結(jié)晶紫降解菌株的分離鑒定、降解特性及降解機制研究.pdf

1、結(jié)晶紫是一種人工合成的三苯甲烷類染料，常用于紡織、印染、油墨工業(yè)、環(huán)保、礦業(yè)、鋼鐵、醫(yī)藥和日用化學品的分析。結(jié)晶紫含有復雜芳香環(huán)結(jié)構(gòu)，因而化學穩(wěn)定性高、生物可解性低，因而在廢水中能夠積累導致嚴重的地表水和地下水污染。環(huán)境毒理學表明，結(jié)晶紫具有中毒、致癌、致畸和致突變等毒副作用。由結(jié)晶紫造成的水源污染和水產(chǎn)品的安全問題已引起了廣泛重視并急需解決。生物降解是清除環(huán)境污染的有效途徑之一，具有高效、安全、成本低、無二次污染等優(yōu)點。因此篩選高效降

2、解結(jié)晶紫的微生物資源，探索其降解的作用機理，充分發(fā)揮其降解能力，具有重要的理論意義和應用價值。本課題研究的目標是分離出能夠高效降解結(jié)晶紫的降解菌株，并對該菌株在各種環(huán)境條件下降解結(jié)晶紫的特性進行研究，同時探索菌株降解結(jié)晶紫的機制，以期為結(jié)晶紫染料廢水的處理工作提供科學依據(jù)。
　　從長期受染料污染的污泥中分離出一株能夠?qū)Y(jié)晶紫降解脫色的菌株SJ-1。根據(jù)形態(tài)、生理生化和16S rRNA基因序列分析，將菌株SJ-1歸屬到鞘氨醇單胞菌屬

3、（Sphingomonas sp.）。本文探索了降解菌株SJ-1的最適生長條件，菌株SJ-1生長最適溫度為30℃，最適生長初始pH為7.0。隨著通氣量的增加，菌株的生長呈上升趨勢。在供試的幾種碳氮源中，對蛋白胨和酵母粉的利用為最好。在LB培養(yǎng)基中，SJ-1的生長曲線，0-6 h為延滯期，6-24 h為對數(shù)生長期，24 h后為穩(wěn)定期。
　　對降解菌株降解特性的研究表明，使用LB培養(yǎng)基，菌株SJ-1在3 d可使200 mg/L結(jié)晶紫幾

4、乎完全脫色。該菌株降解結(jié)晶紫的適宜溫度為25～30℃，適宜pH值為6.0～8.0；通氣量對SJ-1影響較小，在缺氧條件下也可較好地降解結(jié)晶紫，4 h時通氣量較小試驗組（裝液量≥125 mL）降解率仍大于40％。
　　在對SJ-1結(jié)晶紫降解酶的酶學特性的研究中，建立了酶學反應體系：總體積5 mL，PBS4.85 mL（0.1 mol/L，pH=7.0），結(jié)晶紫50μL（終質(zhì)量濃度200 mg/L），酶液100μL。反應10 min后

5、冰浴終止，用丙酮提取結(jié)晶紫殘留，根據(jù)結(jié)晶紫減少量確定酶活。本文中，一個酶活單位是指1 min內(nèi)去除1μmol結(jié)晶紫所需的酶量。實驗表明：該結(jié)晶紫降解酶在60℃以下酶活損失較慢，pH6.0-8.0時能保持較高的酶活；甲醇和異戊醇對該酶活性影響較小，而二氯甲烷和丙酮對該酶活性影響較大。Zn2+、Ca2+、Fe2+、Cu2+、Co2+等10種金屬離子中，F(xiàn)e2+對結(jié)晶紫降解有促進作用，其他金屬離子對結(jié)晶紫降解酶都有不同程度的抑制作用。酶的誘導

6、和定域?qū)嶒灡砻?SJ-1的結(jié)晶紫降解酶位于細胞外，屬組成型表達酶。
　　根據(jù)已報道的三苯甲烷還原酶基因序列設(shè)計引物，通過PCR方法從降解菌SJ-1中克隆到了三苯甲烷還原酶，其堿基數(shù)為864 bp，編碼288個氨基酸序列。通過SJ-1中tmr2基因序列與GeneBank中同源序列的比較發(fā)現(xiàn)，在基因水平上，八株降解菌的三苯甲烷還原酶基因有18個點堿基有差異；相互之間的同源性為98%～100%；在氨基酸水平上，八株降解菌的三苯甲烷還原酶