結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。結晶紫含有復雜芳香環(huán)結構，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，結晶紫具有中毒、致癌、致畸和致突變等毒副作用。由結晶紫造成的水源污染和水產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晶紫的降解菌株，并對該菌株在各種環(huán)境條件下降解結晶紫的特性進行研究，同時探索菌株降解結晶紫的機制，以期為結晶紫染料廢水的處理工作提供科學依據。
　　從長期受染料污染的污泥中分離出一株能夠對結晶紫降解脫色的菌株SJ-1。根據形態(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結晶紫幾

4、乎完全脫色。該菌株降解結晶紫的適宜溫度為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），結晶紫50μL（終質量濃度200 mg/L），酶液100μL。反應10 min后

5、冰浴終止，用丙酮提取結晶紫殘留，根據結晶紫減少量確定酶活。本文中，一個酶活單位是指1 min內去除1μmol結晶紫所需的酶量。實驗表明：該結晶紫降解酶在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，Fe2+對結晶紫降解有促進作用，其他金屬離子對結晶紫降解酶都有不同程度的抑制作用。酶的誘導

6、和定域實驗表明,SJ-1的結晶紫降解酶位于細胞外，屬組成型表達酶。
　　根據已報道的三苯甲烷還原酶基因序列設計引物，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，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