鼠李糖脂对微生物降解石油烃废水的影响

目的:研究鼠李糖脂对微生物降解石油烃废水的影响.方法:通过测定生物量和观察菌株表面来研究鼠李糖脂对菌株的影响;通过正交实验设计,确定石油烃降解率影响因素.通过石油烃降解率的测定,探讨鼠李糖脂与H2O2深度氧化协同作用对微生物降解石油烃的影响.结果:菌株对石油烃的降解率达53%,在相同条件下,添加鼠李糖脂的石油烃降解率提高了12%-20%.添加鼠李糖脂后菌株的生物量明显增多,菌株细胞表面疏水.正交设计表明,影响石油烃降解的主导因子是培养温度,其次是培养时间和鼠李糖脂的添加量.正交设计得到最佳组合为A3B2C1,即培养时间为7d;温度为35℃,鼠李糖脂浓度为60mg/L.3个因素的最佳组合下,石油烃降解率为82%.加入200 mg/L的H2O2时,降解率从82%提高到97%.结论:鼠李糖脂能促进菌株的生长.鼠李糖脂与H2O2深度氧化协同作用有助于微生物对石油烃类污染物降解效率的提高.     

一株糖脂表面活性剂产生菌的筛选及干酪根降解

【目的】从油页岩环境中筛选可降解油页岩干酪根的产生物表面活性剂菌株。【方法】从抚顺油页岩矿废水样品中用血平板法初筛,排油圈法、乳化法和表面张力法复筛,获得产生物表面活性剂菌株。对目标菌株进行生理生化鉴定、16S r RNA基因序列和系统发育分析,用薄层色谱鉴定其发酵液表面活性成分,优化产表面活性剂的培养条件,初步考察其对油页岩干酪根的降解能力。【结果】筛选到一株产糖脂表面活性剂菌株B-1,初步鉴定为Pseudomonas sp.,该菌株有良好的排油和乳化能力以及较低的表面张力,可利用烷烃、不饱和脂肪酸和糖类作为碳源。在30-34°C范围内添加0.3%Na Cl的葡萄糖培养基(p H 7.0)中该菌生长旺盛,发酵液表面张力最低为27 m N/m。菌株B-1在添加一定量葡萄糖的无机盐培养基中作用30 d后对干酪根的降解率为2.85%,高于不添加葡萄糖无机盐培养基对照组的降解率(1.04%)。【结论】菌株B-1是一株性能良好的产糖脂表面活性剂细菌,有降解干酪根的潜力。     

Sphingobacterium bambusaue及其紫外诱变菌株的石油降解功能

【目的】研究Sphingobacterium bambusaue及其紫外诱变菌株的石油降解功能。【方法】紫外诱变后筛选石油降解高效菌株; 以不同石油浓度、pH值及盐浓度优化培养条件, 用重量法检测高效菌株石油降解率。【结果】发现菌株S. bambusaue在石油降解培养基中培养5 d的石油降解率为25.86%, UV诱变高效菌株IBFC2009-S3培养5 d的石油降解为42.85%, 比始发菌株提高65.7%; UV诱变菌株IBFC2009-S3的优化培养条件为石油浓度0.5 g/L、pH值7.0以及NaCl质量浓度为10 g/L, 其石油降解率可达50.51%。【结论】首次报道S. bambusaue具有石油降解功能; 紫外诱变获得的菌株S3的石油降解能力较强。     

一株产甘露糖赤藓糖醇脂菌株的筛选及其产物分析

【目的】解决石油长链烃类物质引起的环境污染问题,筛选可以高效降解石油烃的产糖脂类生物表面活性剂菌株。【方法】采用血平板、油平板法,从葡萄皮表面分离到6株产糖脂类的真菌,比较各菌株的排油性能,通过PCR扩增合成糖脂类表面活性剂的关键基因,筛选到一株具有emtl序列的真菌K6。经形态学、生理生化测定和分子系统发育分析(5.8S,ITS1,ITS2)对菌株进行鉴定,而且通过TLC和HPLC分析该菌株的代谢产物。【结果】经鉴定,该菌为Pseudozyma churashimaensis,可产甘露糖赤藓糖醇脂。石油烃降解实验表明,菌株K6具有很强的乳化性能和降解石油烃的能力,其石油烃降解率可达70.17%。【结论】菌株K6具有产生物表面活性剂和降解长链石油烃类的能力,其对石油污染环境的生物修复具有重要的现实意义。     

