CN114621907A - 微生物降解多环芳烃的促进剂及其应用和微生物降解多环芳烃污染物的方法 - Google Patents
微生物降解多环芳烃的促进剂及其应用和微生物降解多环芳烃污染物的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114621907A CN114621907A CN202210359636.XA CN202210359636A CN114621907A CN 114621907 A CN114621907 A CN 114621907A CN 202210359636 A CN202210359636 A CN 202210359636A CN 114621907 A CN114621907 A CN 114621907A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- polycyclic aromatic
- acid
- aromatic hydrocarbon
- accelerant
- microorganisms
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 125000005575 polycyclic aromatic hydrocarbon group Chemical group 0.000 title claims abstract description 59
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 title claims abstract description 26
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 title claims abstract description 20
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 title claims description 14
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 title claims description 4
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims abstract description 51
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 claims abstract description 26
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 claims abstract description 23
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 claims abstract description 23
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 claims abstract description 8
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 claims abstract description 8
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 78
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 78
- 244000063299 Bacillus subtilis Species 0.000 claims description 40
- 235000014469 Bacillus subtilis Nutrition 0.000 claims description 40
- YNPNZTXNASCQKK-UHFFFAOYSA-N phenanthrene Chemical compound C1=CC=C2C3=CC=CC=C3C=CC2=C1 YNPNZTXNASCQKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 40
- RTBFRGCFXZNCOE-UHFFFAOYSA-N 1-methylsulfonylpiperidin-4-one Chemical compound CS(=O)(=O)N1CCC(=O)CC1 RTBFRGCFXZNCOE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- JFCQEDHGNNZCLN-UHFFFAOYSA-N anhydrous glutaric acid Natural products OC(=O)CCCC(O)=O JFCQEDHGNNZCLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 claims description 26
- QJZYHAIUNVAGQP-UHFFFAOYSA-N 3-nitrobicyclo[2.2.1]hept-5-ene-2,3-dicarboxylic acid Chemical compound C1C2C=CC1C(C(=O)O)C2(C(O)=O)[N+]([O-])=O QJZYHAIUNVAGQP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 239000004021 humic acid Substances 0.000 claims description 23
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 claims description 20
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 claims description 15
- 239000002609 medium Substances 0.000 claims description 15
- 238000011218 seed culture Methods 0.000 claims description 10
- -1 small molecule organic acid Chemical class 0.000 claims description 10
- GVEPBJHOBDJJJI-UHFFFAOYSA-N fluoranthene Chemical compound C1=CC(C2=CC=CC=C22)=C3C2=CC=CC3=C1 GVEPBJHOBDJJJI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims description 9
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 claims description 8
- 229940051841 polyoxyethylene ether Drugs 0.000 claims description 6
- 229920000056 polyoxyethylene ether Polymers 0.000 claims description 6
- BBEAQIROQSPTKN-UHFFFAOYSA-N pyrene Chemical compound C1=CC=C2C=CC3=CC=CC4=CC=C1C2=C43 BBEAQIROQSPTKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 4
- BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N (S)-malic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N 0.000 claims description 3
- 241000193755 Bacillus cereus Species 0.000 claims description 3
