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间苯二甲腈降解菌的分离筛选及其降解机理的研究

作　者: 奉爱华
导　师: 张丽
学　校: 南京理工大学
专　业: 化学工程
关键词: 间苯二甲腈 生物降解 降解菌 腈水解酶
分类号: X172
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


间苯二甲腈作为常用的一种农药中间体,同时运用于制取塑料、合成纤维及环氧树脂固化剂等,对动物具有明显的致畸、致癌、致突变作用,对人类具有潜在的致癌性,针对其大量生产带来的环境污染问题,从生物降解的角度出发,分离筛选间苯二甲腈的高效降解菌,并研究降解菌的降解特性和降解机理。将泰州百力化学有限公司采集的污泥样品富集驯化培养后,分离筛选得到四个菌株NJUST1101、NJUST1102、NJUST1103、NJUST1104,经鉴定分别属于：芽孢八叠球菌属、微球菌属、葡萄球菌属和固氮菌属。其中NJUST1101是其中的优势菌种,就其生物学特性做以下研究：对NJUST1101降解间苯二甲腈的条件做如下研究：当培养基初始pH在5.0-9.0之间,间苯二甲腈的降解率都在80%以上,这说明NJUST1101中性以及弱酸弱碱性的环境中生长良好；当其他条件一定,培养温度为25℃时,降解率最高为91.32%；无机盐培养基中,间苯二甲腈的溶解度不超过500mg/L,在此范围内其都能被NJUST1101降解到低于10mg/L；设计温度,初始pH,初始浓度的三因素三水平的正交试验,其结果显示：27℃、pH7.0、400mg/L条件下降解率最高98.06%；在含有0.1%间苯二甲腈的无机盐培养基中,添加葡萄糖、硫酸铵、尿素为外加碳氮源时,与对照组相比,其并不影响间苯二甲腈的最终降解率。利用质谱分析间苯二甲腈生物降解的产物,发现NJUST1101降解间苯二甲腈的过程中,产生了间苯二甲酸,并未产生间苯二胺和二甲苯的中间产物,所以根据腈类化合物生物降解机理判断,NJUST1101在生物降解过程中经间苯二甲腈诱导产生腈水解酶并使其降解为间苯二甲酸。研究由间苯二甲腈诱导产生的腈水解酶,其作用的pH为6.5,作用的温度为30℃,在pH7.0-8.0酸碱稳定性好,在30℃及以下热稳定性好,粗酶液经过葡聚糖凝胶SephadexG-100的两次进柱分离后,得到单一的酶活峰及比较纯的由NJUST1101在间苯二甲腈诱导下产生腈水解酶,其分子量通过SDS-PAGE电泳,再和标准蛋白作对比为76kD。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-10
1 绪论  10-21
  1.1 间苯二甲腈的概述  10-15
    1.1.1 间苯二甲腈的来源及用途  10-12
    1.1.2 间苯二甲腈的危害  12
    1.1.3 国内外对腈类化合物的主要处理方法  12-15
  1.2 腈类化合物微生物生物降解现状的研究  15-20
    1.2.1 微生物降解腈类化合物的机理  15-18
    1.2.2 红球菌属在腈生物降解中的重要作用  18-19
    1.2.3 腈类化合物生物降解存在的一些问题及研究热点分析  19-20
  1.3 研究的目的和意义  20-21
2 间苯二甲腈降解菌的筛选和鉴定  21-32
  2.1 材料  21-23
    2.1.1 样品的来源  21
    2.1.2 培养基  21
    2.1.3 药品和仪器  21-23
  2.2 方法  23-26
    2.2.1 降解菌的富集与驯化  23
    2.2.2 降解菌的分离筛选  23
    2.2.3 间苯二甲腈残余量的检测  23-24
    2.2.4 降解菌降解效率的比较  24-26
  2.3 结果与分析  26-31
    2.3.1 间苯二甲腈降解菌驯化、分离和筛选的结果  26
    2.3.2 间苯二甲腈在207nm处的标准曲线  26-27
    2.3.3 四种菌降解效果比较  27
    2.3.4 四种降解菌的菌落形态  27-29
    2.3.5 生理生化鉴定结果  29-31
  2.4 小结  31-32
3 菌株NJUST1101降解条件和降解机理的研究  32-42
  3.1 材料  32-33
    3.1.1 菌株  32
    3.1.2 材料和仪器  32-33
  3.2 方法  33-34
    3.2.1 NJUST1101的OD曲线和间苯二甲腈降解关系  33
    3.2.2 初始pH对NJUST1101降解的影响  33
    3.2.3 温度对NJUST1101降解的影响  33
    3.2.4 不同初始浓度下NJUST1101对间苯二甲腈降解影响  33
    3.2.5 外加碳氮源对NJUST1101降解的影响  33
    3.2.6 正交试验  33-34
    3.2.7 苯酚红培养基表征NJUST1101在降解中pH的变化  34
    3.2.8 间苯二甲腈降解后结构的分析  34
  3.3 结果与分析  34-40
    3.3.1 NJUST1101的OD曲线和降解趋势的关系  35
    3.3.2 初始pH对NJUST1101降解的影响  35-36
    3.3.3 温度对NJUST1101降解的影响  36-37
    3.3.4 不同初始浓度下NJUST1101对间苯二甲腈降解影响  37
    3.3.5 外加碳氮源对NJUST1101降解的影响  37-38
    3.3.6 正交试验结果  38-39
    3.3.7 NJUST1101在降解中pH的变化  39
    3.3.8 间苯二甲腈降解产物的分析  39-40
  3.4 小结  40-42
4 NJUST1101腈水解酶的特性及酶分子量的确定  42-55
  4.1 材料  42-44
    4.1.1 试剂  42-43
    4.1.2 培养基  43
    4.1.3 仪器  43-44
  4.2 粗酶的制备其特性的测定  44-46
    4.2.1 粗酶液的制备  44
    4.2.2 酶蛋白含量的测定  44
    4.2.3 腈水解酶酶活的测定  44-45
    4.2.4 腈水解酶的定位  45
    4.2.5 腈水解酶特性的测定  45-46
  4.3 腈水解酶分子量的确定  46-48
    4.3.1 凝胶层析原理  46
    4.3.2 Sephadex G-100对腈水解酶的分离提纯  46-47
    4.3.3 蛋白质凝胶电泳  47-48
  4.4 结果和分析  48-54
    4.4.1 腈水解酶的初步定性  48-50
    4.4.2 腈水解酶的洗脱峰  50-51
    4.4.3 腈水解酶作用的pH  51
    4.4.4 腈水解酶的酸碱稳定性  51-52
    4.4.5 腈水解酶作用的温度  52
    4.4.6 腈水解酶的热稳定性  52-53
    4.4.7 腈水解酶分子量的确定  53-54
  4.5 小结  54-55
5 结论与展望  55-57
参考文献  57-61
致谢  61

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 环境科学基础理论 > 环境生物学 > 环境微生物学
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