高效石油降解菌群的构建及对芳香烃化合物萘的协同降解性能

【背景】石油作为一类混杂有机化合物,一旦产生污染就会对人类和环境造成严重的危害。【目的】从新疆石油污染土壤中分离筛选石油降解菌,为石油污染土壤的生物修复提供数据支持及技术参考。【方法】以石油为唯一碳源,通过富集培养、筛选分离得到123株单菌,根据菌落形态挑选出30个不同形态菌株,通过16S rRNA基因序列确定其种属,构建系统发育树;通过原油降解实验筛选出高效石油降解菌,以芳香烃的标志化合物萘为唯一碳源筛选出高效降解菌株,并分别筛选可降解水杨酸、邻苯二酚的菌株。【结果】分离筛选出5株高效石油降解菌,降解率高于85%;萘、水杨酸和邻苯二酚降解菌株各获得一株,将3种菌株按照1:1:1的接种比例对萘进行降解,萘的降解率从单菌60.74%提升到89.40%,菌株间的分工协作可以提高有机物的降解效率。【结论】筛选得到的菌株丰富了石油降解微生物菌种库,不同微生物菌株之间的分工协作为石油污染物的降解提供了新思路,为进一步研究石油污染治理提供参考。     

有机磷降解酶在重组大肠杆菌中的表达及一步纯化固定化

【背景】有机磷化合物作为一类广谱杀虫剂,因其用量大、毒性强且不易降解,在自然界中的残留已对环境造成了严重污染。【目的】有机磷降解酶(organophosphohydrolase,OpdA)可降解多种有机磷化合物,探究其被固定到NiCo_2O_4载体上后用于有机磷化合物的降解效果。【方法】构建含组氨酸标签(histidine tag,His-tag)的OpdA,以pET-28a(+)为载体,Escherichia coli Rosetta(DE3)为宿主细胞,在终浓度为1.0 mmol/L的IPTG诱导下表达His-tagged OpdA。采用一步纯化固定化方法,实现固定化酶(OpdA@NiCo_2O_4)的制备。【结果】采用水热处理和煅烧制备了含过渡金属离子的NiCo_2O_4,利用过渡金属离子对酶分子表面组氨酸咪唑基的配位作用,实现了发酵粗酶液中His-taggedOpdA的一步纯化固定化,在优化条件下获得了高稳定性的OpdA@NiCo_2O_4;然后将其用于有机磷化合物的降解,在NaBH_4存在条件下,通过级联反应和降解条件优化,实现了有机磷化合物的高效降解。【结论】该研究不但实现了重组酶的一步分离纯化和固定化,也为有机磷化合物的降解提供了一条安全、高效、环保的新途径。     

代谢改造熊蜂生假丝酵母提高酸型槐糖脂产量

【目的】槐糖脂是一类生物表面活性剂,不仅具有常规表面活性剂所具有的增溶、乳化、润湿、发泡、分散、降低表面张力等通用性能,且对环境的耐受性极强。熊蜂生假丝酵母(Starmerella bombicola)能够发酵生产槐糖脂,但槐糖脂具有酸型、内酯型和乙酰化型等不同类型,结构多样,难以分离。本文拟通过代谢工程改造,构建高产酸型槐糖脂的熊蜂生假丝酵母工程菌株。【方法】利用潮霉素抗性基因构建了标记基因重复利用系统Rec-six基因编辑系统,在此基础上将合成内酯型槐糖脂的关键基因——内酯酶基因SBLE敲除获得一株只产酸型槐糖脂的工程菌株Δsble,进一步同源过量表达葡萄糖基转移酶基因UGTB并敲除过氧化物酶体膜转运蛋白编码基因PXA1,构建了高产酸型槐糖脂的酵母工程菌。【结果】与出发菌株相比,重组熊蜂生假丝酵母发酵油酸能够合成单一的酸型槐糖脂,而不再合成内酯型槐糖脂,同时酸型槐糖脂的产量由20 g/L提高到44 g/L,提高了2.1倍。【结论】通过敲除PXA1、SBLE和过表达UGTB来改造熊蜂生假丝酵母,能够有效提高重组菌的酸型槐糖脂产量,为发酵法生产酸型槐糖脂奠定了基础。     

