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摘 要：苯酚是重要的有机合成原料，但具有毒性，对环境和生物体具有较强的毒害作用。用生物法降解苯酚具有成本低、效率高、二次污染少等优点。为提高微生物降解苯酚的效率，对从黄河三角洲盐碱地生翅碱蓬中分离出的一株能够有效降解苯酚的菌株进行降解条件优化试验，得到该菌株的最佳培养时间为36h、最适pH为7、苯酚降解最适初始浓度为500mg/L。
关键词：苯酚降解菌;翅碱蓬;降解条件;优化
中图分类号 X172 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2021）12-0019-02
Optimization of Degradation Conditions of a Phenol Degrading Endophytic Bacterium from Phragmites Australis
LIU Huimin et al.
（School of Biology and Environmental Engineering， Binzhou University， Binzhou 256603， China）
Abstract： Phenol is an important raw material for organic synthesis， but because of its toxicity， it has a strong toxic effect on the environment and organisms. Biodegradation of phenol by biological method has the advantages of low cost， high efficiency and less secondary pollution . In order to improve the efficiency of phenol degradation by microorganism， this paper studied and optimized the degradation conditions of a strain which could effectively degrade phenol from Suaeda salsa in saline alkali soil of Yellow River Delta. The optimal culture time of the strain was 36h， the optimum pH value was 7， and the optimal initial phenol degradation was obtained The concentration was 500mg/L.
Key words： Phenol degrading bacteria; Suaeda salsa; Degradation conditions; Optimization
苯酚是有机合成中的基础原料，被广泛应用于各行各业中[1，2]。但苯酚的毒性很大，仅通过皮肤接触就可能对人体产生致命性的伤害，2017年苯酚还被世界卫生组织列入第三类致癌物清单[3-6]。但由于苯酚属于基础性原料，应用范围广，可替代性低，在某些工业生产中必不可少，这就导致含有大量苯酚的工业污水、废气排放到环境中，对环境和人体健康都造成了严重危害。目前，清除工业废水中苯酚的方法主要有物理法、化学法、生物法三大类。生物法降解苯酚是指某些生物体内含有特殊的酶系，能以苯酚作为生长的唯一碳源与能源，进而在生长代谢过程中降解苯酚。与物理、化学方法相比，生物法成本低、效率高，且不会造成二次污染，更适合大规模应用于环境治理[7，8]。为此，笔者对从黄河三角洲盐碱地生翅碱蓬中分离出的能够有效降解苯酚的菌株进行试验，确定降解苯酚类污染物的菌株的最适降解条件，为今后更好地应用生物法降解苯酚提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验材料 从黄河三角洲盐碱地生翅碱蓬中分离出的能够有效降解苯酚的菌株。
1.2 试验设备 高压蒸汽灭菌锅、恒温摇床培养箱、超净工作台、紫外分光光度计、磁力搅拌器、恒温水浴锅、离心机、显微镜等。
1.3 試验方法
1.3.1 菌悬液的制备 湿重法[9]：用接种环将从黄河三角洲盐碱地生翅碱蓬中分离出的能够有效降解苯酚的菌株接种到装有100mL种子培养基的250mL锥形瓶中，在30℃、160r/min的摇床中培养48h，培养液8500r/min离心10min，弃上清液，重复3次，称湿重，配制成质量分数为10%的菌悬液。
