阳离子蓝SD-GSL脱色菌的分离鉴定及其特性研究

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我国是阳离子染料生产和使用的主要国家,每年产量占染料生产总量的20%30%。阳离子染料在生产和使用过程中容易流失,废水的色度高达几万至几十万,因其含有复杂的芳香基团而难以生物降解脱色,给环境造成了严重的负担,故常需要使用特定的功能菌才能实现良好的处理效果。然而现有的阳离子蓝脱色菌种类少,且它们对脱色条件要求较严格,达到良好脱色效果所需时间较长,对染料浓度的耐受能力十分有限,这在很大程度上限制了其推广应用。因此,寻找适应性强、对阳离子染料具有快速高效脱色性能的微生物,对于进一步开发阳离子染料生物处理技术具有重要的意义。鉴于此,本研究着眼于开发阳离子染料的高效脱色菌,研究该菌株的脱色特性和脱色机制,以期为该脱色菌的工业化应用提供参考和依据。本研究利用长期受工业污染的土壤及河水,通过染料浓度梯度压力驯化筛选分离出3株阳离子蓝高效脱色菌,分别命名为ZHT-3、ZHT-7和ZHD-4。通过菌株的菌落形态特征和16S rDNA测定,建立系统发育树,确定菌株ZHT-3、ZHT-7、ZHD-4分别为蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)、苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)、巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)。研究ZHT-3、ZHT-7、ZHD-4菌株对阳离子蓝染料SD-GSL的脱色能力和影响因素。通过比较ZHT-3、ZHT-7、ZHD-4菌株的生长曲线和脱色曲线,发现它们主要是在对数生长阶段完成对阳离子蓝的脱色,8h脱色率分别达76.3%、89.5%、71.7%;对初始浓度100500mg/L阳离子蓝脱色率都在95%以上;对阳离子蓝脱色均需要在有氧条件下进行,连续脱色3次后的脱色率分别保持在79.2%、74.2%、73.1%。ZHT-3和ZHD-4菌株在pH58,温度3040℃范围内都有良好的脱色性能。ZHT-7菌株适应能力更强,在pH59,温度2540℃范围内脱色性能保持较好。当脱色体系中的金属离子浓度为1mmol/L时,Mn2+会严重抑制菌株的脱色,Mg2+、Ca2+在脱色初期,对脱色有激活作用。Fe3+只对ZHD-4菌株具有促进作用。在菌种脱色阳离子蓝时添加胞外代谢产物(EM)和脱色代谢产物(DM)会抑制脱色菌对阳离子蓝的脱色率,但在抑制程度和抑制持续时间上三株脱色菌存在明显差异。通过对灭活菌和活菌脱色对比,脱色过程中吸附率的测定,脱色酶位置的确定以及紫外光谱和三维荧光光谱的分析初步探索了ZHT-3、ZHT-7、ZHD-4菌株的脱色途径,结果表明提取的胞内粗酶液和胞外酶共同参与的生物降解作用对阳离子蓝SD-GSL脱色有主要贡献。在脱色实验前使用阳离子蓝诱导脱色菌,对ZHT-3和ZHD-4菌株的脱色效果无明显影响,但可以提高ZHT-7菌株在初始阶段对阳离子蓝的脱色率。
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