石油降解菌HX-2耐盐机制及甜菜碱转运蛋白基因的研究

【背景】修复石油烃污染的高盐水体及土壤是具有挑战性的,因此探究石油烃降解菌株的耐盐机制尤为重要。【目的】对石油降解菌HX-2的耐盐机制及与耐盐性相关的基因进行研究。【方法】通过GC分析菌株HX-2在不同石油加入量及高盐条件下的烃降解情况;利用电导率仪及原子吸收光谱对细胞内离子含量进行分析;比较外源添加甜菜碱前后对胞外多糖(extracellular polysaccharide,EPS)及高盐土壤中石油降解情况的影响;最后对耐盐相关基因进行了qPCR分析研究。【结果】石油降解菌Rhodococcus sp. HX-2可以对10 000-100 000 mg/L的石油进行降解,3 d降解率均达到70%以上,并可在1%-10%NaCl存在下降解石油,在6%Na Cl浓度下仍有43.8%的降解率。对HX-2菌株耐盐机制的研究表明,细胞内阳离子浓度随着盐浓度的变化没有显著差异,而积累相容性物质甜菜碱并促进EPS的合成才是石油降解菌HX-2的耐盐机制。同时,扫描电镜结果表明,外源甜菜碱的添加通过刺激EPS的合成提高菌株的耐盐性。由HX-2菌株得到4种甜菜碱转运蛋白基因H0、H1、H3、H5和1种甜菜碱合成相关基因BetB。对菌株HX-2的基因转录分析表明,NaCl、甜菜碱诱导H0、H1、H3和H5的表达;在甜菜碱与Na Cl共存时,基因转录水平达到最大值。【结论】Rhodococcus sp. HX-2具有在盐渍化环境中修复烃类污染物的应用潜力。     

降解鸡毛真菌板蜡蚧的鉴定及产酶培养优化

鉴定降解鸡毛真菌并通过单因素和正交实验优化其产角蛋白酶发酵培养条件。从加入鸡毛粉钓饵的医院花坛土中分离筛选获得3株角蛋白高效降解真菌,利用形态学和分子系统学鉴定均为板蜡蚧（Lecanicillium testudineum）。单因素实验表明,对优选菌株1Y2-12产酶能力具促进作用的碳源为乳糖,氮源为酵母膏,无机离子Zn²⁺。正交实验结果表明,对菌株1Y2-12产酶活力的影响大小排序依次为氮源>无机离子>碳源;促酶活力最佳组合为氮源添加量为0.15%,碳源添加量为2%,无机离子添加量为0.01%。在此优化条件下,菌株1Y2-12的酶活力达22.03 U/mL,是未优化前的2.1倍。研究结果首次发现蜡蚧属真菌能较好降解鸡毛角蛋白,鉴定的3个菌株均为板蜡蚧,是中国新记录种。     

聚乳酸降解菌株筛选鉴定及降解过程优化

【目的】筛选能够降解聚乳酸的微生物, 提高聚乳酸的降解速率并鉴定聚乳酸降解酶种类。【方法】以明胶为唯一碳源, 筛选能够降解聚乳酸的微生物; 通过优化明胶添加浓度、聚乳酸添加量以及金属离子种类提高聚乳酸的降解速率; 通过分析降解过程中代谢产物和酶活力变化明确聚乳酸降解酶类别。【结果】筛选获得一株聚乳酸降解菌株, 鉴定为Lentzea waywayandensis; 经优化培养, 聚乳酸在25 d后失重84.8%; 降解过程中, 检测到乳酸的产生, 体外酶活实验仅检测到蛋白酶活力。【结论】明胶作为唯一碳源适用于聚乳酸降解菌株的筛选; 明胶作为碳源的同时可以作为诱导剂诱导菌株L. waywayandensis降解聚乳酸; 此外, 研究表明蛋白酶在聚乳酸降解过程中发挥重要作用。     

