白腐真菌XX-3對苯胺藍染料的脫色條件優化

摘要：采用靜置開放式培養法研究碳源、氮源、鹽度、金屬離子對白腐真菌降解苯胺藍的影響。結果表明，菌株脫色最適降解條件為丙二酸２.０ ｇ／Ｌ，氯化銨4.0 ｇ／Ｌ，Ｃｄ２＋ ０．１0 ｍｍｏｌ／Ｌ，鹽濃度≤４.0 ｇ／Ｌ，在上述培養條件下，對濃度為１００ ｍｇ／Ｌ不滅菌的苯胺藍溶液靜止培養５ ｄ，降解率達８０％以上。因此，該菌對處理以苯胺藍為主要成分的印染廢水具有較好的應用潛力。

關鍵詞：苯胺藍；脫色；白腐真菌

中圖分類號：Ｘ７９１ 文獻標識碼：Ａ 文章編號：0439－８114（２０11）20－4178-03

Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Dｅｃｏｌｏｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Aｎｉｌｉｎｅ Bｌｕｅ Dｙｅ ｂｙ Wｈｉｔｅ－ｒｏｔ Fｕｎｇｕｓ

Ｂｊｅｒｋａｎｄｅｒａ ｆｕｍｏｓａ ＸＸ－３

ＣＨＥＮ Ｌｉａｎｇ，ＬＩＮ Ｙｏｎｇ－ｈｕｉ，ＨＥ Ｘｉｎｇ－ｂｉｎｇ，ＴＡＮ Ｌｉｎｇ，ＴＡＮＧ Ｘｉａｏ，ＨＵ Ｙｕ－ｔｉｎｇ

（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｂｉｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ， Ｊｉｓｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｊｉsｈｏｕ ４１６０００， Ｈｕｎａｎ，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ａｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｏｎ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｓｏｕｒｃｅ， ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｓｏｕｒｃｅ， ｍｅｔａｌ ｉｏｎ ａｎｄ ｓａｌｉｎｉｔｙ ｏｎ ｔｈｅ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｏｆ ａｎｉｌｉｎｅ ｂｌｕｅ ｂｙ Ｂｊｅｒｋａｎｄｅｒａ ｆｕｍｏｓａ ＸＸ－３ ｗａｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｕｎｄｅｒ ｓｔａｔｉｃａｌｌｙ ａｉｒ－ｏｐｅｎｅｄ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｃａｒｂｏｎ ｓｏｕｒｃｅ （ｍａｌｏｎａｔｅ） ｗａｓ ２.０ ｇ／Ｌ， 4.0 ｇ／Ｌ ｆｏｒ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｓｏｕｒｃｅ （ａｍｍｏｎｉｕｍ ｃｈｌｏｒｉｄｅ）， ０．１0 ｍｍｏｌ／Ｌ ｆｏｒ ｍｅｔａｌ ｉｏｎ （ｃａｄｍｉｕｍ）， ａｎｄ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ ４.0 ｇ／Ｌ ｆｏｒ ｓａｌｉｎｉｔｙ． Ｕｎｄｅｒ ｅｖｅｒｙ ｏｐｔｉｍｕｍ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ａｂｏｖｅ， ｔｈｅ ｄｅｃｏｌｏｒｉｚａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ ａｎｉｌｉｎｅ ｂｌｕｅ ｃｏｕｌｄ ｒｅａｃｈ over ８０％ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ａｎｉｌｉｎｅ ｂｌｕｅ ｗａｓ １００ ｍｇ／Ｌ． Ｔｈｕｓ， ｔｈｉｓ ｓｔｒａｉｎ ｈａｄ ａ ｇｏｏｄ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｏｆ ｔｒｅａｔｉｎｇ ｄｙｅｉｎｇ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｄｏｍｉｎａｔｅｄ ｂｙ ａｎｉｌｉｎｅ ｂｌｕｅ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ａｎｉｌｉｎｅ ｂｌｕｅ； ｄｅｃｏｌｏｒｉｚａｔｉｏｎ； Ｂｊｅｒｋａｎｄｅｒａ ｆｕｍｏｓａ ＸＸ－３

印染和染料工業是現代工業中對環境污染比較嚴重的行業，在生產和使用過程中大約有１０％～２０％的染料會直接隨廢水進入環境中［１］。目前，常用的染料廢水處理方法是用物理或化學方法，如吸附、離子交換、凝聚、膜過濾臭氧化［２-４］，然而這些方法大多數存在成本高、耗時長等問題，沒有被廣泛應用［５］。目前，許多研究開始集中到能高效脫色與分解染料的微生物方面［６］。國內外已有研究結果顯示，許多白腐真菌對染料有較好的降解效果［７-１２］。研究選擇苯胺藍為研究對象，通過對白腐真菌Ｂｊｅｒｋａｎｄｅｒａ ｆｕｍｏｓａ ＸＸ－３降解條件的優化，探討各種因素對該菌種降解效果的影響，分析其降解能力，為實際應用提供一定的技術支持。

