染料的生物降解研究

生物降解法是染料污染治理的重要方法。针对目前使用量较大的偶氮染料、二苯基甲烷染料和蒽醌染料这3大类染料,重点介绍了厌氧和好氧条件下的偶氮还原及其机理、三苯基甲烷染料降解菌和蒽醌染料降解菌的研究进展。     

微生物对三苯基甲烷类染料脱色的研究进展

三苯基甲烷染料广泛应用于纺织印染、医药、生物染色、造纸、皮革、食品及化妆品等领域, 常见的有作为抗菌剂的孔雀石绿和结晶紫等。由于其特殊的化学结构, 在环境中较稳定且难以降解脱色, 因此其生物脱色降解的研究可为印染废水处理和染料污染环境的生物修复提供理论依据。本文从细菌、放线菌、真菌及藻类等微生物对三苯基甲烷类染料降解脱色研究新进展做综述。通过分析不同微生物脱色三苯基甲烷类染料的中间产物来探讨其降解机理和降解途径, 同时论及功能酶的分离纯化、酶学特性及其编码基因的克隆表达新进展, 并分别从基础理论和应用两方面对微生物降解三苯基甲烷类染料未来的研究方向进行了展望。     

海洋产电菌Shewanella marisflavi EP1的脱色特性

以一株新筛选得到的海洋产电菌Shewanella marisflavi EP1作为实验材料,研究了该菌株关于偶氮、蒽醌、三苯基甲烷等染料的脱色能力及脱色机制。结果表明,该菌株对这些染料均具有较好的脱色能力,最高脱色容量达到925 mg染料/(g细胞干重.d)。EP1能利用葡萄糖、蔗糖、木糖、乳酸、甲酸、柠檬酸等多种碳源将单偶氮染料丽春红2R脱色。脱色的pH、温度和NaCl浓度范围分别是:pH 6-10、15°C-40°C、0-8%。最优脱色条件:乳酸,pH 8、35°C、1%-2%NaCl,10 h内脱色率高达99.95%。分光光谱结果表明,在0-8%NaCl浓度范围内EP1脱色机制为降解脱色。     

黄孢原毛平革菌对RBBR脱色降解及其降解机制

为研究白腐真菌对蒽醌染料的生物降解机制,以白腐真菌黄孢原毛平革菌为脱色降解菌株,分析了蒽醌染料活性艳蓝KN-R(RBBR)的浓度、金属离子及脱色参数对染料脱色的影响;采用紫外-可见光谱、红外光谱、气相色谱-质谱(GC-MS)分析和植物种子毒性实验进行降解产物分析,以揭示RBBR可能的降解路径及其产物的毒性结果表明:在p...     

毛木耳对孔雀石绿染料降解条件的优化

随着我国印染工业的发展,废水对生态环境的危害日趋严重,亟需开发一种脱色明显且成本低廉的降解方法。本研究发现毛木耳Auricularia cornea菌株AC5对不同结构的染料均具有一定的降解作用,尤其是三苯甲烷类染料。利用26℃、160r/min振荡培养7d的粗酶液对染料（75.0mg/L）进行12h降解,结果显示三苯甲烷染料孔雀石绿、结晶紫,蒽醌染料活性蓝19和偶氮染料活性蓝222的降解效率分别为83.27%、71.77%、67.81%和63.92%。染料降解实验和酶活力测定结果表明,毛木耳对孔雀石绿的降解率达到最高时漆酶活性最高,为321.0U/mL,木质素过氧化物酶和锰过氧化物酶活性较低。因此,推测在降解过程中漆酶起到主要作用。研究表明利用毛木耳菌丝发酵液降解染料废水成本低且操作方便,为染料废水的降解研究提供了前期基础。     

一株广谱高效脱色菌的分离鉴定及其脱色特性

为了获得具有广谱染料降解脱色能力的脱色菌,为印染工业废水生物处理提供菌种资源,本研究采用平板稀释涂布法从绍兴某印染厂排污口采集的土壤中分离得到7株脱色菌,从中筛选出脱色能力最强的菌株CM-T1,经菌落形态、生理生化特性及16S r RNA基因序列分析将其鉴定为气单胞菌(Aeromonas sp.),其16S r RNA在Gen Bank的登录号为KJ958903。对CM-T1脱色特性的初步研究结果表明,该菌株在p H5.0~9.0、30~40℃、0~4%Na Cl浓度范围内对碱性品红、活性大红和茜素红染料(50 mg/L)均具有较好的降解脱色能力,并且在12 h内对碱性品红和活性大红的脱色率达到90%以上,对茜素红达到同样的脱色效果则需要32 h。CM-T1是一株具有广谱的染料脱色降解能力的优良菌株,能够作用于多种不同结构的三苯甲烷、偶氮、蒽醌类染料,脱色能力强,在印染工业废水生物处理中有很好的应用前景。     

