一株降解苯酚的翅堿蓬內(nèi)生菌降解條件優(yōu)化

劉慧敏 韋琳娜 張子康 張孝霖 李玉璽

摘 要：苯酚是重要的有機(jī)合成原料，但具有毒性，對環(huán)境和生物體具有較強(qiáng)的毒害作用。用生物法降解苯酚具有成本低、效率高、二次污染少等優(yōu)點(diǎn)。為提高微生物降解苯酚的效率，對從黃河三角洲鹽堿地生翅堿蓬中分離出的一株能夠有效降解苯酚的菌株進(jìn)行降解條件優(yōu)化試驗(yàn)，得到該菌株的最佳培養(yǎng)時(shí)間為36h、最適pH為7、苯酚降解最適初始濃度為500mg/L。

關(guān)鍵詞：苯酚降解菌;翅堿蓬;降解條件;優(yōu)化

中圖分類號 X172文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 1007-7731（2021）12-0019-02

Optimization of Degradation Conditions of a Phenol Degrading Endophytic Bacterium from Phragmites Australis

LIU Huimin et al.

（School of Biology and Environmental Engineering， Binzhou University， Binzhou 256603， China）

Abstract： Phenol is an important raw material for organic synthesis， but because of its toxicity， it has a strong toxic effect on the environment and organisms. Biodegradation of phenol by biological method has the advantages of low cost， high efficiency and less secondary pollution . In order to improve the efficiency of phenol degradation by microorganism， this paper studied and optimized the degradation conditions of a strain which could effectively degrade phenol from Suaeda salsa in saline alkali soil of Yellow River Delta. The optimal culture time of the strain was 36h， the optimum pH value was 7， and the optimal initial phenol degradation was obtained The concentration was 500mg/L.

Key words： Phenol degrading bacteria; Suaeda salsa; Degradation conditions; Optimization

苯酚是有機(jī)合成中的基礎(chǔ)原料，被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)中[1，2]。但苯酚的毒性很大，僅通過皮膚接觸就可能對人體產(chǎn)生致命性的傷害，2017年苯酚還被世界衛(wèi)生組織列入第三類致癌物清單[3-6]。但由于苯酚屬于基礎(chǔ)性原料，應(yīng)用范圍廣，可替代性低，在某些工業(yè)生產(chǎn)中必不可少，這就導(dǎo)致含有大量苯酚的工業(yè)污水、廢氣排放到環(huán)境中，對環(huán)境和人體健康都造成了嚴(yán)重危害。目前，清除工業(yè)廢水中苯酚的方法主要有物理法、化學(xué)法、生物法三大類。生物法降解苯酚是指某些生物體內(nèi)含有特殊的酶系，能以苯酚作為生長的唯一碳源與能源，進(jìn)而在生長代謝過程中降解苯酚。與物理、化學(xué)方法相比，生物法成本低、效率高，且不會造成二次污染，更適合大規(guī)模應(yīng)用于環(huán)境治理[7，8]。為此，筆者對從黃河三角洲鹽堿地生翅堿蓬中分離出的能夠有效降解苯酚的菌株進(jìn)行試驗(yàn)，確定降解苯酚類污染物的菌株的最適降解條件，為今后更好地應(yīng)用生物法降解苯酚提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料 從黃河三角洲鹽堿地生翅堿蓬中分離出的能夠有效降解苯酚的菌株。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備 高壓蒸汽滅菌鍋、恒溫?fù)u床培養(yǎng)箱、超凈工作臺、紫外分光光度計(jì)、磁力攪拌器、恒溫水浴鍋、離心機(jī)、顯微鏡等。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 菌懸液的制備 濕重法[9]：用接種環(huán)將從黃河三角洲鹽堿地生翅堿蓬中分離出的能夠有效降解苯酚的菌株接種到裝有100mL種子培養(yǎng)基的250mL錐形瓶中，在30℃、160r/min的搖床中培養(yǎng)48h，培養(yǎng)液8500r/min離心10min，棄上清液，重復(fù)3次，稱濕重，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的菌懸液。

