四溴双酚A厌氧降解菌的筛选及其降解特性研究

发布时间：2018-02-27 21:09

本文关键词： 厌氧生物降解四溴双酚A(TBBPA) 肠杆菌属(Enterobacter sp.) 降解途径　出处：《南京理工大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：随着四溴双酚A用量的日益增多,四溴双酚A在环境中累积现象也日益明显。因为四溴双酚A具有难降解、生物迁移、生物累积等特点,对环境及生物体存在潜在危害,因此人们对四溴双酚A的关注越来越多,四溴双酚A在环境中的无害化成为研究的一个热点。在四溴双酚A的诸多降解技术中,生物降解技术成本低,效果显著,故被广泛应用。研究以南京城东污水处理厂二沉池污泥为原泥,建立四溴双酚A厌氧降解菌驯化系统,通过驯化、富集培养、分离及纯化筛选出对四溴双酚A降解效果良好的菌株,研究其降解特性,推测其降解途径。构建四溴双酚A厌氧降解菌驯化系统：控制驯化温度为30℃,pH 6.8-7.2,机械搅拌速率为200 r/min,分批次投加四溴双酚A溶液。稳定驯化100天之后,反应器中微生物对10 mg/L的四溴双酚A降解效果明显。经过10天的培养,降解率可达94.8%,因此可将其用于后续四溴双酚A厌氧降解菌的筛选。通过富集培养、分离和纯化,最终分离筛选出两株对四溴双酚A厌氧降解效果良好的菌株,分别命名为NJUST20和NJUST21。在温度30℃,pH 7.0,初始四溴双酚A浓度10 mg/L条件下培养6天,NJUST20和NJUST21对四溴双酚A的降解率分别为63.5%和42.8%。在30℃条件下培养3天之后,观察两株菌菌落特点得出:NJUST20菌株生长良好,菌落呈规则的圆形,边缘整齐,表面光滑,有光泽,湿润,质地柔软,易挑取,表面凸起,菌落呈黄白色,菌落直径约2-4mm；NJUST21菌落不规整,边缘不明显,湿润,无光泽,质地柔软,表面呈发散的条纹状,菌落颜色为白色,略微有彩虹的光泽。NJUST20和NJUST21革兰氏染色均呈红色,为革兰氏阴性菌。扫描电镜显示：NJUST20 细胞呈直杆状,大小约为0.61×(1.33-1.57)gm,周身鞭毛；NJUST21细胞呈接近于球形的短杆状,细胞大小约为0.59×(0.64-0.93)μm,有鞭毛。提取NJUST20和NJUST21的16S rDNA,经PCR扩增、测序及序列分析之后得出：NJUST20属于肠杆菌科(Enterobacteriaceae)肠杆菌属(Enterobacter),命名为Enterobacter sp. NJUST20; NJUST21属于肠杆菌科(Enterobacteriaceae)沙雷氏菌属(Serratia),命名为Serratia sp. NJUST21。对Enterobacter sp. NJUST20的生物化学特性进行检测,并与肠杆菌属中各个种进行对比,发现其符合Enterobacter gergoviae种的各种性质,因此推断Enterobacter sp. NJUST20为Enterobacter gergoviae中中的一株。因NJUST20具有更好的四溴双酚A厌氧降解能力,故以之为目的菌株进行降解特性研究。通过单因素实验得出,NJUST20最佳降解温度为35℃,pH为7.0,在此条件下,初始浓度10 mg/L的四溴双酚A,培养6天之后四溴双酚A剩余为1.8 mg/L,降解可率达81.9%。对NJUST20厌氧降解四溴双酚A的过程进行动力学研究,发现其符合一级动力学方程,其中降解速率常数k为0.4020d-1,半衰期T1/2为1.6 d。通过HPLC和GC-MS对降解产物进行分析,结合相关的文献,推测Enterobacter sp. NJUST20厌氧条件下降解四溴双酚A的降解途径为：四溴双酚A首先脱掉4个溴原子,变成双酚A；之后双酚A两个苯环之间断裂变成2,4-二羟基苯乙酮和2,5-二羟基苯甲酸。2,4-二羟基苯乙酮可能脱掉一个碳原子变成2,4-二羟基苯甲酸；然后2,5-二羟基苯甲酸和2,4-二羟基苯甲酸发生开环反应变成4-羟基-5-甲基-2-己酮；4-羟基-5-甲基-2-己酮最终被降解为无毒且可以被微生物利用的草酸和异丁酸。本课题在受四溴双酚A污染的土壤、污泥、底泥及水体等环境介质的修护工作中具有较大的应用前景,对四溴双酚A厌氧降解工程菌的构建具有重要意义。另外也为四溴双酚A厌氧降解微生物的降解条件及降解途径研究提供了参考。
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【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X172

【参考文献】