- FMMWHPNWAFZXNH-UHFFFAOYSA-N Benz[a]pyrene Chemical compound C1=C2C3=CC=CC=C3C=C(C=C3)C2=C2C3=CC=CC2=C1 FMMWHPNWAFZXNH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 241001134763 Corynebacterium flavescens Species 0.000 claims description 3
- FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N Dextrotartaric acid Chemical compound OC(=O)[C@H](O)[C@@H](O)C(O)=O FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N 0.000 claims description 3
- 241000588697 Enterobacter cloacae Species 0.000 claims description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N Tartaric acid Natural products [H+].[H+].[O-]C(=O)C(O)C(O)C([O-])=O FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N alpha-hydroxysuccinic acid Natural products OC(=O)C(O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 claims description 3
- 159000000007 calcium salts Chemical class 0.000 claims description 3
- 229930182470 glycoside Natural products 0.000 claims description 3
- 150000002505 iron Chemical class 0.000 claims description 3
- 159000000003 magnesium salts Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000001630 malic acid Substances 0.000 claims description 3
- 235000011090 malic acid Nutrition 0.000 claims description 3
- XAEFZNCEHLXOMS-UHFFFAOYSA-M potassium benzoate Chemical compound [K+].[O-]C(=O)C1=CC=CC=C1 XAEFZNCEHLXOMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 235000002906 tartaric acid Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000011975 tartaric acid Substances 0.000 claims description 3
- 239000003623 enhancer Substances 0.000 claims 1
- 230000019522 cellular metabolic process Effects 0.000 abstract description 3
- 238000012136 culture method Methods 0.000 abstract 1
- 238000012258 culturing Methods 0.000 description 19
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 15
- 238000009630 liquid culture Methods 0.000 description 13
- 229910017053 inorganic salt Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 11
- 239000012880 LB liquid culture medium Substances 0.000 description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 9
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000005067 remediation Methods 0.000 description 5
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 4
- 235000010633 broth Nutrition 0.000 description 4
- 229910000402 monopotassium phosphate Inorganic materials 0.000 description 4
- 235000019796 monopotassium phosphate Nutrition 0.000 description 4
- LWIHDJKSTIGBAC-UHFFFAOYSA-K potassium phosphate Substances [K+].[K+].[K+].[O-]P([O-])([O-])=O LWIHDJKSTIGBAC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 4
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 4
- PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 2-(3-bromo-2-fluorophenyl)acetic acid Chemical compound OC(=O)CC1=CC=CC(Br)=C1F PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 239000001888 Peptone Substances 0.000 description 3
- 108010080698 Peptones Proteins 0.000 description 3
- 229940041514 candida albicans extract Drugs 0.000 description 3
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 3
- WRUGWIBCXHJTDG-UHFFFAOYSA-L magnesium sulfate heptahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.O.[Mg+2].[O-]S([O-])(=O)=O WRUGWIBCXHJTDG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 229940061634 magnesium sulfate heptahydrate Drugs 0.000 description 3
- 239000002068 microbial inoculum Substances 0.000 description 3
- 235000019319 peptone Nutrition 0.000 description 3
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 3
