光氧环境对紫色硫细菌YL28去除无机三态氮的影响

论文摘要

【背景】光和氧是制约光合细菌生长代谢进而影响其除氮效果的重要因素。不产氧光合细菌紫色硫细菌——海洋着色菌（Marichromatium gracile） YL28能以亚硝氮为唯一氮源进行光合生长,对高浓度无机三态氮具有良好去除能力。【目的】阐明YL28菌株除氮效率与光氧环境的交互联系,获得其生物除氮的最适光氧条件。【方法】以高浓度无机三态氮共存海水水体为研究体系,在有光/无光条件下考查装样量（表征体系溶氧状态）对YL28菌株生物除氮活性的影响,并通过响应面分析法对装样量、光照强度和光周期3个主要因素进行优化。【结果】光照且氧浓度较低时（80%装样量）,YL28具有最佳生长和无机三态氮去除能力;装样量在10%-100%时,菌体生物量(OD660)在0.938-2.719之间,当氨氮、亚硝氮和硝氮分别为7.16、5.67和4.83mmol/L时,其去除率分别在71.44%-89.09%、99.22%-99.83%和91.60%-97.33%。黑暗条件下,装样量在20%-100%时,氨氮、亚硝氮和硝氮去除率分别在48.07%-64.27%、73.51%-86.42%和42.57%-46.34%,但菌体生物量(OD660为0.615-0.903)明显降低。通过响应面优化,当装样量、光照强度和光周期分别为80.0%（溶氧量约为0.32 mg/L）、2 800 lx和24L:0D时,细胞生长和氨氮去除活性达到最佳状态,分别比优化前提高了21.28%和14.11%。在实际应用中,选取72%-89%装样量（溶氧量约为0.26-0.63mg/L）、2240-3460lx光照强度和21L:3D-24L:0D光周期,细胞活性可达95%以上。【结论】80%装样量有助于促进菌体光照生长和除氮;在黑暗有氧和无氧环境下,YL28菌株也具有较好除氮活性,这为不产氧光合细菌在生物反应器中高效去除无机三态氮的应用提供了有价值的参考数据。

论文目录

• 1 材料与方法
•   1.1 材料
•     1.1.1 菌株
•     1.1.2 培养基和菌种制备
•   1.2 除氮体系及处理条件
•   1.3 生物量、无机三态氮和色素含量的测定
•   1.4 响应面优化设计
• 2 结果与分析
•   2.1 装样量对YL28生长、除氮活性和光合色素合成的影响
•   2.2 光周期对YL28生长和除氮特性的影响
•   2.3 基于响应面法的光、氧对细胞除氮活性的影响
•     2.3.1 方差和置信度分析
•     2.3.2 菌体生长和氨氮去除响应面分析及其验证
•     2.3.3 期望分析
• 3 讨论与结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 张晓波,周广静,朱笔通,赵春贵,杨素萍

关键词: 紫细菌,除氮,响应面分析

来源: 微生物学通报 2019年05期

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,农业科技

专业: 生物学,环境科学与资源利用,农业基础科学

单位: 华侨大学生物工程与技术系

基金: 国家海洋公益性行业科研专项(201505026),福建省自然科学基金(2018J01049),华侨大学研究生科研创新能力培育项目~~

分类号: X714;X172

DOI: 10.13344/j.microbiol.china.180954

页码: 997-1007

总页数: 11

文件大小: 2039K

下载量: 163