１材料與方法

１．１材料

１．１．１菌種菌種Ｂ． ｆｕｍｏｓａ ＸＸ－３為純菌種，由吉首大學生物資源與環境科學學院環境微生物實驗室提供。

１．１．２染料與試劑苯胺藍（Ｃ３２Ｈ２５Ｎ３Ｏ９Ｓ３Ｎａ２，分子量為７３７．７２），試驗中所用試劑為國產分析純。配制１ ｇ／Ｌ的苯胺藍溶液置于４ ℃冰箱中儲存備用。

１．１．３培養基ＬＢ 培養基（ｇ／Ｌ）：牛肉膏５．０，蛋白胨１０．０，ＮａＣl ５．０，ｐＨ＝７．２；ＰＤＢ培養基（ｇ／Ｌ）：土豆浸出液２００，葡萄糖２０．０；染料－Ｋｉｒｋ培養基：Ｃ３２Ｈ２５Ｎ３Ｏ９Ｓ３Ｎａ２ ０．１0 g，Ｃ４Ｈ１２Ｎ２Ｏ６ ０．２２，ＫＨ２ＰＯ４ ０．２0 g，ＣａＣｌ２ ０．０１ g，ＭｇＳＯ４·７Ｈ２Ｏ ０．０５ g，１ ｇ／Ｌ ＶＢ１ １ ｍＬ，１０％ 吐溫－８０ １０ ｍＬ，１００ ｍｍｏｌ／Ｌ黎蘆醇１０ ｍＬ，微量元素１０ ｍＬ；其中微量元素（ｇ／Ｌ）：ＣｕＳＯ４·５Ｈ２Ｏ ０．１２５，ＭｎＳＯ４·Ｈ２Ｏ ０．０５４７，ＺｎＳＯ４·７Ｈ２Ｏ ０．０４３， Ｆｅ２（ＳＯ４）３ ０．０５，（ＮＨ４）６Ｍｏ７Ｏ２４·４Ｈ２Ｏ ０．０５４，加去離子水補至1 L。

１．２方法

１．２．１菌膜的培養將菌種接種于裝有５０ ｍＬ ＰＤＢ培養基的１５０ ｍＬ錐形瓶中，２８ ℃恒溫搖瓶培養５ ｄ；形成圓形菌絲球，用滅菌玻璃棒將搖瓶中菌絲球充分打碎，用移液槍吸取１ ｍＬ接種于直徑為９ ｃｍ裝有２０ ｍＬ液體ＰＤＡ培養基的平板中。２８ ℃恒溫靜置培養５ ｄ，得到試驗所需菌膜。

１．２．２染料降解優化設計首先研究染料初始濃度對Ｂ． ｆｕｍｏｓａ ＸＸ－３降解能力的影響，得出最合適的染料濃度。在此基礎上再分不同批次研究碳源、氮源、鹽度、金屬離子對ＸＸ－３降解能力的影響。將事先培養好的菌膜加入到裝有５０ ｍＬ不滅菌苯胺藍－Ｋｉｒｋ培養基的１５０ ｍＬ錐形瓶中（苯胺藍濃度為１００ ｍｇ／Ｌ）。每隔２４ ｈ對錐形瓶中的降解液進行離心，取其上清液測其吸光值。

１．２．３脫色能力的測定每２４ ｈ取一次培養液于５ ０００ ｒ／ｍｉｎ下離心１５ ｍｉｎ，所得上清液于染料的最大吸收波長（苯胺藍為５８５ ｎｍ）下測定其吸光度Ａ１，以不接種菌懸液的染料培養基的吸光度Ａ２為對照。其脫色率用下列公式計算：

脫色率＝［（Ａ２－Ａ１）／Ａ２］×１００％

２結果與分析

２．１染料初始濃度對Ｂ． ｆｕｍｏｓａ ＸＸ－３降解能力的影響

染料初始濃度對Ｂ． ｆｕｍｏｓａ ＸＸ－３降解能力的影響情況見圖１ａ。由圖１ａ可知，Ｂ． ｆｕｍｏｓａ ＸＸ－３對低濃度１０、２０、３０、５０ ｍｇ／Ｌ苯胺藍降解效果較好，５ ｄ 降解率均明顯超過９０％。隨著苯胺藍染料濃度的進一步上升，降解率下降，１００ ｍｇ／Ｌ染料５ ｄ 降解率為９０．２４％，而從２００ ｍｇ／Ｌ到３００ ｍｇ／Ｌ染料降解率直線下降。由此可見，采用１００ ｍｇ／Ｌ作為染料初始濃度最合適。