- 239000012138 yeast extract Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- ZPWVASYFFYYZEW-UHFFFAOYSA-L dipotassium hydrogen phosphate Chemical compound [K+].[K+].OP([O-])([O-])=O ZPWVASYFFYYZEW-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910000396 dipotassium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000019797 dipotassium phosphate Nutrition 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- 238000002290 gas chromatography-mass spectrometry Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- PJNZPQUBCPKICU-UHFFFAOYSA-N phosphoric acid;potassium Chemical compound [K].OP(O)(O)=O PJNZPQUBCPKICU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GNSKLFRGEWLPPA-UHFFFAOYSA-M potassium dihydrogen phosphate Chemical compound [K+].OP(O)([O-])=O GNSKLFRGEWLPPA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PUKLDDOGISCFCP-JSQCKWNTSA-N 21-Deoxycortisone Chemical compound C1CC2=CC(=O)CC[C@]2(C)[C@@H]2[C@@H]1[C@@H]1CC[C@@](C(=O)C)(O)[C@@]1(C)CC2=O PUKLDDOGISCFCP-JSQCKWNTSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FCYKAQOGGFGCMD-UHFFFAOYSA-N Fulvic acid Natural products O1C2=CC(O)=C(O)C(C(O)=O)=C2C(=O)C2=C1CC(C)(O)OC2 FCYKAQOGGFGCMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 206010028400 Mutagenic effect Diseases 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 125000002723 alicyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 229920006125 amorphous polymer Polymers 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000711 cancerogenic effect Effects 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N carbonic acid Chemical class OC(O)=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 231100000315 carcinogenic Toxicity 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 230000007665 chronic toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000160 chronic toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 239000002509 fulvic acid Substances 0.000 description 1
- 229940095100 fulvic acid Drugs 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- GRVDJDISBSALJP-UHFFFAOYSA-N methyloxidanyl Chemical group [O]C GRVDJDISBSALJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007269 microbial metabolism Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 231100000243 mutagenic effect Toxicity 0.000 description 1
- 230000003505 mutagenic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 125000004151 quinonyl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 231100000378 teratogenic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003390 teratogenic effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
- C12N1/38—Chemical stimulation of growth or activity by addition of chemical compounds which are not essential growth factors; Stimulation of growth by removal of a chemical compound
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
- A62D—CHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
- A62D3/00—Processes for making harmful chemical substances harmless or less harmful, by effecting a chemical change in the substances
- A62D3/02—Processes for making harmful chemical substances harmless or less harmful, by effecting a chemical change in the substances by biological methods, i.e. processes using enzymes or microorganisms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
- C12N1/20—Bacteria; Culture media therefor
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
- A62D—CHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
- A62D2101/00—Harmful chemical substances made harmless, or less harmful, by effecting chemical change
- A62D2101/20—Organic substances
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Virology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Emergency Management (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Abstract
本发明涉及微生物领域，公开了一种微生物降解多环芳烃的促进剂及其应用和微生物降解多环芳烃污染物的方法，该促进剂含有至少两种小分子有机酸。微生物降解多环芳烃污染物的方法包括：将活化的所述微生物接种至含有多环芳烃污染物和促进剂的发酵培养基中进行发酵培养。本发明通过添加含有至少两种小分子有机酸的促进剂的培养方法调节微生物的细胞代谢，提高微生物对多环芳烃污染物的降解效率。
Description
技术领域
