海洋细菌共代谢降解布洛芬研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:yangxiaoxi21
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近年来,布洛芬(ibuprofen,IBP)作为使用最广泛的非甾体抗炎药(NSAIDs)之一,已经成为一种新型污染物,在污水、地表水、沉积物、地下水和海洋环境中被广泛检测到,对人类健康和生态系统的平衡具有潜在威胁。目前对于海洋中IBP的研究大多集中在对其分布及对海洋动物的毒性研究,关于海洋中IBP降解,仅仅停留在少量的光降解研究,海洋微生物降解IBP还未见报道。因此,本课题首次研究了海洋微生物对IBP的生物降解,对于了解IBP的环境行为及归趋具有重要意义。首先,考察了海洋假交替单胞菌GCY和麦氏交替单胞菌GCW共代谢降解IBP的特性。研究结果显示,GCY和GCW不能以IBP作为唯一碳源生长,但能以共代谢的方式降解IBP。两菌株以酵母浸粉作为共代谢基质时IBP效果最好,分别为90%和94%。当共代谢基质浓度在26 g L-1时,降解率随基质浓度的升高而提高;当共代谢基质浓度大于6 g L-1时,降解率随基质浓度的升高无明显变化。GCY和GCW对IBP的降解过程符合准一级反应动力学,降解速率常数分别为0.071 h-1和0.061 h-1,对应半衰期T1/2分别为33.1 h和35.4 h。GCY相较于GCW具有更优越的降解IBP能力。IBP的加入对GCY和GCW的生长曲线无明显影响,但促进了两菌株EPS的分泌,提高了胞外脱氢酶和电子传递系统的活性。其次,对GCY和GCW的IBP降解机理初步探讨。研究结果显示,GCY和GCW对IBP的降解属于胞外降解,是酶与活性氧(ROS)的共同作用,ROS在降解过程中起到主要作用。ROS的作用在两菌株降解中分别占85%和77%。起到降解作用的ROS主要包括·OH、O2·-、和H2O2。GCY和GCW均能产生三种胞外ROS降解IBP。IBP的存在会刺激包括氨基酸氧化酶(LAAOs)和铁载体在内的与胞外ROS的产生相关的酶活性,从而促进IBP的降解。另外,在海洋假交替单胞菌GCY对IBP的降解过程中检测到了5种中间产物,推测降解反应主要发生在异丁基和丙酸基两个取代基的位置。
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