1.3.2 苯酚降解菌降解条件优化试验 （1）pH对菌体降解能力的影响：按照1%的接种量，将菌悬液接种于50mL无机盐液体培养基中（苯酚浓度为500mg/L），pH梯度分别为5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、空白，30℃、160r/min摇床培养48h，测其510nm处的光吸收值，确定最佳pH值。（2）时间对菌体降解能力的影响：按照1%的接种量，将菌悬液接种至100mL液体无机盐培养基中，pH 7.2，苯酚含量500mg/L，30℃、160r/min摇床培养，时间设置6、12、24、36、48h，分别测其510nm处的光吸收值，确定最佳时间。（3）苯酚初始浓度对菌体降解能力的影响：按照1%的接种量，将菌悬液接种到苯酚浓度分别为300、400、500、600、700、800、900、1000、1100mg/L的发酵培养基中，30℃、160r/min摇床培养48h，测定其510nm处的光吸收值，确定苯酚初始浓度对苯酚降解率的影响。
2 结果与分析
2.1 pH对苯酚降解率的影响 由图1可知，当pH在5～7时，降解苯酚类污染物的菌株降解率逐渐升高，pH在6～8时降解率趋于平稳并达到最大，pH在7～9时降解率逐渐降低。由此可见，降解苯酚类污染物的菌株在弱酸弱碱性环境下生长最好，在pH=7时降解率最大。这可能是由于pH影响了菌体的酶活性、细菌细胞膜的通透性或生命活动所需营养物质和活性物质的解离状态所致。 2.2 时间对苯酚降解率的影响 由图2可知，培养时间在0～36h时，苯酚降解率随时间的增加而不断增加，而在36h后苯酚降解率增长幅度开始下降，趋于平稳。这可能是由于在一定时间段内，随着苯酚降解菌的生长，菌体浓度逐渐增加，菌株保持良好的生理状态，降解率不断提高，36h后，由于菌株结束了对数生长期，进入衰败期，导致菌株生理状态变差。
2.3 苯酚初始浓度对苯酚降解率的影响 由图3可知，当苯酚初始浓度为500mg/L时，菌体对苯酚的降解率最大，高达91.56%;苯酚浓度过高或过低均对苯酚降解率表现抑制作用。究其原因可能在于苯酚浓度过低时，菌体生长所需的碳源不足，导致菌体生长缓慢;而苯酚浓度过高又会影响菌体的生长状态，导致菌体浓度降低，进而导致降解效率降低。
3 结论与讨论
试验结果表明：该菌种的最适培养pH值为7，最佳培养时间为36h，苯酚降解最适初始浓度为500mg/L，且苯酚浓度达1100mg/L仍可进行有效降解。就目前发现的苯酚降解菌而言，假单胞菌属种类居多，对苯酚的降解效率也有所不同，但苯酚降解率的不同并不仅仅是由于种类不同，生活环境的差异也是其主要影响因素，如温度、pH、苯酚初始浓度、外加碳和氮源、盐度等。本试验菌株的苯酚降解率与其他已分离菌株的苯酚降解率基本持平且略有升高，这可能是由于该菌株取自黄河三角洲盐碱地区植物所致。
参考文献
[1]陈焕，方雅瑜，尹晓辉，等.苯酚降解菌的研究进展[J].安徽农业科学，2015，43（5）：201-205.
[2]任瑞凡，刘永阳，曲文浩，等.一株苯酚降解菌株的筛选鉴定及特性研究[J].天津农业科学，2018，24（11）：11-16.
[3]李淑彬，陈振军，微生物降解酚类化合物的研究进展[J].华南师范大学学报（自然科学版），2005，4：136-141.
[4]姜立春，阮期平，袁利娟，等，高效降酚菌株JY03的篩选及其降解特性研究[J].环境工程学报，2011，05（8）：1912-1916.
[5]Xiaojun Dong， Qing Hong， Lijuan He， et al.Characterization of phenol-degrading bacterial strains isolated from natural soil[J].International Biodeterioration and Biodegradation， 2008， 62（3）：257-262.
[6]Yanhe Han， Xie Quan， Shuo Chen， et al.Electrochemically enhanced adsorption of phenolon activated carbon fibers in basic aqueoussolution[J].Journal of Colloid Interface Science， 2006， 299（2）：766-771.
[7]肖再亮，兰石，田犀.苯酚强降解菌的筛选及温度对降解的影响[J].安全与环境学报，2010，10（4）：20-22.
[8]姜立春，纪思萌，王婷，等.苯酚降解菌株JY04的筛选、分离与鉴定[J].绵阳师范学院学报，2017，36（2）：43-47.
