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邻苯二甲酸二甲酯(Dimethyl ortho-phthalate,DMP)及其异构体间苯二甲酸二甲酯(Dimethyl iso-phthalate,DMI)、对苯二甲酸二甲酯(Dimethyltere-phthalate,DMT)是一种增塑剂,在国内使用处于上升阶段,由于能干扰动物及人类的生殖系统和发育,被归为环境激素类物质,已经被美国环保署列入优先检测污染物,我国也将DMP定为环境优先控制类污染物。研究表明生物降解是苯二甲酸二甲酯类化合物在自然界中转化的主要方式。
本文在综述国内外文献的基础上,从南中国海底泥中分离纯化培养得到3株降解邻苯二甲酸二甲酯及其异构体的好氧细菌,经16SrDNA鉴定为洋葱伯克霍尔德氏菌DA2(Burkholderia cepacia DA2)、芽胞杆菌TA(Bacillus sp.TA)和分枝杆菌DA3(Mycobacterium sp.DA3)。这几种菌对邻苯二甲酸二甲酯及其异构体降解能力不同,对其降解特性及相关生化途径进行了研究。试验结果表明:
Burkholderia cepacia DA2能分别利用DMP、DMT和DMI为唯一碳源和能源生长,将DMP、DMT完全转化成CO2和H2O;对DMP的生物降解符合改进的Gompertz Model;底物浓度影响菌种的降解,降解的延滞期随着初始DMP浓度的升高而增长,最高能降解800mg/L的DMP;底物诱导后影响菌种的降解,底物诱导后菌种降解的延滞期明显缩短。Burkholderia cepacia DA2对DMT和DMI的降解均符合一级动力学方程式,对DMT的降解无明显延滞期,最高降解150mg/L的DMT;不能完全降解DMI,只能将DMI转化生成单酯,最高降解500mg/L的DMI。Burkholderia cepacia DA2降解的最佳温度范围为20-40℃,pH5.0-8.0,盐度0-15%,接种量在一定范围内影响菌种的降解速率。
Bacillus sp.TA能分别以DMT和DMI为唯一碳源和能源进行生长,能将DMT完全转化为CO2和H2O,但不能完全降解DMI。只能将DMI转化成单酯。Bacillus sp.TA对DMT的降解有明显的延滞期,延滞期随底物浓度的增大而不断延长,最高降解150mg/L的DMT,降解符合改进的GompertzModel。Bacillussp。TA降解DMI的能力低于Burkholderia cepaciaDA2,最高只能降解200mg/L的DMI,降解符合一级动力学方程式。BacillusspTA降解的pH值范围为6.0-8.0,盐度范围为0-10%0。
经HPLC鉴定Burkholderia cepacia DA2和Bacillus sp.TA降解DMP、DMI和DMT产生的中间产物,发现其降解途径相似,均是先水解断裂酯键形成的单酯,然后继续水解,形成苯二甲酸,进一步降解,形成CO2和H2O。Mycobacterium sp.DA3降解DMI的降解途径不同,它直接将DMI转化成间苯二甲酸(IA),但不能完全降解DMI。