染料生物降解及其基因工程菌研究进展

染料降解基因工程菌的构建是染料生物降解研究的重要任务之一,它可以高效地除去废水中的常规生物难降解染料。文中综述了构建染料降解基因工程菌的基础研究进展,主要包括:染料降解菌的筛选、降解特性及酶系的研究、降解性质粒特性及基因定位的研究等等。     

一株新型苯胺蓝降解菌MP-13的代谢特征

[背景]三苯甲烷类染料的广泛使用对我国生态环境构成了极大危害,亟待开发一种经济、高效和环境友好型的染料废水处理技术。目前,利用微生物处理染料废水被认为是一种环境友好型的方法。[目的]通过解析菌株MP-13对苯胺蓝的降解特性,为该菌株在染料废水治理中的应用提供核心理论与技术依据。[方法]从食木白蚁肠道中筛选一株苯胺蓝脱色菌,对其进行16S rRNA基因序列分析鉴定,确定其基本生物学特征,然后通过FTIR、GC/MS等分析手段解析该菌对苯胺蓝的降解特征。[结果]菌株MP-13经鉴定为土白蚁特拉布尔希氏菌(Trabulsiella odontotermitis),该菌对苯胺蓝降解的最适温度、pH和转速分别为35℃、8.0和180 r/min,苯胺蓝浓度为200 mg/L时最大脱色率可达97.3%,且对苯胺蓝的耐受浓度可达1 500 mg/L。此外,FTIR和GC/MS的结果表明苯胺蓝被降解为小分子芳香族化合物。[结论]Trabulsiella odontotemitis MP-13对苯胺蓝有较强降解能力和较高耐受性,可作为染料废水生物修复的潜在菌株资源。     

溴氨酸降解菌株的分离和特性

从化工厂污泥中中分离到4个对蒽醌染料中间体溴氨酸有显降解和脱色作用的菌株。经鉴定,4株菌均为假单胞菌属（Pseudomonas sp.）。脱色效果最好的N1菌株能以溴酸为唯一碳源生长,其脱色效果受温度和pH影响较大,最佳生长条件是30℃,pH7.2。     

溴氨酸降解菌株的分离和特性*

从化工厂污泥中分离到 4个对蒽醌染料中间体溴氨酸有显著降解和脱色作用的菌株。经鉴定 ,4株菌均为假单胞菌属 (Pseudomonassp )。脱色效果最好的N1菌株能以溴氨酸为唯一碳源生长 ,其脱色效果受温度和 pH影响较大 ,最佳生长条件是 30℃ ,pH7 2。     

粗毛栓菌菌丝球非灭菌条件下对12种染料的脱色研究

以新型白腐真菌——粗毛栓菌Trametes gallica为材料,研究了优化后的该菌菌丝球在非灭菌条件下对直接染料、中性染料、三苯甲烷类染料以及蒽醌类染料共12种染料的脱色能力、脱色机制,以及pH、温度、染料初始浓度等参数对该菌菌丝球脱色效果的影响。结果表明,优化条件下制备的粗毛栓菌菌丝球脱色活力良好,4℃下保存20d后仍保持有原脱色活力的95%;活菌丝球比死菌丝球对染料具有更强的耐受性和更好的脱色效果;非灭菌条件下活菌丝球对12种染料的适宜脱色条件为pH 3.0–5.0、25℃、染料浓度为50mg/L、处理36–60h,该条件下粗毛栓菌菌丝球在60h内脱色率均在55%以上,其中粗毛栓菌菌丝球对亚甲基蓝脱色率最高可达到96.40%。紫外可见光谱分析和显微观察结果表明,48h内粗毛栓菌菌丝球在非灭菌条件下对12种染料的脱色是由吸附引起,无二次污染物的产生。粗毛栓菌的这些优良特性显示了其在工业染料废水处理中的广阔应用前景。     

