苯系物降解菌Pseudomonas putida SW-3的筛选及其降解苯的研究

【目的】以苯、甲苯和苯乙烯为唯一碳源,从工业石油废水中筛选苯系物降解菌,分析其降解特性,探讨底物间相互作用对降解情况的影响。【方法】经生理生化和16S r RNA基因分析进行菌种鉴定,采用顶空气相色谱法测定苯系物含量,通过细胞的疏水性、乳化能力、排油圈及透射电镜观察分析菌株降解特性。【结果】经鉴定该菌为Pseudomonas putida,命名为SW-3菌株。最适降解条件下,单位菌体对苯、甲苯和苯乙烯的最大降解速率分别为0.072、0.035和0.019 g/(L·h),苯系混合物的总降解率达79.99%。底物降解实验表明,苯可促进甲苯和苯乙烯的降解,而苯乙烯则能抑制甲苯的降解。菌株的吸附、摄取和降解特性的研究发现,菌株SW-3在自身分泌的表面活性剂的协助下以耗能的方式运输苯。【结论】菌株SW-3具有产生表面活性剂和降解苯系物的能力,且底物间的相互作用能够显著影响菌株对不同底物的降解。     

耐盐硫氧化菌的筛选、鉴定及脱硫性能研究

【目的】从典型自然环境中筛选耐盐高效硫氧化菌,研究其生长特性,并进行初步脱硫实验。【方法】以硫代硫酸钠为唯一能源底物的培养基富集脱硫菌,经过3次平板划线培养、纯种分离后得到纯种培养。经过革兰氏染色、平板菌落形态观察及形态学特征研究,并结合16S rRNA基因序列分析及分子系统发育树的构建结果,确定菌株的种类。【结果】从上海外高桥某发电厂冷却水池中筛选分离出一株硫代硫酸盐去除率高、耐盐性较强的细菌,命名为CYJN-1。该菌为革兰氏阴性菌,短杆状,鉴定为那不勒斯菌(Halothiobacillus neapolitanus)。H. neapolitanus CYJN-1具有较强适应盐度变化的能力,菌株生长的盐度范围为0?5% (NaCI,质量体积比)。菌株最适生长条件为：温度30 °C、pH 7.0、底物浓度为20 g/L。在此条件下,该菌对硫代硫酸钠的去除率可达98%。【结论】H. neapolitanus CYJN-1耐盐性较强,硫代硫酸盐去除率高,在生物脱硫、生物冶金等领域都具有潜在的应用前景。     

基于铁氧化/还原菌改善黄铁矿-水草酸解液体系下低品位辉铜矿生物浸出过程

[背景] 高效的生物浸出与微生物介导活跃的铁硫代谢紧密关联,低品位辉铜矿（Cu₂S）铁代谢匮乏严重制约其效能。[目的] 强化铁硫代谢及“接触”机制改善低品位辉铜矿生物浸出。[方法] 基于自主筛选的嗜酸杆菌属（Acidiphilium sp.）及双层平板筛选的嗜铁钩端螺旋菌（Leptospirillum ferriphilum）,与硫氧化菌喜温嗜酸硫杆菌（Acidithiobacillus caldus）协作,加以Fe²⁺/Fe³⁺-黄铁矿-纤维质废弃物酸解液（废-废资源利用）干预,系统分析浸出生化参数差异性。[结果] 扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope,SEM）结果表明矿渣表面大量微孔及坑壑,表明活跃的菌体作用;傅立叶变换红外光谱仪（Fourier Transform Infrared Spectroscopy,FTIR）揭示N-H、C=O、O-H等键与胞外聚合物（Extracelluler Polymer Substance,EPS）紧密相关,S=O、C-O-S等吸收峰波动表明更剧烈的硫代谢;激光共聚焦扫描显微镜（Confocal Laser Scanning Microscope,CLSM）结果表明优化体系呈现更多附着细胞及EPS,为“接触”机制奠定基础,浸出40 d游离/附着细胞量分别提高2.51倍及5.73倍,最大比生长速率（μ_max）出现时间提前1.5-5.3 d,最高浸出率达67.6%。[结论] 铁氧化/还原菌及外源含铁物质干预强化浸出体系铁硫代谢加速矿物溶解,酸解液促进铁元素循环及菌体生长,附着细胞及EPS分泌增多强化“接触”机制从而有效改善浸出微环境和效能。     

嗜酸氧化亚铁硫杆菌的高效培养及浸出黄铜矿初探

采用向硫化矿培养基中补加FeSO4的方式以维持Fe2+ 浓度为4～8 g/L,可使嗜酸氧化亚铁硫杆菌菌浓在培养39 h时达到6.25×108 cells/mL,并在比生长速率几乎不降低的前提下提高了转化率和生产强度.然后对低氧化还原电位下低品位黄铜矿的浸出进行初步研究,结果表明经过30 d浸出,铜的浸出率可达28.5%...     

