烟嘧磺隆降解菌的分离鉴定、降解特性及其细胞固定化研究

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从农药厂废水处理池的活性污泥中分离到一株能以烟嘧磺隆为唯一碳源生长的菌株。根据其表型特征、生理生化特性及16S rRNA序列同源性分析,将此菌株初步鉴定为假单胞菌属(Pseudomonas sp.),命名为YN2,菌株YN2在LB液体培养中生长良好,3~22 h菌体处于对数生长期,22 h后进入稳定生长期;菌株的最适生长温度为30℃,最适pH为7.0,过酸性或碱性会抑制菌株的生长;装液量越小,菌株YN2生长越好;菌株在NaCl浓度为0~15 g·L-1范围内生长较好,当NaCl浓度大于15 g~L-1,菌株生长受到抑制,其最适NaC1浓度为15 g·L-1;在碳源利用方面,菌株YN2对葡萄糖和果糖的利用率较高,在氮源利用方面,对胰蛋白胨的利用率最高,其次是硫酸铵和尿素,对硝酸盐和亚硝酸盐利用率较低;菌株YN2对氯霉素、氨苄青霉素、盐酸四环素、链霉素和羧苄青霉素均有抗性,对卡那霉素和庆大霉素比较敏感。菌株YN2能在以烟嘧磺隆为唯一碳源的基础盐液体培养基中生长并将其降解,培养7d后,烟嘧磺隆的去除率达65.4%。单因素试验结果表明菌株降解烟嘧磺隆的最适温度为30℃,pH为7.0,接种量为5%,装液量为50 mL,底物浓度为100 mg·L-1,当金属离子浓度为0.1 mmol/L时,Zn2+、Cu2+、Mn2+对烟嘧磺隆的降解影响较小,CO2+和Ni2+则对烟嘧磺隆的降解影响较大,当浓度增加到1 mmol/L时,C02+和Ni2+等金属离子都会抑制菌株对烟嘧磺隆的降解。通过正交试验研究了pH值、装液量、接种量、浓度对菌株降解烟嘧磺隆的影响,得出最优组合为接种量15%,pH值6.0,装液量50mL,浓度100 mg·L-1,对正交实验的最优组合进行验证,结果表明,菌株在7 d后对烟嘧磺隆的降解率达到75.7%。土壤修复实验结果表明:向土壤中投加外源降解菌YN2可以促进烟嘧磺隆的降解,土著微生物与YN2菌株以协同的作用共同降解烟嘧磺隆,提高了土壤中烟嘧磺隆的降解速率。通过液相色谱-质谱联用检测了菌株代谢烟嘧磺隆时产生的代谢物,并在代谢物结构分析的基础上推测了YN2降解烟嘧磺隆的途径:烟嘧磺隆的磺酰脲桥断开,生成2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶和3-(二甲基烟酰胺)吡啶-2-基磺酰氨基甲酸。对YN2降解菌的细胞固定化条件进行研究,结果表明当海藻酸钠浓度为2%,CaCl2浓度为3%,固化时间为4h,包菌量为5%时,制得的固定化小球具有较强的机械强度和较好的传质性能。固定化细胞降解烟嘧磺隆的最佳pH为7.0,温度为30℃,与游离细胞相比,固定化细胞在pH和温度变化条件下均表现出较好耐受性。
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