甲烷氧化菌研究进展

甲烷氧化菌以甲烷为其唯一的碳源和能源 ,在全球大气甲烷平衡中起着重要的作用 ,它还可以降解卤代化合物 ,在污染治理方面具有潜在价值。本文从甲烷氧化菌的分类出发 ,对甲烷氧化菌氧化甲烷的机理及影响因素、甲烷氧化菌的生理、生态分布及检测方法、甲烷氧化菌降解有机污染物的潜在应用等作一综述 ,分析目前研究中存在的问题 ,并指出今后应加强研究的方面。     

厌氧真菌和甲烷菌共培养的研究进展

厌氧真菌是自然界中降解植物纤维素类物质最高效的微生物之一.近年来,大量厌氧真菌和甲烷菌共培养菌株被分离.共培养中,甲烷菌通过对厌氧真菌代谢产物的利用显著提高厌氧真菌对木质纤维素的降解;厌氧真菌通过为甲烷菌提供能量和营养物质使甲烷菌快速生成大量甲烷.全面深入地了解共培养中两者的互作关系以及共培养降解木质纤维素产甲烷的特性...     

细菌脱色酶TpmD对三苯基甲烷类染料脱色的酶学特性研究

从嗜水气单胞菌DN322中分离纯化出能够对三苯基甲烷类染料结晶紫、碱性品红、灿烂绿及孔雀绿进行有效脱色的脱色酶,命名为TpmD。该酶的亚基分子量为29.4kDa,等电点为5.6。该酶催化上述4种三苯基甲烷类染料脱色反应的适合温度为40~60℃,适合pH范围为5.5~9.0。动力学参数测定结果显示TpmD对结晶紫、碱性品红、灿烂绿及孔雀绿的Km值分别为24.3、40.65、4.2、68.5μmol-1.L-1,Vmax值分别为19.6、74.1、82.8、115.6μmol.L-1.s-1。结晶紫为该酶的最适反应底物。TpmD催化的脱色反应依懒于NADH/NADPH及分子氧的存在,显示该酶属于NADH/NADPH依赖型的氧化酶类。这是国内外首次关于细菌中三苯基甲烷类染料脱色酶酶学性质的描述。     

专一营养与兼性甲烷氧化菌降解氯代烃的研究现状、动力学分析及展望

生物修复技术被认为是氯代烃类污染物处理处置的最有效途径之一,而甲烷氧化菌在该领域表现出较大的应用潜力。近期研究发现,突破了仅能利用单碳化合物的局限,兼性甲烷氧化菌能够利用多种底物降解氯代烃,这一独特的新陈代谢特性,使其在污染物生物处置领域逐渐受到关注。结合本课题组研究成果,对甲烷氧化菌降解氯代烃进行了全面总结,主要包括:分析了不同菌株(纯菌株和混合菌株)对不同氯代烃的降解效果;比较了不同类型甲烷单加氧酶在不同底物体系中的活性表达和催化特性;总结了模型菌株甲基弯菌Methylosinus trichosporium OB3b降解氯代烃的动力学特性;概述了兼性甲烷氧化菌株降解氯代烃的特性及其应用潜力;最后讨论了甲烷氧化菌降解氯代烃存在的问题及未来发展方向。     

白腐菌对染料脱色和降解作用的研究进展

白腐菌应用于废水处理始于二十世纪八十年代。本文对印染废水的处理方法、白腐菌及其对污染物的降解机理作了简要概述 ,着重介绍了白腐菌对染料脱色和降解作用的研究进展。白腐菌对染料的脱色解降作用机理有部分尚待进一步研究 ;同时 ,白腐菌的吸附作用亦不容忽视。     