脱氮除磷假单胞菌的筛选及定量检测

【目的】筛选具有较强脱氮除磷能力的细菌,建立结合S1酶保护分析的分子探针技术,以分析该菌在发酵过程中的数量变化情况。【方法】采用缺磷培养基厌氧培养、富磷培养基好氧培养和硝酸盐还原产气实验进行脱氮除磷菌筛选。通过16S rRNA基因序列分析及同源性比对,结合菌株的生理生化鉴定试验,鉴定筛选株。设计相应的16S rRNA探针组,建立结合S1酶保护分析的分子探针技术。【结果】筛选的菌株被鉴定为假单胞菌Pseudomonas sp.,命名为LY10。菌株LY10在富磷培养基中好氧培养24 h,总磷去除率达90.01%。在反硝化聚磷培养基中培养48 h,总氮和总磷去除率分别为84.71%和89.37%。针对假单胞菌16S rRNA基因序列设计了一组用于结合S1酶保护分析的分子探针Probe-P.sp,该探针具有很高的甄别灵敏度,能够将LY10与丛毛单胞属(Commonas)等5种细菌区分开;分子探针定量分析假单胞菌LY10,其细胞量与吸光值呈线性关系,检测的线性范围为103~106 cells/mL,线性方程为:y=-0.967 87+0.372 99x(R2=0.996 7,n=5)。【结论】新筛的假单胞菌LY10的脱氮除磷能力较强,具有生物脱氮除磷的工业化应用潜质。所建立的结合S1酶保护分析的分子探针技术的特异性和灵敏度良好,有望应用于混菌体系中的假单胞菌的定性定量分析。     

微生物烟气脱硫中硫酸盐还原阶段的限制性因素及其影响

【目的】利用硫酸盐还原菌(SRB)厌氧活性污泥进行烟气脱硫,探索硫酸盐生物还原的最适条件及重金属离子对硫酸盐生物还原的影响,以提高硫酸盐还原阶段的效率。【方法】对取自污水处理厂的SRB厌氧活性污泥进行高浓度硫酸盐胁迫驯化。分析生物脱硫过程中SRB厌氧污泥还原硫酸盐的限制性因素及影响。【结果】在最适生长条件下(pH 6.5,32°C),经驯化获得的SRB厌氧活性污泥有较强的硫酸盐还原能力。Fe2+的适量添加对硫酸盐还原有一定促进作用。SRB厌氧污泥还原硫酸盐的ThCOD/SO42-最适值为3.00,ThCOD=3.33为最适理论化学需氧量,硫酸盐还原率可达72.15%。SRB厌氧污泥还原硫酸盐反应体系中抑制SRB活性的硫化物浓度为300 mg/L。Pb2+和Ni2+在较低的浓度下(1.0 mg/L和2.0 mg/L)对硫酸盐的还原产生较强的抑制作用,而Cu2+在稍高的浓度下(8.0 mg/L)显示出明显的抑制作用。【结论】经驯化,SRB厌氧活性污泥显示出较强的硫酸盐还原能力,具有应用于工业烟气生物脱硫的潜力。去除重金属离子Pb2+、Ni2+和Cu2+可有效解除对硫酸盐生物还原作用的抑制。     

一株CX-DBT脱硫菌的筛选及发酵条件优化

【目的】从大型工业油田石油污染土样中分离鉴定一株能专一性脱除CX-DBT的脱硫菌株,分析其对CX-DBT的脱硫途径,并确定菌体最优发酵条件。【方法】以二苯并噻吩(DBT)为唯一硫源底物,多次富集并分离可代谢CX-DBT菌株,通过形态学、生理生化实验及16S rRNA基因序列分析对筛选菌株JDZX13进行鉴定。采用GC-MS鉴定菌株对CX-DBT的代谢产物,确定其相应的脱硫途径。通过单因素发酵实验确定最佳碳源、氮源、微量元素、MgCl_2、温度及p H的水平范围,并采用正交实验进一步优化。【结果】该菌株鉴定为戈登氏菌属,命名为戈登氏菌JDZX13(KP993297),其CX-DBT代谢途径为"4S途径"。最佳发酵条件为:蔗糖15.0 g/L、NH_4Cl_2.0 g/L、MgCl_2 0.1 g/L、微量元素1.0 m L/L、pH 7.0、温度35°C。【结论】获得一株通过"4S途径"代谢CX-DBT的脱硫菌株JDZX13,经过进一步优化实验,强化了菌株的生长和脱硫能力,该研究结果对石油生物脱硫技术的开发具有重要参考意义。     

