红树林混合菌群协同降解偶氮染料活性黑5脱色性能研究.pdf

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入至终浓度为20mg/I。活性黑5的降解菌群,分别为HMI)9、HMD9Q4、的活性黑5培养液中进行脱色效果测定:初始培养HMD9一Q6、HMD9一Q7:其中降解效果最好的降解温度条件为28℃,。分别考察碳源为葡萄菌群为HMD9Q77将该富集液取样稀释涂布平糖、蔗糖、乙酸钠和柠檬酸时该混合菌群对活性黑5板,分离纯化获得i株单菌Q71、Q72和Q73,其的脱色能力;分别考察氮源为***化铵、***铵、牛肉16SrDNA序列结果在GenBank数据库巾进行序列膏+蛋白胨时该混合菌群对活性黑5的脱色能力同源性比对(见表3)?采用MEGA7软件中的邻接(添加量均为2g/I.);考察温度为20~40。C,pH4~法构建系统发育树,结果表明,i株单菌分别与转化7,NaCl浓度在5~30g/(以,(’ttHI"’gllOl?ll/[(.1115)、越南蔷薇黑5的脱色能力,设置3个重复,测定不同时间培养菌(尺osse[[omoteat,础,舢Ⅲ删_“)、近海生微泡菌(Mi液的脱色率。crohulb瓣rmorl'timus)相似性最高,均为99%,,紫外一可见光谱分析方法是检测染料是否被降系统发育树如图2所示:另外将菌株Q7l、Q72、解的基本手段“1:吸收峰与染料是否被降解有紧密Q73序列提交GenBank数据库,得剑序列登录号分关系,如果染料在紫外一可见光区中主要的吸收峰消别为()Q359959、()Q359957和()Q35(),“。染料的浓度越高,其对应的毒性越大,过高的毒将菌株按5%的接种培分别接种于含20nlg/I。性会对细菌的乍K产生抑制作用,:..生物资源·435·表3活性黑5降解菌株16SrRNA基因序列相似度比对表◆IlJIllgLTable3Sequencesimilaritiesof16SrRNAgenesinRB5●!(1lngIdegradingstrains+4()nlg,I+6()111c2【相似+8tJlllffI最近源模式种(GenBank注册号)-o-l()()111Q慕善度/%()99Q7—2尺o“P,∞,"orP&vietnamensis151()99Q7—3Mic’robulb以rmaritimusTF17()99iI图3混合菌群HMD9一Q7对不同浓度RB5的脱***能偶氮染料的降解作用”:,偶氮键很难断裂,munityHMD9-Q7ondifferentconcentrationsofRB5里较难以降解的一种染料。通过考察混合菌群对不注:分别在12,24,36,60h取脱色液进行测定同浓度活性黑5的耐受能力,可以判断该混合菌群Note:the(IecolorizedsolUtionWaslakenat12,24,36an的应用价值及推广性。,菌群HMD9一Q7对活性黑5具有显著的脱色作用。在改良人T海水培养基中对为45%左右,但单菌的脱色效率远不如混合菌群的10b100mg/I。浓度的活性黑5均产生了脱色作用。脱色效果。因为对单一菌株而言,一般只是将发色浓度为20~60mg/L范同内的36h脱色率可以达到基团打开,对中间产物如苯***类致癌物质很难进一60%~80%;在浓度为60~100mg/l。范围下脱色率步降解。而混合菌群中的不同菌株会作用于染料分在45%左右。总的来说,本研究筛选到的混合菌群子的不同部分和基团,有些菌株会和其他菌株构成HMD9一Q7具有较强的偶氮染料耐受能力,能够在共代谢机制,借助相互的协同作用实现偶氮染料的稍高浓度的脱色液中生长并实现染料的降解。彻底矿化与降解、1。。。