芘降解真菌的筛选及降解特性和动力学研究

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多环芳烃具有“三致”特性,对生物产生遗传毒性,能通过食物链在生物体内富集,对人体具有潜在危害性。同时,该类化合物具有高度稳定性,难被降解。煤、石油工业产生的大量多环芳烃和大气及土壤中的多环芳烃会经过各种途径进入水体,不可避免的造成水中多环芳烃污染,多环芳烃的积累严重威胁着人类健康,已成为各国共同关注的有机物。微生物降解多环芳烃(尤其是高分子量多环芳烃)是较为经济有效的技术之一。本文以多环芳烃的典型化合物——芘为研究对象,筛选芘高效降解菌株,研究其对芘的降解条件及代谢特性。主要方法及结论如下:1.以受多环芳烃污染的土壤、污水及大型真菌为样品,在渐次提高芘浓度的条件下初步筛选出六株菌株,而后在漆酶活性的定性检测下,复筛得到一株耐芘的产漆酶菌株H,经生理生化分析和18S rDNA序列鉴定,确定菌株H为米曲霉Aspergillus oryzae。2.以菌株H的最高生物量和漆酶活性为指标,考察了马铃薯-芘培养基和无机盐-芘培养基对菌株H的生长繁殖和代谢产酶的影响,确定无机盐培养基为降解实验培养基。采用正交实验,研究了温度、pH值、曝气时间对菌株在无机盐培养基上的生长繁殖和代谢产酶的影响,确定最优方案为温度30℃、pH=7,曝气时间Omin;在最佳条件下,通过对比不同芘初始浓度(30、50、80、100、150mg/L)下的生物量与漆酶活性,最终确定最佳芘初始浓度为80mg/L。3.在最佳降解条件下,研究菌株H对芘的单底物降解及分别添加不同浓度葡萄糖、水杨酸和琥珀酸钠的双底物降解,发现单底物降解时芘的降解率为33%,双底物降解体系整体上提高了芘的降解效果,其中以琥珀酸钠-芘质量比为1的实验组降解效果最佳,降解效率为51.6%;葡萄糖能够促进细胞增殖,水杨酸和琥珀酸钠能够诱导漆酶产生,但高浓度会对菌株H细胞和漆酶活性产生毒害和竞争性抑制作用。4.在最佳降解条件下,通过1stopt软件拟合,发现菌株H对芘的单底物降解符合缺乏生长基质的共代谢动力学方程Sc=80-Tcb*85.4*(1-e-0.027*t),单位生物转化的芘Tcb=0.2875。
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