静态磁场诱导耐盐偶氮染料降解真菌的特性及机理初探

论文摘要

偶氮染料的广泛应用使其成为常见的水污染物,而高浓度无机盐又增加了相关行业废水的生物处理难度。诸多研究显示,磁场可以改变微生物的生长及代谢机制、酶活力以及细胞膜的渗透性等特性,进而有望改善传统生物法的处理效率及稳定性。基于上述分析,本研究拟探究利用静态磁场改善高盐偶氮染料废水生物处理效率的稳定性,尝试从菌群中分离能够经磁场作用而效率得以提升的纯培养菌株,并尝试深入探讨影响机制。首先,研究了静态磁场（SMF）对海泥菌群（MMC）处理高盐偶氮染料过程的影响。结果显示,45.3 mT SMF可以提高其染料脱色、COD去除、急性毒性脱除率、生物量增殖及对高盐环境的耐受性。另通过高通量测序方法分析微生物群落结构,结果显示45.3 mT SMF条件下一些与偶氮染料降解相关的真、细菌菌属相对丰度高于未加SMF时,这可能是使MMC对酸性红B（ARB）降解效率提升的重要原因。接着,从施加了45.3 mT SMF的MMC中分离得到一株高效耐盐降解偶氮染料的酵母SYF-1,通过26S rDNA序列分析比对法鉴定其属于Candida tropicalis。考察了不同参数条件对酵母SYF-1生长细胞降解ARB的影响,结果显示,其最适条件如下:葡萄糖浓度4.0 g/L、（NH4）2SO4浓度0.6 g/L、酵母浸粉浓度0.08 g/L、NaCl浓度不高于30 g/L、转速≥160 r/min、温度30℃、pH=7.0-8.0。说明Candida tropicalis SYF-1是一株好氧耐盐酵母,适应中性及弱碱性环境。此外,酵母SYF-1可能通过还原、单加氧酶氧化、还原/氧化脱氨、氧化脱硫以及开环和TCA循环等一系列降解途径分解矿化ARB,且可显著降低其急性毒性。在对酵母SYF-1基本特性研究的基础上,解析SMF对酵母SYF-1生长、代谢活性及耐盐性的影响。结果显示,施加了一定强度的SMF后酵母SYF-1在脱色效率、生长速率及耐盐性等方面均相比于不施加SMF时有不同程度的提高,以95.0 mT SMF提升效果最明显,但更高强度的SMF反而表现出抑制效果。同时,从95.0 mT SMF对酵母SYF-1关键酶活力及细胞膜成分两方面解析了其可能影响机制。通过扫描电镜（SEM）观察酵母SYF-1细胞,施加95.0 mT SMF后细胞表面出现轻微凹陷,但无明显损伤,施加更高SMF后细胞表面受到破坏。关键酶活力分析结果显示,酵母SYF-1脱色ARB的关键还原酶NADH-DCIP还原酶活性并未受到95.0 mT SMF的显著影响,而能够深度矿化降解中间产物的木质素过氧化物酶（LiP）和漆酶（Lac）活性显著提高,且三者均只在胞内检出。细胞膜成分分析结果显示,施加95.0 mT SMF后高盐条件下酵母SYF-1细胞膜磷脂脂肪酸中不饱和脂肪酸的比例提高了,使细胞膜磷脂脂肪酸组成结构更趋于无外界强渗透压影响环境,维持了其在高盐条件下的高流动性,从而使其能够最大程度维持较高的代谢活性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
•   1.1 偶氮类化合物污染现状及其治理方法
•     1.1.1 含染料废水及偶氮染料的污染现状
•     1.1.2 偶氮染料的生物处理
•   1.2 酵母在水处理过程中的应用
•   1.3 高盐工业废水及其生物处理
•     1.3.1 高盐废水污染
•     1.3.2 利用耐/嗜盐菌处理高盐工业废水
•   1.4 利用磁场提高废水生物处理效率的研究进展
•     1.4.1 磁场对微生物生长及代谢活性的影响
•     1.4.2 磁场对微生物的影响机制研究
•   1.5 本研究的目的及内容
•     1.5.1 本研究的目的
•     1.5.2 本研究的主要内容
•     1.5.3 本研究的技术路线
• 2 SMF对 MMC在高盐条件下生长、降解偶氮染料及耐盐性的影响
•   2.1 实验材料
•     2.1.1 菌群来源
•     2.1.2 试剂
•     2.1.3 实验仪器
•     2.1.4 培养基
•     2.1.5 真菌26SrDNA序列比对及登陆网址
•   2.2 实验方法
•     2.2.1 分析检测方法
•     2.2.2 MMC的驯化与染料脱色实验
•     2.2.3 高通量测序
•     2.2.4 数据结果的统计分析
•   2.3 结果与讨论
•     2.3.1 不同强度SMF对 MMC降解偶氮染料过程的影响
•     2.3.2 最优强度SMF对 MMC耐盐性的影响
•     2.3.3 SMF对微生物群落结构的影响
•   2.4 本章小结
• 3 从MMC中分离、鉴定高效偶氮染料降解真菌及其特性研究
•   3.1 实验材料
•     3.1.1 试剂
•     3.1.2 实验仪器
•     3.1.3 培养基
•   3.2 实验方法
•     3.2.1 耐盐酵母的分离、鉴定
•     3.2.2 菌株的代谢底物多样性考察
•     3.2.3 酵母SYF-1 生长细胞降解脱色偶氮染料及生长条件优化
•     3.2.4 染料及细胞浓度分析方法
•     3.2.5 耐盐酵母SYF-1 对目标染料代谢途径的推测
•     3.2.6 急性毒性分析
•   3.3 结果与讨论
•     3.3.1 高效偶氮染料降解耐盐酵母的菌株分离及鉴定
•     3.3.2 酵母SYF-1 脱色不同偶氮染料
•     3.3.3 不同参数对酵母SYF-1 脱色ARB以及生长的影响
•     3.3.4 酵母SYF-1对ARB可能代谢途径的推测
•     3.3.5 急性毒性评估
•   3.4 本章小结
• 4 SMF对耐盐真菌关键酶活力及细胞膜成分的影响
•   4.1 实验材料
•     4.1.1 试剂
•     4.1.2 实验仪器
•     4.1.3 培养基
•   4.2 实验方法
•     4.2.1 SMF对酵母SYF-1 代谢活性和耐盐性的影响
•     4.2.2 酵母SYF-1 关键酶活性测定方法
•     4.2.3 不同磁场、盐度条件下酵母SYF-1的PLFA分析
•   4.3 结果与讨论
•     4.3.1 SMF对酵母SYF-1 脱色ARB、生长和细胞表面形态的影响
•     4.3.2 最佳SMF对酵母SYF-1 耐盐性的影响
•     4.3.3 最佳SMF对酵母SYF-1 的关键酶活力和细胞膜膜组成的影响
•   4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A 实验所用偶氮染料
• 附录B 酵母SYF-1 的鉴定结果
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 邵一钒

导师: 谭靓

关键词: 偶氮染料,高盐废水,静态磁场,耐盐酵母,机理初探

来源: 辽宁师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,环境科学与资源利用,环境科学与资源利用

单位: 辽宁师范大学

基金: 国家自然科学基合项目：耐盐复合菌系-SMFMBR处理印染废水及其机制研究,(项目编号:51878324)

分类号: X703;X172

总页数: 74

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