２．２鹽濃度對Ｂ． ｆｕｍｏｓａ ＸＸ－３降解苯胺藍的影響

試驗在保持其他條件不變（ｐＨ＝７、丙二酸濃度為２．０ ｇ／Ｌ、氯化銨濃度為４．０ ｇ／Ｌ），設置１．０、２．０、４．０、８．０、１６．０、３２．０、６４．０ ｇ／Ｌ ７個氯化鈉濃度梯度研究溶液滲透壓對Ｂ． ｆｕｍｏｓａ ＸＸ－３降解效果的影響，各濃度染料５ ｄ后的降解率如圖１ｂ所示，在低濃度鹽溶液中（≤４．０ ｇ／Ｌ），各鹽濃度的染料脫色率與對照組并沒有明顯區別，略低于９０％，當鹽濃度進一步升高時Ｂ． ｆｕｍｏｓａ ＸＸ－３對苯胺藍溶液仍有脫色效果，脫色率均達到３０％以上。

２．３不同碳源對Ｂ． ｆｕｍｏｓａ ＸＸ－３降解苯胺藍的影響

分別將葡萄糖（ＧＳ）、蔗糖（ＳＳ）、果糖（ＦＳ）、醋酸鈉（ＳＡ）、酒石酸鈉（ＳＴ）、碳酸鈉（ＳＢ）、檸檬酸鈉（ＳＣ）、乳糖（ＬＡ）、木糖（ＸＳ）、草酸（ＯＡ）、丙二酸（ＭＴ）、肌醇（ＬＳ）、間苯三酚（ＰＬ）添加到Ｋｉｒｋ培養基中使最終濃度均為１０．０ ｇ／Ｌ。將pＨ值調至７左右，２８℃恒溫靜置培養５ ｄ，測得各組試驗５ ｄ時的降解率如圖２ａ。圖2a結果表明，在以添加丙二酸碳源的Ｋｉｒｋ培養基中降解效果最佳，降解率為９３．２９％，醋酸鈉和蔗糖次之，分別為９２．６２％和８８．８１％。說明相對于其他碳源，Ｂ． ｆｕｍｏｓａ ＸＸ－３更容易利用丙二酸。

２．４丙二酸濃度對Ｂ． ｆｕｍｏｓａ ＸＸ－３降解效果的影響

在ｐＨ＝７的條件下，在苯胺藍濃度為１００ ｍｇ／Ｌ的Ｋｉｒｋ培養基中設置丙二酸的濃度梯度為１．０、２．０、４．０、８．０、１２．０、１６．０、２０．０ ｇ／Ｌ，加入預先準備的菌膜，２８℃靜置培養５ ｄ，通過不同濃度的丙二酸對Ｂ． ｆｕｍｏｓａ ＸＸ－３降解效果的影響，優化出最佳降解效果的丙二酸濃度，優化結果（圖２ｂ）表明，以２．０ ｇ／Ｌ時的脫色率較高，當丙二酸濃度為８．０ ｇ／Ｌ時，脫色率明顯偏低。這可能是因為丙二酸對Ｂ． ｆｕｍｏｓａ ＸＸ－３降解苯胺藍在一定濃度上有抑制作用。

２．５不同氮源對Ｂ． ｆｕｍｏｓａ ＸＸ－３降解苯胺藍的影響

在ｐＨ＝７，丙二酸濃度為２．０ ｇ／Ｌ的前提下，分別用氯化銨（ＡＣ）、硝酸銨（ＡＮ）、硫酸銨（ＡＳ）、尿素（ＵＲ）、蛋白胨（ＰＰ）、硝酸鈉（ＳＮ）、牛肉浸膏（ＢＥ）、酒石酸銨（ＡＴ）、丙烯酰胺（ＥＴ）、乙二胺四乙酸二鈉（ＡＡ）、氨基乙酸（ＡＬ）作為Ｋｒｉｋ培養基中的氮源，各組氮源濃度均為０．２ ｇ／Ｌ，加入預先準備的菌膜，２８ ℃靜置培養５ ｄ。結果（圖２ｃ）顯示，氯化銨對該菌降解苯胺藍影響效果最明顯，降解率為９３．３２％，硫酸銨和牛肉浸膏次之，降解率分別為９０．８０％和８８．４４％；而丙烯酰胺５ ｄ的降解率最低。表明該菌能夠高效利用氯化銨作為氮源進行染料脫色，可能是氯化銨促進Ｂ． ｆｕｍｏｓａ ＸＸ－３菌絲量的生長，進而促進Ｂ． ｆｕｍｏｓａ ＸＸ－３對苯胺藍的降解。

