【分　 类】 化工与理学
【关 键 词】 苯酚；生物降解；固定化细胞
【来 　源】 互联网
【收　 录】 中文学术期刊网

正文：

 
2、结果
2.1 苯酚降解菌株的分离和鉴定
   经过驯化培养，分别从活性污泥和酚污染土壤中分离筛选到多株能够在以苯酚作为唯一碳源和能源的培养基中生长的微生物菌株。对每一菌株都分别用苯酚含量从200 mg/L 至1000mg/L的合成培养基进行苯酚降解能力检测。对苯酚降解能力强的XA05菌株（分离于活性污泥）和FG03菌株（分离于酚污染土壤）进行了进一步的研究。在苯酚初始浓度为800mg/l 的情况下，45h内，XA05和 FG03菌株对苯酚的去除率分别可高达99.5% 和97.6%。当两菌株以1:1的比例混合，在酚初始浓度不变的情况下，35h内苯酚的去除率可达到99.8%，如图1所示。分别对XA05菌株和FG03菌株的16s rRNA基因片段进行PCR扩增后，得到1389-bp (XA05)和1383-bp (FG03) 2个16s rDNA片段。序列分析表明，XA05菌株与Acinetobacter sp. (AB362299) 密切相关，其序列相似值为96.15%。因此，把XA05归为Acinetobacter（不动杆菌属）。同样，将FG03归为Sphingomonas sp.（鞘氨醇单胞菌属），其与Sphingomonas sp. (DQ789172) 的序列相似性为97.36%。
                    
图1  XA05、FG03纯菌种以及混合菌种的苯酚降解曲线。在30^oC 条件下，将细胞置于苯酚浓度为800mg/l的培养基中，以150rpm震荡培养。
 
 
2.2 自由悬浮和固定化细胞苯酚降解能力检测
以PVA作为细胞固定化材料，通过反复冻融将XA05 和FG03菌株按1:1比例混合后固定。对影响固定化细胞苯酚降解能力的影响因素如苯酚浓度、pH值、温度进行了研究。分别在不同初始苯酚浓度下培养自由悬浮和固定化细胞（培养条件：pH=7.2; 30°C)，研究苯酚浓度对苯酚生物降解的影响。结果表明，自由悬浮和固定化细胞对苯酚都有很高的降解效率，当初始浓度为800mg/l时，35h内，二种方式的苯酚降解效率都可达95%，如图2所示。比较而言，当苯酚初始浓度低于500 mg/l时，自由悬浮细胞的降解效率高于固定化细胞，而当初始浓度高于500 mg/l时，固定化细胞则会表现出更出色的降解能力，如图3所示。
 
图2 自由悬浮和固定化细菌的降解效率曲线。在30°C 条件下，将细胞置于苯酚浓度为800mg/l的培养基中，以150rpm震荡培养。
 
图3 不同苯酚初始浓度对自由悬浮和固定化细胞降解速率的影响。在pH=7.2、30°C的条件下，用苯酚初始浓度不同的培养基培养细胞。
 
在30°C，苯酚初始浓度为800 mg/l的条件下，研究pH值对固定化细胞苯酚降解的影响，实验数据如图4所示。固定化细胞比自由悬浮细胞有更高的降解速率常数以及更广的pH适应范围。当pH在7.0-9.0之间时，自由悬浮细胞和固定化细胞的降解速率常数随pH值的变化都不明显。当pH值低于7.0时，降解速率常数随pH的降低而降低，尤其是当pH=6.0时，自由悬浮细胞的降解能力几乎完全被抑制，然而在同等条件下，固定化细胞仍可保持0.51 h^-1的降解速率。
 
图4  pH对自由悬浮和固定化细胞降解能力的影响。在30°C 条件下，将细胞置于苯酚初始浓度为800mg/l的培养基中培养。
 
控制pH=7.2，苯酚初始浓度为800 mg/l，当温度从20°C到 40°C变化时，研究固定化细胞苯酚降解效果，以此确定对固定化细胞对温度的耐受程度，实验数据如图5所示。虽然两种状态的细胞最适降解温度都是30°C，但它们的降解速率却不同，自由悬浮和固定化细胞的降解速率分别为0.95 h^-1和1.20 h^-1。在20 - 30°C时，固定化细胞的降解速率高于自由悬浮细胞，尤其是当温度超过35°C时，自由悬浮细胞的降解速率曲线急速下降，而固定化细胞的速率曲线则是相对平稳的下降。在温度达到40°C时，自由悬浮细胞（降解速率为0.09 h^-1）几乎完全失活，而固定化细胞的降解速率仍可保持0.72 h^-1。因此可知，固定化细胞受温度的影响程度要低于自由悬浮细胞。

图5 温度对自由悬浮和固定化细胞降解效果的影响。在pH=7.2，初浓度为800mg/l的条件下，在不同的温度下培养细胞。
 
2.3固定化XA05和 FG03细胞的贮存稳定性和重复利用情况
常期贮存和运行中的稳定性很大程度上影响了固定化细胞生物降解系统的实践应用。为了确定固定化细胞的贮存稳定性，分别对在4°C条件下保存了0, 10, 20, 30, 40和50 d的自由悬浮细胞和固定化细胞进行苯酚降解速率的检测。如图6所示，随着贮存时间的延长，固定化细胞仍可保持相对稳定的降解能力，其在4°C条件下保存50d后对苯酚的去除率仍可达93%。而自由悬浮细胞在4°C条件下保存10d后其降解能力就开始显著下降，50d后几乎丧失降解能力。这表明固定化细胞的贮存稳定性明显高于自由悬浮细胞。
 
图6 在4°C条件下，自由悬浮细胞和固定化细胞的贮存稳定性比较。在30°C 、pH=7.2的条件下，将存放不同时间的细胞置于苯酚初始浓度为800mg/l的培养基中，以150rpm震荡培养2d，计算苯酚降解率。
 
同时，本文还对在连续的苯酚降解过程中，PVA固定化细胞是否会因为重复使用而失活的问题进行了研究。结果表明，固定化XA05 和FG03细胞在重复使用了二十次（每次的培养时间为24h）之后，其降解苯酚的能力只下降了8.1%，这就是说固定化细胞至少可以重复使用二十次以上。研究还发现在使用了二十次之后，PVA载体仍能保持很好的韧性，没有出现明显的膨胀现象，培养基也能保持清亮，这说明PVA载体具有很高的机械强度。
 
3、讨论
近年来，实验研究发现了大量具有很高的苯酚生物降解能力的菌株，其中Pesudomonas（荧光假单胞菌属）最具优势地位，尤其是Pesudomonas putida，因为其在土壤中的分布非常广泛。除此之外，许多其它的种属也可以降解含酚化合物，这其中包括

 2/4   首页 上一页 1 2 3 4 下一页 尾页