1.3.2 苯酚降解菌降解條件優(yōu)化試驗(yàn) （1）pH對菌體降解能力的影響：按照1%的接種量，將菌懸液接種于50mL無機(jī)鹽液體培養(yǎng)基中（苯酚濃度為500mg/L），pH梯度分別為5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、空白，30℃、160r/min搖床培養(yǎng)48h，測其510nm處的光吸收值，確定最佳pH值。（2）時(shí)間對菌體降解能力的影響：按照1%的接種量，將菌懸液接種至100mL液體無機(jī)鹽培養(yǎng)基中，pH 7.2，苯酚含量500mg/L，30℃、160r/min搖床培養(yǎng)，時(shí)間設(shè)置6、12、24、36、48h，分別測其510nm處的光吸收值，確定最佳時(shí)間。（3）苯酚初始濃度對菌體降解能力的影響：按照1%的接種量，將菌懸液接種到苯酚濃度分別為300、400、500、600、700、800、900、1000、1100mg/L的發(fā)酵培養(yǎng)基中，30℃、160r/min搖床培養(yǎng)48h，測定其510nm處的光吸收值，確定苯酚初始濃度對苯酚降解率的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 pH對苯酚降解率的影響 由圖1可知，當(dāng)pH在5～7時(shí)，降解苯酚類污染物的菌株降解率逐漸升高，pH在6～8時(shí)降解率趨于平穩(wěn)并達(dá)到最大，pH在7～9時(shí)降解率逐漸降低。由此可見，降解苯酚類污染物的菌株在弱酸弱堿性環(huán)境下生長最好，在pH=7時(shí)降解率最大。這可能是由于pH影響了菌體的酶活性、細(xì)菌細(xì)胞膜的通透性或生命活動所需營養(yǎng)物質(zhì)和活性物質(zhì)的解離狀態(tài)所致。

2.2 時(shí)間對苯酚降解率的影響 由圖2可知，培養(yǎng)時(shí)間在0～36h時(shí)，苯酚降解率隨時(shí)間的增加而不斷增加，而在36h后苯酚降解率增長幅度開始下降，趨于平穩(wěn)。這可能是由于在一定時(shí)間段內(nèi)，隨著苯酚降解菌的生長，菌體濃度逐漸增加，菌株保持良好的生理狀態(tài)，降解率不斷提高，36h后，由于菌株結(jié)束了對數(shù)生長期，進(jìn)入衰敗期，導(dǎo)致菌株生理狀態(tài)變差。

2.3 苯酚初始濃度對苯酚降解率的影響 由圖3可知，當(dāng)苯酚初始濃度為500mg/L時(shí)，菌體對苯酚的降解率最大，高達(dá)91.56%;苯酚濃度過高或過低均對苯酚降解率表現(xiàn)抑制作用。究其原因可能在于苯酚濃度過低時(shí)，菌體生長所需的碳源不足，導(dǎo)致菌體生長緩慢;而苯酚濃度過高又會影響菌體的生長狀態(tài)，導(dǎo)致菌體濃度降低，進(jìn)而導(dǎo)致降解效率降低。

3 結(jié)論與討論

試驗(yàn)結(jié)果表明：該菌種的最適培養(yǎng)pH值為7，最佳培養(yǎng)時(shí)間為36h，苯酚降解最適初始濃度為500mg/L，且苯酚濃度達(dá)1100mg/L仍可進(jìn)行有效降解。就目前發(fā)現(xiàn)的苯酚降解菌而言，假單胞菌屬種類居多，對苯酚的降解效率也有所不同，但苯酚降解率的不同并不僅僅是由于種類不同，生活環(huán)境的差異也是其主要影響因素，如溫度、pH、苯酚初始濃度、外加碳和氮源、鹽度等。本試驗(yàn)菌株的苯酚降解率與其他已分離菌株的苯酚降解率基本持平且略有升高，這可能是由于該菌株取自黃河三角洲鹽堿地區(qū)植物所致。

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（責(zé)編：徐世紅）