硫氧化菌种脱除硫化物生成单质硫限制性因素优化

【目的】针对硫氧化菌种较为特殊的生化特性,优选其氧化硫化物生成单质硫过程的相关限制性因素,以提高该类菌种生成单质硫效率。【方法】采用一株典型脱硫菌Thermithiobacillus tepidarius JNU-2(T.tepidarius JNU-2)氧化硫化物生成单质硫。研究该菌株在以Na2S2O3为能源底物时的培养特性和脱硫性能,并结合单因素实验对菌株氧化硫化物生成单质硫的限制性因素进行优选。【结果】T.tepidarius JNU-2在以Na2S2O3为唯一能源底物培养时的μmax为0.207 h-1,最终生物量为4.0×106 cells/m L。98%的Na2S2O3在24 h时被消耗殆尽,此时单质硫产量达到最大值为0.8 g/L。随后单质硫逐渐被氧化利用,最终稳定在0.2 g/L。经过对该过程主要限制性因素进行单因素实验优化,确定最佳碳氮源、Mg SO4、Fe SO4和能源底物条件分别为:CO2、NH4Cl0.5 g/L、Mg SO4 0.5 g/L、Fe SO4 0.1 g/L和Na2S2O3 15.0 g/L。优化后的氧化Na2S2O3生成单质硫过程的最大生物量可达4.8×106 cells/m L,单质硫产量提升至1.14 g/L。相较于未优化之前,单质硫的产量提高了42.5%。【结论】优化该过程主要限制性因素可有效提高化能自养型T.tepidarius JNU-2氧化硫化物生成单质硫效率。     

铜耐受定向驯化强化嗜酸喜温硫杆菌浸出贫黄铜矿

生物浸出贫黄铜矿后期,累积的Cu2+会对微生物产生胁迫效应从而影响浸出效率,因此该类微生物的铜耐受性定向驯化变得非常关键。对嗜酸喜温硫杆菌(Acidithiobacillus caldus)进行6个月铜耐受定向驯化,将出发菌株与驯化菌株在不同铜胁迫浓度下(0、1和3 g/L Cu2+)纯培养及浸出贫黄铜矿,并比较分析关键参数变化。在纯培养体系中,3 g/L Cu2+胁迫下最高比生长速率(μmax)由驯化前0.21 d-1(13 d)提升至0.54 d-1(10 d)。在0、1和3 g/L Cu2+浸出体系中,菌株驯化后铜浸出率分别较出发菌株提高17.64%、70.93%及306.09%。扫描电镜(SEM)分析矿渣形貌差异表明伴随胁迫作用增强菌体对矿物腐蚀程度变弱,在相同铜胁迫水平下,驯化菌株浸出体系矿渣表面呈现更多潜在的吸附位点及明显腐蚀痕迹。采用傅里叶红外光谱(FTIR)分析矿渣表面关键官能团变化,驯化菌株浸出体系的矿渣呈现更多含硫基团。X射线衍射(XRD)分析矿渣成分表明驯化菌株浸出体系中呈现较为丰富的铁硫衍生物如Fe3O4、FeS。综上,驯化后A. caldus具备较强抵御铜胁迫能力,在浸出体系中保持了更活跃的生化浸出效应,有望在类似的工业生物浸出过程中发挥其潜在优势。     

极端嗜酸硫杆菌高效筛选、高密度发酵及保藏方法的研究

【目的】针对嗜酸硫杆菌极端特殊的生化特性,分别建立双层平板培养高效筛选方法和补料分批高密度发酵策略,并优选最佳保藏方法,以强化对该类菌种资源的利用和储备效率。【方法】分别采用以异养型微生物Sacchromyces ellipsoideu和Rhodotorula sp.为底层培养物的双层平板培养嗜酸硫杆菌,并结合透射电子显微镜技术(TEM)考察细胞形态差异。结合硫化矿培养基设计及单质硫补料培养策略,延长Acidithiobacillus thiooxidans对数期,提高比生长速率。分析不同保藏方法对嗜酸硫杆菌细胞存活率的影响。【结果】采用异养微生物——Rhodotorula sp.作为底层培养物的双层平板培养法在缩减1/3检出周期的同时将Acidithiobacillus ferrooxidans和Acidithiobacillus thiooxidans的检出率提高了3倍左右。TEM结果表明双层培养中细胞形态更为规则。采用基于Starkey-硫化矿培养基的补料分批发酵策略提高了Acidithiobacillus thiooxidans平均比生长速率,硫对生物量转化率和生产强度分别比分批培养提高31.1%和187.9%。4°C低温保藏方式更适于嗜酸硫杆菌的保藏,有效保藏期1–3月。【结论】Rhodotorula sp.为辅助培养物的双层平板培养法可有效提高嗜酸硫杆菌的筛选效率。设计的Starkey-硫化矿培养基结合补料分批培养策略可实现Acidithiobacillus thiooxidans高密度培养。简单高效的4°C低温保藏方式更适合于嗜酸硫杆菌的中短期保藏。