的偶氮染料活性黑5在微生物脱色偶氮染料过程中,以染料作为碳染料的脱色培养基中摇床震荡培养60h,直接观察源和氮源往往不能满足微生物生长的需要,有些染可见活性黑5已经被降解至无色,如图4所示。通过料甚至对微生物会产生毒副作用,因此需要外源碳紫外一可见分光光度法测定并计算得降解率达到源和氮源通过共代谢机制实现染料的脱色或降82%490%,由此可见混合菌群降解效果显著。将解“。碳氮源对微生物的新陈代谢活动有重要的影三株单菌及两两组合的细菌做脱色实验。通过实验响,可以充分被吸收利用的合适碳氮源更有利于微可测得,混合菌群脱色效率远远大于单菌的脱色效生物的代谢活动,因此选择合适的碳源更有利于促率,其脱色效果如图5所示。由图6可知,菌株Q7—1进菌群对活性黑5的降解‘“J。由图7可以看出菌群和Q7—3对活性黑5的脱色率极低,最高达到10%左HMD9Q7均可利用葡萄糖、蔗糖、乙酸钠、柠檬酸右;菌株Q72脱色效果稍好,在78h时最高脱色率四种碳源;在40~60h时,碳源为蔗糖和乙酸钠时降孥亳穆曾粤蛐剖{.¨(h}h}:a,活,陀黑5降解菌仞始富集效果罔;b,活。rI黑5降解菌二次转接效果图;C,活性黑5降解菌i次转接效果网Note:;h,effectofsecondarytranspositionofreactiveblack5degradingbacteria;C,effectoftertiarytranspositionofreactiveblack5degradingbacleria万方数据:..·436·李亚婷等:红树林混合菌群协间降解偶氮染料活性黑5脱***÷根据实验数据(图6),菌群HMD9一Q7在24h内在pH4~8范同内对活性黑5的脱色效果并无很大差异,但在24h后明显在pH6的条件下降解效果更为显著,脱色率可以达到80%左右。可能因为菌株在pH为7的条件下酶活处于较高的水平,因而能较好地脱色活性黑5:(J204()n(1N(】l(J(),h研究表明,微生物对染料脱色的机制有两种:生图6单一菌株对RB5的脱色率物吸附脱色和生物降解脱色。,black5从而染料被吸附到微生物表面而使废水脱色的途注:分别在6,18,,78tl取脱色液进行测定径”“。而生物降解脱色则是通过染料分子与微生物、l}…:thedec。o]miZP(1s¨lLltiml、(),541IIII78hfflrIllt-;l^…If·111I、lIt分泌的酶发生氧化还原反应,破坏染料大分子中的发色基团和助色基团,从而断裂成为小分子物质“:解率达到80%左右;菌群HMD9一Q7在氮源为***通过实验观察,在不经过离心的脱色液体系由铵,***化铵,牛肉膏+蛋白胨时,也具有降解效果,但深蓝色到淡蓝色,转为淡紫色最终达到无色的状态,30tl后牛肉膏+蛋I’t胨的脱色率上升明碌,可能是且最终脱色液体系经过离心后,菌体仍然为?色状因为蛋白胨能够促进NADH(炯酰***腺嘌呤二核苷态,可以明显看到不是菌体的吸附作用,由此-,r以初酸)的再生,加速了偶氮染料的还原。步判断是菌群的生物降解脱色。通过紫外一呵见吸温度对细菌的生长繁殖以及酶的活性都有很大收光谱扫描可知,往实验模拟废水巾活性黑5的可的影响。温度过低或者过高都会抑制酶的活性,所见最大吸收峰值位于598niyl处,紫外吸收峰在330以适宜的生长温度有利于菌群对染料的降解。菌群13m处,降解前活性黑5分别对应图8中1、2峰,推测HMI)9一Q7在20~40℃均有良好的脱色能力:在它们可能是偶氮键、氨基酸等物质、随着降解反应30℃下60h时活性黑5的脱色率可达84%左右。的发生,l、2峰逐渐降低,直至1峰彻底消欠有代染料在印染的过程中需要较高的盐度,而盐度过高谢产物…现可能是因为一OH,一NH3等助色基会使细菌的渗透压产生变化从而影响到脱色能力。