[9]张楠，陈波水，杨志邦，等.苯酚降解菌的分离鉴定及降解特性[J].后勤工程学院学报，2010，26（1）：22-26.
（责编：徐世红）
关键词：苯酚降解菌;翅碱蓬;降解条件;优化
中图分类号 X172 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2021）12-0019-02
Optimization of Degradation Conditions of a Phenol Degrading Endophytic Bacterium from Phragmites Australis
LIU Huimin et al.
（School of Biology and Environmental Engineering， Binzhou University， Binzhou 256603， China）
Abstract： Phenol is an important raw material for organic synthesis， but because of its toxicity， it has a strong toxic effect on the environment and organisms. Biodegradation of phenol by biological method has the advantages of low cost， high efficiency and less secondary pollution . In order to improve the efficiency of phenol degradation by microorganism， this paper studied and optimized the degradation conditions of a strain which could effectively degrade phenol from Suaeda salsa in saline alkali soil of Yellow River Delta. The optimal culture time of the strain was 36h， the optimum pH value was 7， and the optimal initial phenol degradation was obtained The concentration was 500mg/L.
Key words： Phenol degrading bacteria; Suaeda salsa; Degradation conditions; Optimization
苯酚是有机合成中的基础原料，被广泛应用于各行各业中[1，2]。但苯酚的毒性很大，仅通过皮肤接触就可能对人体产生致命性的伤害，2017年苯酚还被世界卫生组织列入第三类致癌物清单[3-6]。但由于苯酚属于基础性原料，应用范围广，可替代性低，在某些工业生产中必不可少，这就导致含有大量苯酚的工业污水、废气排放到环境中，对环境和人体健康都造成了严重危害。目前，清除工业废水中苯酚的方法主要有物理法、化学法、生物法三大类。生物法降解苯酚是指某些生物体内含有特殊的酶系，能以苯酚作为生长的唯一碳源与能源，进而在生长代谢过程中降解苯酚。与物理、化学方法相比，生物法成本低、效率高，且不会造成二次污染，更适合大规模应用于环境治理[7，8]。为此，笔者对从黄河三角洲盐碱地生翅碱蓬中分离出的能够有效降解苯酚的菌株进行试验，确定降解苯酚类污染物的菌株的最适降解条件，为今后更好地应用生物法降解苯酚提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验材料 从黄河三角洲盐碱地生翅碱蓬中分离出的能够有效降解苯酚的菌株。
1.2 试验设备 高压蒸汽灭菌锅、恒温摇床培养箱、超净工作台、紫外分光光度计、磁力搅拌器、恒温水浴锅、离心机、显微镜等。
1.3 試验方法
1.3.1 菌悬液的制备 湿重法[9]：用接种环将从黄河三角洲盐碱地生翅碱蓬中分离出的能够有效降解苯酚的菌株接种到装有100mL种子培养基的250mL锥形瓶中，在30℃、160r/min的摇床中培养48h，培养液8500r/min离心10min，弃上清液，重复3次，称湿重，配制成质量分数为10%的菌悬液。