包埋法固定化对硫氧化微生物菌群结构和功能的影响

【目的】为探讨包埋法固定化过程对硫氧化菌群硫化物去除能力及菌群微生物群落结构的影响,【方法】以聚乙烯醇-海藻酸钠-活性炭为载体,对硫氧化菌群进行了固定化,并采用富含硫化物的无机盐培养基,对比固定化与非固定化硫氧化菌群对硫化物的氧化去除能力。同时,利用PCR-DGGE技术,探讨硫氧化菌群在固定化前后以及在硫化物氧化去除过程中微生物群落结构变化。【结果】在对硫氧化菌群进行固定化之后,12 h之内对硫化物的最大去除能力从1000 mg/L下降为600 mg/L。硫氧化菌群的微生物群落结构发生了明显变化,但菌群中的硫氧化菌Catenococcus thiocycli未受影响,硫氧化菌Thioclava pacifica在菌群中的地位反而得到了强化。【结论】受制于底物在载体材料中的扩散迁移效率,硫氧化菌群对硫化物的氧化去除能力在固定化之后有所下降。由于不同微生物对固定化形成的微环境的适应能力以及对载体附着能力的不同,固定化对硫氧化菌群的微生物群落结构产生较大影响。     

一株产褐藻胶裂解酶的需钠弧菌筛选及酶解产物分析

[背景]褐藻胶裂解酶种类丰富、降解机制多样,是高效环保降解褐藻胶、制备褐藻寡糖的工具酶,成为褐藻植物高值化开发利用的研究热点.[目的]从海泥中筛选获得褐藻胶裂解酶高效产酶菌株,确定菌株发酵产酶最优条件,鉴定和分析酶降解产物,进而解析该酶的降解特性.[方法]以褐藻胶为唯一碳源,从海带养殖场附近海泥中筛选菌株,通过形态学观...     

餐厨垃圾高温好氧生物减量菌种的筛选及特性

【背景】随着餐厨垃圾产生量的逐步提高,如何实现其快速降解,成为餐厨垃圾处理亟待解决的问题。餐厨垃圾的高温好氧生物减量技术是一种可以快速降解餐厨垃圾的有效方法。【目的】筛选能够适应餐厨垃圾环境且具有高效降解餐厨垃圾中有机物能力的菌株,以提高餐厨垃圾的降解效率和减量效果。【方法】采用温度梯度耐受性实验和餐厨垃圾浸出液高油高盐耐受性实验进行菌种初筛,并利用产酶培养基复筛及餐厨垃圾生物减量实验验证。【结果】通过初筛、复筛和功能验证,最终获得4株生物减量效果优良的菌株N3-1、C7、N3-3和G6-1,其对餐厨垃圾挥发性固体(volatile solid,VS)的降解率分别为36.95%、33.23%、32.83%和31.91%,是对照组的3.02、2.71、2.68和2.61倍。经鉴定,这4株菌分别属于热嗜油地芽孢杆菌(Geobacillus thermoleovorans)、史氏芽孢杆菌(Bacillus smithii)、热解木糖地芽孢杆菌(Geobacillus caldoxylosilyticus)和立陶宛地芽孢杆菌(Geobacillus lituanicus)。【结论】筛选出的4株菌均具有较强的餐厨垃圾原料适应性和高效的生物降解能力,为开发餐厨垃圾高温好氧复合菌剂奠定了基础,并为实现餐厨垃圾减量化、无害化处理和资源化利用提供了技术支持。     

石油污染环境中固氮和寡氮营养细菌的分离鉴定及其特性

[背景]石油污染治理中的生物修复因无二次污染、处理成本低等优点受到人们的广泛关注,但由于石油烃向环境中大量输入,导致环境中氮源的相对不足成为制约生物修复效率的关键因素之一,因此筛选能够适应寡氮环境的微生物具有重要的生态意义.[目的]从辽河油田油藏水中筛选在不添加氮源培养基中生长的微生物,为石油污染环境生物修复提供候选菌...     