一种厌氧真菌共培养甲烷菌株的分离及其甲烷生产特性解析

【背景】开发生物甲烷资源是减轻化石燃料供求紧张的有效措施,而秸秆类原料的预处理及甲烷生产方法需要不断创新,从而进一步满足可持续发展。厌氧真菌与甲烷菌共培养能够通过假根侵入及纤维降解酶双重预处理秸秆并生产甲烷,但目前全世界被报道的骆驼胃肠道来源的厌氧真菌分离培养物仅有1株。【目的】从新疆准噶尔双峰驼瘤胃内容物中分离出新型厌氧真菌和甲烷菌共培养物,研究其在降解秸秆并联合生产生物甲烷方面的应用潜力。【方法】采用Hungate滚管纯化技术将从骆驼胃肠道中分离的厌氧真菌和甲烷菌共培养,对其进行形态学及分子学鉴定,随后厌氧发酵5种底物(稻秸、芦苇、构树叶、苜蓿秆和草木樨),研究产甲烷量、降解效果及主要代谢产物等方面的特性。【结果】筛选到的共培养物中的厌氧真菌为Oontomyces sp. CR1,甲烷菌为Methanobrevibacter sp. CR1。其在降解稻秸时表现出最高的木聚糖酶酶活力(21.64 IU/mL)及甲烷产量(143.39 mL/g-DM),甲烷生产特性较分离自其他动物宿主的厌氧真菌共培养物更优。【结论】共培养厌氧真菌与甲烷菌菌株CR1是一种新型高效降解菌株资源,其在利用木质纤维素生物质生产生物甲烷方面具有良好的应用前景。     

疣孢漆斑菌Myrothecium verrucaria GH-01漆酶的纯化和酶学性质研究

疣孢漆斑菌具有生长周期短,分泌漆酶酶活高等特点。利用已分离得到的疣孢漆斑菌GH-01(Myrothecium verrucaria GH-01)发酵产生粗酶液。进而通过分级沉淀、透析和层析的方法对漆酶粗酶液进行纯化。SDS-PAGE和Native-PAGE结果表明纯化可获得具有漆酶活性的单体蛋白。酶学性质研究表明,该漆酶催化最适温度为40℃,在底物ABTS存在条件下的最适p H值为4.0,且在低温及碱性条件具有较好的稳定性。此外通过漆酶对4大类染料脱色能力的研究,发现该漆酶对偶氮类的橙黄Ⅰ和蒽醌类的茜素红脱色有较好的脱色效果,反应1 h脱色率达80%以上;对三苯甲烷类的碱性品红脱色能力较弱,脱色率只能达到20%左右;脱色率最差的是杂环类的亚甲基蓝。在含10 U漆酶的体系中,对50 mg/L的染料降解效果相对最佳。     

含有甲烷氧化菌的混合菌群特性研究

为获得高效甲烷氧化微生物体系,从农业土壤中采样,以甲烷作为唯一碳源进行好氧选择性传代培养,得到生长性能稳定、生长优于Methylosinus trichosporium OB3b纯培养的具有甲烷单加氧酶(Methane Monooxygenase,MMO)活性甲烷氧化混合菌。利用MMO的共代谢特性,分别以苯酚和环氧丙烷作为目标对象,考察该混合菌对有机污染物的降解及用于生产有用化学物质的催化特性。结果表明,所得混合菌具有高效降解苯酚能力,对初始浓度为600mg/L的苯酚,经过11h培养,苯酚降解率可达99%。另外,以该混合菌为催化剂可以实现丙烯氧化生产环氧丙烷。通过降低磷酸盐浓度可以有效提高环氧丙烷的积累浓度,最大可至5mmol/L。此外,采用纯种分离方法结合PCR扩增、16SrRNA和MMO功能基因分析技术对混合菌群结构进行解析。结果表明,该混合菌群由Ⅱ型甲烷氧化菌及其它至少4种非甲烷氧化菌组成,它们分别属于Methylosinus trichosporium和Acinetobacter junii、Cupriavidusme tallidurans、Comamonas testosteroni和Stenotrophomonas maltophilia。采用PCR方法从混合菌及纯化菌株M.trichosporiums Y9总DNA中都能扩增得到mmoB、mmoX和pmoA基因片段,表明该甲烷氧化菌同时具有sMMO和pMMO两种形式的MMO。通过对从甲烷氧化混合菌中分离纯化得到的甲烷氧化菌进行PCR产物测序,结果发现其与Methylosinus trichosporium的同源性为99.9%。     

染料脱色菌与芳胺降解菌的筛选及降解染料研究

从印染厂废水处理系统的曝气池中分离到17株对多种染料有较高脱色能力的细菌,其脱色率都在80%以上,但偶氮染料脱色后产生的中间产物多数为无色的芳香胺类化合物,大多数细菌不能将其进一步降解。为此,通过富集培养和梯度驯化又筛选到一株以对硝基苯胺为唯一碳、氮源的菌株J18,该菌株虽对染料脱色能力很弱,却能够降解芳香胺类化合物。将芳香胺降解菌J18与染料脱色菌H两菌株混合培养,在最适条件下,结果使染料的脱色率和芳胺降解率均到达90%和85%以上,从而达到了彻底降解染料的目的。