1.3.2 苯酚降解菌降解条件优化试验 （1）pH对菌体降解能力的影响：按照1%的接种量，将菌悬液接种于50mL无机盐液体培养基中（苯酚浓度为500mg/L），pH梯度分别为5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、空白，30℃、160r/min摇床培养48h，测其510nm处的光吸收值，确定最佳pH值。（2）时间对菌体降解能力的影响：按照1%的接种量，将菌悬液接种至100mL液体无机盐培养基中，pH 7.2，苯酚含量500mg/L，30℃、160r/min摇床培养，时间设置6、12、24、36、48h，分别测其510nm处的光吸收值，确定最佳时间。（3）苯酚初始浓度对菌体降解能力的影响：按照1%的接种量，将菌悬液接种到苯酚浓度分别为300、400、500、600、700、800、900、1000、1100mg/L的发酵培养基中，30℃、160r/min摇床培养48h，测定其510nm处的光吸收值，确定苯酚初始浓度对苯酚降解率的影响。
2 结果与分析
2.1 pH对苯酚降解率的影响 由图1可知，当pH在5～7时，降解苯酚类污染物的菌株降解率逐渐升高，pH在6～8时降解率趋于平稳并达到最大，pH在7～9时降解率逐渐降低。由此可见，降解苯酚类污染物的菌株在弱酸弱碱性环境下生长最好，在pH=7时降解率最大。这可能是由于pH影响了菌体的酶活性、细菌细胞膜的通透性或生命活动所需营养物质和活性物质的解离状态所致。 2.2 时间对苯酚降解率的影响 由图2可知，培养时间在0～36h时，苯酚降解率随时间的增加而不断增加，而在36h后苯酚降解率增长幅度开始下降，趋于平稳。这可能是由于在一定时间段内，随着苯酚降解菌的生长，菌体浓度逐渐增加，菌株保持良好的生理状态，降解率不断提高，36h后，由于菌株结束了对数生长期，进入衰败期，导致菌株生理状态变差。
2.3 苯酚初始浓度对苯酚降解率的影响 由图3可知，当苯酚初始浓度为500mg/L时，菌体对苯酚的降解率最大，高达91.56%;苯酚浓度过高或过低均对苯酚降解率表现抑制作用。究其原因可能在于苯酚浓度过低时，菌体生长所需的碳源不足，导致菌体生长缓慢;而苯酚浓度过高又会影响菌体的生长状态，导致菌体浓度降低，进而导致降解效率降低。
3 结论与讨论
试验结果表明：该菌种的最适培养pH值为7，最佳培养时间为36h，苯酚降解最适初始浓度为500mg/L，且苯酚浓度达1100mg/L仍可进行有效降解。就目前发现的苯酚降解菌而言，假单胞菌属种类居多，对苯酚的降解效率也有所不同，但苯酚降解率的不同并不仅仅是由于种类不同，生活环境的差异也是其主要影响因素，如温度、pH、苯酚初始浓度、外加碳和氮源、盐度等。本试验菌株的苯酚降解率与其他已分离菌株的苯酚降解率基本持平且略有升高，这可能是由于该菌株取自黄河三角洲盐碱地区植物所致。
参考文献
[1]陈焕，方雅瑜，尹晓辉，等.苯酚降解菌的研究进展[J].安徽农业科学，2015，43（5）：201-205.
[2]任瑞凡，刘永阳，曲文浩，等.一株苯酚降解菌株的筛选鉴定及特性研究[J].天津农业科学，2018，24（11）：11-16.
[3]李淑彬，陈振军，微生物降解酚类化合物的研究进展[J].华南师范大学学报（自然科学版），2005，4：136-141.
[4]姜立春，阮期平，袁利娟，等，高效降酚菌株JY03的篩选及其降解特性研究[J].环境工程学报，2011，05（8）：1912-1916.
[5]Xiaojun Dong， Qing Hong， Lijuan He， et al.Characterization of phenol-degrading bacterial strains isolated from natural soil[J].International Biodeterioration and Biodegradation， 2008， 62（3）：257-262.
[6]Yanhe Han， Xie Quan， Shuo Chen， et al.Electrochemically enhanced adsorption of phenolon activated carbon fibers in basic aqueoussolution[J].Journal of Colloid Interface Science， 2006， 299（2）：766-771.
[7]肖再亮，兰石，田犀.苯酚强降解菌的筛选及温度对降解的影响[J].安全与环境学报，2010，10（4）：20-22.
[8]姜立春，纪思萌，王婷，等.苯酚降解菌株JY04的筛选、分离与鉴定[J].绵阳师范学院学报，2017，36（2）：43-47.
[9]张楠，陈波水，杨志邦，等.苯酚降解菌的分离鉴定及降解特性[J].后勤工程学院学报，2010，26（1）：22-26.
（责编：徐世红）