驯化复合微生物菌群处理废弃钻井泥浆活性研究

【背景】油田废弃钻井泥浆含油量高,污染物复杂,环境危害严重,现有技术无法满足日益发展的石油开采行业在废弃钻井泥浆处理方面的需求。生物法处理废弃钻井泥浆,工艺简单,成本低,但也存在局限,包括广谱性差、处理周期长、原油降解率低、泥浆性质波动冲击工艺稳定性等。【目的】构建一种高活性和高环境耐受能力的微生物菌群,分析遗传稳定性和综合性能,提高废弃钻井泥浆处理技术水平。【方法】通过定向富集、诱导驯化的方法,提高活性群落对石油烃乳化降解效率,降低共代谢底物反馈抑制和群体感应系统敏感度,分析群落结构和活性成员的种群类别,分析乳化降解石油烃的活性对应关系。【结果】从含油量超过12g/kg、芳烃-胶质沥青含量超过80%、含盐量超过8g/kg的钻井废弃泥浆中富集得到1个活性微生物菌群,主要成员包括假单胞菌属(Pseudomonas)、根瘤菌属(Rhizobium)、红细菌属(Rhodobacter)和嗜碱还原硫素杆菌(Dethiobacter alkaliphilus),比例分别达27.44%、20.73%、8.54%和7.93%。在超过22代的连续驯化过程中,假单胞菌(Pseudomonas)、类希瓦氏菌(Alishewanella)和盐单胞菌(Halomonas)数量达92.72%,菌群结构和活性趋于稳定。处理钻井废弃泥浆5 d,土壤含油率由处理前的12403 mg/kg降低到处理后的42 mg/kg,综合脱油效率99.67%,石油烃降解率68.9%。分析微生物群落作用前后石油饱和土壤中的石油含量变化,原始含油量261 g/kg,处理后含油量305 mg/kg,脱油率99.88%。【结论】菌群驯化后活性稳定,耐受高盐环境能力强,在钻井废弃泥浆、含油土壤及油泥污染物处理方面具有很强的工业应用潜力。     

响应面法优化黑曲霉固定化条件及其对土壤中溴氰菊酯的降解特性研究

【目的】通过研究吸附包埋法固定黑曲霉(Aspergillus niger)的最佳制备工艺,初步探讨固定化黑曲霉对溴氰菊酯(deltamethrin, DM)及其中间产物3-苯氧基苯甲酸(3-phenoxybenzoic acid,3-PBA)的降解机制,并将其应用于农业种植中以评价固定化黑曲霉的实际应用效果。【方法】以生物炭、海藻酸钠为固定化载体,通过单因素和响应面试验对固定化黑曲霉(immobilized Aspergillusniger)的制备工艺进行优化。同时,利用高效液相色谱法分析DM和3-PBA的含量变化。【结果】海藻酸钠浓度、生物炭浓度和菌液接种量为DM去除率的显著影响因子,当三者分别为25.27、1.28和125.28 g/L时,是黑曲霉固定化的最佳制备条件;在施加固定化黑曲霉后,土壤中DM半衰期由7.6d缩短至5.2d,黑曲霉对3-PBA也具有降解作用,在21h达到最低浓度1.45mg/kg;修复后的土壤可显著提高番茄种子发芽率,株高、根长等6个生长指标较DM单独处理组也有不同程度的恢复;在经固定化黑曲霉修复28 d后,污染土壤根系酶活和微生物数量均得到不同程度改善。【...     

