y8A在强化石油污染土壤生物修复中的作用
• 3 结论和讨论
• 参考文献
• 第五章 生物表面活性剂对农药降解的促进作用
• 1 材料与方法
• 1.1 菌株
• 1.2 培养基
• 1.3 供试试剂
• 1.4 分析测定方法
• 1.4.1 菌体生物量的测定
• 1.4.2 表面张力测定
• 1.4.3 功夫菊酯的测定
• 2 结果与分析
• 2.1 Bacillus sp.Y8A对功夫菊酯的抗性
• 2.2 ZZH菌体生长与功夫菊酯降解之间的关系
• 2.3 生物表面活性剂产生菌促进功夫菊酯生物降解的作用
• 3 结论和讨论
• 参考文献
• 全文总结
• 攻读硕士期间发表的学术论文
• 缩略语
• 致谢