２．６氯化銨濃度對Ｂ． ｆｕｍｏｓａ ＸＸ－３降解效果的影響

保持其他條件不變，設置氯化銨的濃度分別為０．１、０．４、０．８、１．２、１．６、２．０、３．０、４．０ ｇ／Ｌ，探討不同濃度的氯化銨對該菌降解效果的影響。結果（圖２ｄ）表明，隨著氯化銨濃度的增加，Ｂ． ｆｕｍｏｓａ ＸＸ－３對苯胺藍的降解率沒有明顯的變化規律，當氯化銨濃度為４．０ ｇ／Ｌ時對苯胺藍降解效果最佳，降解率為８２．３１％。

２．７不同金屬離子對Ｂ． ｆｕｍｏｓａ ＸＸ－３降解苯胺藍的影響

金屬離子在真菌降解染料系統中起著重要作用，采用Ｆｅ３＋（ＩＲ）、Ｂａ２＋（ＢＡ）、Ｍｇ２＋（ＭＡ）、Ｃｏ２＋（ＣＢ）、Ｃｄ２＋（ＣD）、Ｎｉ＋（ＮＩ）、Ａｇ＋（ＳＩ）、Ｍｎ２＋（ＭＮ）、Ｃａ２＋（ＣＡ）、Ｈｇ２＋（ＭＥ）、Ｃｕ２＋（ＣＯ）、Ｃｒ３＋（ＣＨ）、Ｚｎ２＋（ＺＩ）、Ｐｂ２＋（ＬＥ）研究金屬離子對ＸＸ－３降解效果的影響，且保持其他條件不變（pＨ＝７、丙二酸濃度為２.0 ｇ／Ｌ、氯化銨濃度為４．０ ｇ／Ｌ），設置各種金屬離子的濃度均為０．１ ｍｍｏｌ／Ｌ，２８ ℃恒溫靜置培養５ ｄ，所得試驗結果如圖２ｅ所示，在相同濃度的各種金屬離子中，Ｃｄ２＋的作用效果最佳，第五天的降解率為９５．１４％，Ｎｉ＋、Ｃｏ２＋次之，分別為９１．６８％、９１．３０％，Ag+、Hg2+對該菌的降解效果明顯偏低，降解率分別為：６８．１３％、５８．６８％，說明Ag+、Hg2+對ＸＸ－３降解染料苯胺藍有一定程度的抑制作用。其他幾種金屬離子對Ｂ． ｆｕｍｏｓａ ＸＸ－３的降解效果都有不同程度的促進作用。表明Ｃｄ２＋可以極大地增強Ｂ． ｆｕｍｏｓａ ＸＸ－３對苯胺藍的降解的效果。

２．８Ｃｄ２＋濃度對Ｂ． ｆｕｍｏｓａ ＸＸ－３降解效果的影響

設置Ｃｄ２＋的濃度梯度為０．０１、０．０５、０．１0、０．１５、０．２0、０．２５、０．３0、０．3５ ｍｍｏｌ／Ｌ。研究不同濃度的Ｃｄ２＋對Ｂ． ｆｕｍｏｓａ ＸＸ－３降解效果的影響，２８ ℃恒溫靜置培養５ ｄ，結果如圖２ｆ所示。Ｃｄ２＋濃度為０．１ ｍｍｏｌ／Ｌ時Ｂ． ｆｕｍｏｓａ ＸＸ－３對苯胺藍降解效果最佳，降解率為８９．８６％，而濃度為０．１５、0.35 ｍｍｏｌ／Ｌ時，降解率分別為８９．５６％、８９．４９％。因此可得Ｂ． ｆｕｍｏｓａ ＸＸ－３降解效果最佳時Ｃｄ２＋的濃度為０．１0 ｍｍｏｌ／Ｌ。

３結論

１）Ｂ． ｆｕｍｏｓａ ＸＸ－３對低濃度１０、２０、３０、５０ ｍｇ／Ｌ苯胺藍降解效果較好，５ ｄ 降解率均明顯超過９０％。隨著苯胺藍染料濃度的進一步上升，降解率下降，１００ ｍｇ／Ｌ染料５ ｄ降解率為９０．２４％，染料從２００ ｍｇ／Ｌ到５００ ｍｇ／Ｌ Ｂ． ｆｕｍｏｓａ ＸＸ－３降解率下降非常明顯。

２）Ｂ． ｆｕｍｏｓａ ＸＸ－３降解苯胺藍染料的單因子優化的最適條件是：碳源為丙二酸２.0 ｇ／Ｌ，氮源為氯化銨４．０ ｇ／Ｌ，金屬離子為Ｃｄ２＋ ０．１0 ｍｍｏｌ／L，鹽濃度≤4.0 ｇ／Ｌ，在上述條件下對濃度為１００ ｍｇ／Ｌ的不滅菌苯胺藍溶液靜置降解５ ｄ，苯胺藍的降解率達８0％以上。該菌對處理以苯胺藍為主要成分的印染廢水具有較好的應用潛力

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