腾冲嗜热厌氧菌丙氨酸消旋酶底物通道氨基酸位点的功能

【目的】通过定点突变探究腾冲嗜热厌氧菌MB4中生物合成型丙氨酸消旋酶Tt Alr底物通道内氨基酸位点A172和S173的功能。【方法】利用定点突变PCR技术构建突变体,通过亲和层析法纯化酶蛋白,采用D-氨基酸氧化酶偶联法检测各突变蛋白的活性及其稳定性。【结果】通过定点突变PCR成功得到8个突变体,酶学特性分析发现,A172位点突变为丝氨酸(S)后酶蛋白的相对活性有所提升,但含有该位点突变的酶蛋白稳定性均大幅下降;S173位点突变为天门冬氨酸(D)后导致突变体蛋白的最适反应温度提升了15°C,半衰期大幅延长,但相对活性明显下降。【结论】丙氨酸消旋酶Tt Alr底物通道内A172和S173位点均是影响酶蛋白催化活性和稳定性的关键位点。     

微泡菌属菌株YPW1和YPW16多糖降解特性分析

【背景】海洋环境中分离到的微泡菌属菌株具有多糖降解能力,在环境中可以作为糖类代谢的重要执行者参与海洋碳循环过程。【目的】测定2株微泡菌属菌株的多糖降解活性,通过与微泡菌属其他菌株基因组比较分析2株菌的多糖降解基因特征。【方法】通过3,5-dinitrosalicylicacid(DNS)定糖法测定多糖降解活性,同时利用高通量测序技术对菌株基因组序列进行测定与组装,并与其他基因组注释结果进行比较分析。【结果】分离得到2株微泡菌属菌株YPW1和YPW16,二者均为潜在新种。结果表明,菌株YPW1能够降解琼胶、褐藻胶、果胶、几丁质、木聚糖、淀粉、普鲁兰等7种多糖,而菌株YPW16仅可降解淀粉和普鲁兰。基因组分析表明,YPW1具有上述7种多糖的降解酶基因,但菌株YPW16只具有淀粉酶与普鲁兰酶降解基因。相较于其他微泡菌属菌株,菌株YPW1多糖降解范围、多糖降解酶基因种类与丰度较高,但菌株YPW16多糖降解范围却较为狭窄。由此可知,多糖降解酶基因在微泡菌属基因组中的分布差异性较大。【结论】本研究为微泡菌属提供了2株潜在的新型菌株资源,为生物多糖降解提供了生化工具,也为研究微泡菌属菌株中多糖降解基...     

一株耐碱高效长链烷烃降解菌C24MT1的筛选及其降解特性

【背景】石油被称为“液体黄金”,人类的工业生产活动在利用其创造巨大社会价值的同时,也对自然环境造成了严重的污染。微生物修复技术是现阶段治理石油类污染有效的手段之一,具有经济、高效、无二次污染等优点。【目的】从受石油污染的土壤中分离高效降解长链烷烃正二十四烷的菌株,探究其降解特性及在微生物修复中的应用前景。【方法】通过形态学及16S rRNA基因测序进行菌株鉴定,采用气相色谱法检测菌株对正二十四烷的降解效果,并结合气相色谱-质谱(gas chromatography-mass spectrometer, GC-MS)分析降解中间产物以推测其潜在代谢途径。【结果】筛选到一株可高效降解正二十四烷的菌株C24MT1,经鉴定为不动杆菌属(Acinetobacter)。该菌株最适降解条件为30 °C、pH 9.0、盐度2 g/L,该条件下生长7 d对9 g/L正二十四烷的降解率高达86.63%;与此同时,菌株在强碱性环境(pH 11.0)中生长良好(OD₆₀₀为0.39)并保持较高烷烃降解率(75.38%),对极端环境具备较强的耐受能力;对降解中间产物进行分析,推断菌株代谢长链烷烃正二十四烷的途径可能包括末端氧化及次末端氧化。【结论】不动杆菌C24MT1具有良好的环境适应能力及烷烃降解能力,在后续微生物菌剂开发和石油类污染土壤的环境修复领域具有巨大的应用前景。本研究可为盐碱地区高浓度石油类污染土壤的修复提供优良菌种,并进一步丰富石油烃类生物降解的菌种资源库。