团的脱落,导致生色基团上电子云密度下降所致”,因此,NaCI浓度也是影响菌株脱色的一个重要冈说明染料的结构被破坏,染料逐渐被混合菌群素。在小体积废水模拟实验巾,菌群HMD9一Q7在HMD9一Q7降解,但其是否彻底降解活性黑5及降解NaCl为5~30g/,降解过程中所产生的代谓十产物还需进一步的研究探索。率比较同步,在38h后脱色速率加快,在54h脱色率达到80%左右。由此可以看m,菌群HMD9一Q7在3讨论不同盐度条件下都可以对活性黑5进行降解。pH沿海红树林}!)C积物中微生物多样性高,『】丁开发也是影响微生物脱色的一个重要冈素,pH能影响微的功能性较多。近年来,具有石油、塑料及染料废水生物细胞膜对染料分子的透过性。实际染料废水“{等污染物降解和环保价值的微乍物菌株及其基冈得于所含成分十分复杂,pH大都呈酸性或者碱性而不到广泛的开发,展示了巨大的应用潜力:活性黑5万方数据:..生物资源·437·◆彻铺糖鼠化铵·蔗糖i『Jj酸铵+乙睃钠㈠^J,高+坐}L|月《+拧艨峻,/h5Q/L-41-PH410g/L·Ptt55g/L-4r-Ptt620g几+PH73()g儿+P¨8,/he1100一6|180强二1211l黧24h萋6036h148}1塞40謦60|1—20-72h30,/h图7不同培养条件下菌群HMD9·:a,不同碳源条件下菌群HMD9一Q7对RB5的脱色率;b,不同氮源条件下菌群HMD9一Q7对RB5的脱色率;c,不同NaCl条件下菌群HMD9Q7对RB5的脱色率;d,不同pH条件下菌群HMD9Q7对RB5的脱色率;e,不同温度条件下菌群HMD9一Q7对RB5的脱色率;a,b分别在6,18,30,42,54,78h取脱色液进行测定;c,d分别在6,12,24,54,78h取脱色液进行测定Nore:a,dec010rizationrateofHMD9Q7onRB5underdifferentcarbonsources;b,decolorizationrateofHMD9-Q7onRB5underdifferentnitrogensources;c,decololorizationrateofRB5byHMD9-Q7underdifferentNaClconcentrations;d,decol—orizationrateofHMD9Q7onRB5underdifferentpH;e,decolorizationrateofHMD9Q7onRB5atdifferenttemperatures;aandb,thedecolorizedsolutionwastakenat6,18,30,42,54and78hformeasurement;candd,,54and78hformeasurementrespectively作为偶氮染料中使用最广泛且结构最复杂,最不易降解的染料之一,也是染料废水污染中的研究重难点。有研究发现一些降解偶氮染料的功能菌株,但单一菌株降解复杂污水环境的能力有限。因此,近年来混合菌群协同降解染料废水成为新的突破口。先前研究报道,在纺织废水污泥中分离出r粪囊一肠球菌(Enterococ'(、us肠盱alis)和变异克雷伯菌20n300400S(1(1甜m7()(】R(m(Klebsiellawariic、ola),研究发现这两株细菌混合培图8RB5被HMD9一Q7降解前后的紫外可见光养可以高效地降解活性红198染料,72h内脱色率谱Ultraviolet—%…9;,并探究了不同复配条件下菌群的脱色效果,结果表明各复配的混合菌群对偶氮染料的脱色能力明显要优于单一菌万方数据:..·438·李亚婷等:红树林混合菌群协同降解偶氮染料活性黑5脱***能研究株[2…,分析其原因可能是外在的环境因素,如碳氮在模拟的染料废