本发明涉及微生物领域，具体涉及一种微生物降解多环芳烃的促进剂及其应用和微生物降解多环芳烃污染物的方法。
背景技术
多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs)是一类广泛存在于环境中两个或两个以上苯环稠和而成的芳香族有机化合物，其中大部分都具有慢性毒性和致癌、致畸、致突变作用，而且能够通过食物链在生物体内富集，也会在土壤和沉积物中长期滞留，对人类健康和生态环境具有很大危害。
多环芳烃污染环境常用的人为治理方法有物理修复、化学修复和生物修复等。物理修复大多作为前处理手段，是利用萃取、加热等方法将PAHs 从土壤中分离出来的修复技术，但是该技术修复效果有限；化学修复主要是利用光化学作用中产生的强氧化性离子及化学氧化剂对多环芳烃类物质进行强氧化作用，使其转化为无害的物质，但其费用高，易造成二次污染；生物修复是近几年来快速发展的一种具有极大应用前景的环境修复技术手段，主要通过从污染环境中筛选PAHs高效降解菌株，以一种或多种降解菌株复配成修复菌剂，应用于污染环境中，以实现PAHs的降解，同时不会产生二次污染，对原位的生态环境也具有较好的保护作用，所以生物修复手段治理环境污染问题具有较好的应用前景和极大的潜力。
但是，现有的修复菌剂对PAHs的降解效率仍然不高，亟需提供一种能够促进修复菌剂对PAHs降解效果的方法。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供一种微生物降解多环芳烃的促进剂及其应用和微生物降解多环芳烃污染物的方法，该促进剂含有至少两种小分子有机酸，可以调节微生物的细胞代谢，提高微生物对多环芳烃污染物的降解效率。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种微生物降解多环芳烃的促进剂，该促进剂含有至少两种小分子有机酸。
优选地，所述小分子有机酸选自柠檬酸、草酸、戊二酸、酒石酸和苹果酸。
优选地，所述促进剂含有柠檬酸、草酸和戊二酸。
优选地，所述促进剂中柠檬酸、草酸和戊二酸的摩尔比为1：0.5-1.5： 0.5-1.5。
优选地，所述促进剂还含有表面活性剂。
优选地，所述表面活性剂选自腐殖酸、烷基糖苷、脂肪醇聚氧乙烯醚和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐中的至少一种，更优选为腐殖酸。
优选地，所述表面活性剂与所述小分子有机酸的总量之间的摩尔比为 1：0.5-3。
本发明第二方面提供上述促进剂在微生物降解多环芳烃污染物中的应用。
优选地，所述微生物选自枯草芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、微黄分支杆菌和阴沟肠杆菌中的至少一种，更优选为枯草芽孢杆菌。
优选地，所述多环芳烃污染物选自菲、荧蒽、芘和苯并芘中的至少一种，更优选为菲。
本发明第三方面提供一种微生物降解多环芳烃污染物的方法，包括以下步骤：将活化的所述微生物接种至含有多环芳烃污染物和促进剂的发酵培养基中进行发酵培养；其中，所述促进剂为上述的微生物降解多环芳烃的促进剂。
优选地，所述微生物活化的过程包括：将所述微生物接种到种子培养基中进行种子培养。
优选地，所述种子培养的条件包括：温度为35-40℃，转速为 150-200rpm，pH为7.5-8.5，时间为10-12h。
优选地，所述发酵培养基中含有铵盐0.8-1.2g/L、钾盐1.8-2.2g/L、镁盐 0.1-0.3g/L、钙盐0.01-0.03g/L和铁盐0.4-0.5g/L。
优选地，所述发酵培养的条件包括：温度为35-40℃，转速为 150-200rpm，时间不少于12h。
优选地，相对于1000mL的所述发酵培养基，所述微生物的种子液接种量为10-50mL，所述多环芳烃污染物的含量为0.05-0.25g，所述促进剂的含量为0.9-1.4g。
通过上述技术方案，本发明的有益效果为：本发明提供的促进剂含有至少两种小分子有机酸，将不同小分子有机酸相结合的基础上，应用于微生物降解多环芳烃时，能够有效调节微生物的细胞代谢，促进微生物对多环芳烃的降解效果，进而提高微生物对多环芳烃污染物的降解效率。
本发明提供的促进剂用于微生物降解多环芳烃污染物时，条件温和、低碳环保、成本低、操作方便，对于多环芳烃污染物的降解具有重要的意义。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
图1是实施例1、实施例4、对比例1和对比例2中枯草芽孢杆菌 ZL09-26的生长情况；
图2是实施例1、实施例4、对比例1和对比例2得到的发酵液中剩余菲的含量。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明第一方面提供一种微生物降解多环芳烃的促进剂，该促进剂含有至少两种小分子有机酸。
本发明的发明人，在研发过程中，意外地发现，将至少两种小分子有机酸相结合的基础上，应用于微生物降解多环芳烃时，能够有效调节微生物的细胞代谢，促进微生物对多环芳烃的降解效果，进而提高微生物对多环芳烃污染物的降解效率。
根据本发明，优选地，所述小分子有机酸选自柠檬酸、草酸、戊二酸、酒石酸和苹果酸。
根据本发明，优选地，所述促进剂含有柠檬酸、草酸和戊二酸。上述物质均可以通过商购获得。
根据本发明，优选地，所述促进剂中柠檬酸、草酸和戊二酸的摩尔比为1：0.5-1.5：0.5-1.5。发明人发现，在该优选实施方式下，能够促进微生物活性和代谢，提高对多环芳烃污染物的降解效率。
根据本发明，优选地，所述促进剂还含有表面活性剂。
根据本发明，优选地，所述表面活性剂选自腐殖酸、烷基糖苷、脂肪醇聚氧乙烯醚和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐中的至少一种，更优选为腐殖酸。
本发明中，腐殖酸是一种无定型高分子化合物，是由高分子羟基羧酸组成的复杂混合物胶体，腐殖酸的大分子基本结构是芳环和脂环，环上连有羧基、羟基、羰基、醌基、甲氧基等官能团。
上述物质均可以通过商购获得。
根据本发明，优选地，所述表面活性剂与所述小分子有机酸的总量之间的摩尔比为1：0.5-3。发明人发现，在该优选实施方式下，能够进一步促进微生物活性和代谢，提高对多环芳烃污染物的降解效率。
本发明第二方面提供上述的促进剂在微生物降解多环芳烃污染物中的应用。
根据本发明，微生物可以为本领域内能够降解多环芳烃的任意一种菌株。优选地，所述微生物选自枯草芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、微黄分支杆菌和阴沟肠杆菌中的至少一种，更优选为枯草芽孢杆菌。示例性地，本发明采用枯草芽孢杆菌ZL09-26，该菌株的保藏信息参见公开号为 CN107937321A的中国专利，其保藏编号为GDMCC No：60293。
根据本发明，优选地，所述多环芳烃污染物选自菲、荧蒽、芘和苯并芘中的至少一种，更优选为菲。
本发明第三方面提供一种微生物降解多环芳烃污染物的方法，包括以下步骤：将活化的所述微生物接种至含有多环芳烃污染物和促进剂的发酵培养基中进行发酵培养；其中，所述促进剂为上述的微生物降解多环芳烃的促进剂。
根据本发明，所述微生物活化的过程可以采用本领域内常规的菌株活化方法，包括但不限于固态平板培养、液态培养。优选地，所述微生物活化的过程包括：将所述微生物接种到种子培养基中进行种子培养。
本发明对种子培养的方法没有特别的限制，只要通过该方法可以使所述微生物活化增殖即可，优选地，所述种子培养的条件包括：温度为 35-40℃，具体可以为35℃、36℃、37℃、38℃、39℃、40℃，或者上述两个值之间的任意值；转速为150-200rpm，具体可以为150rpm、160rpm、 170rpm、180rpm、190rpm、200rpm，或者上述两个值之间的任意值；pH为7.5-8.5，具体可以为7.5、8.0、8.5，或者上述两个值之间的任意值；时间为 10-12h，具体可以为10h、11h、12h，或者上述两个值之间的任意值。所述种子培养基可以为本领域常规使用的培养基，例如，可以为LB液体培养基 (0.8-1重量％蛋白胨，0.5-0.8重量％酵母提取物，1-1.5重量％氯化钠)。
本发明中，发酵培养基可以是本领域中常见的培养基，优选情况下，采用无机盐液体培养基。无机盐液体培养基的组分含有铵盐0.8-1.2g/L、钾盐1.8-2.2g/L、镁盐0.1-0.3g/L、钙盐0.01-0.03g/L和铁盐0.4-0.5g/L，具体可以为硝酸铵0.9-1.1g/L、磷酸二氢钾0.4-0.6g/L、磷酸氢二钾1.4-1.6g/L、七水合硫酸镁0.1-0.3g/L、无水氯化钙0.01-0.03g/L和三氯化铁0.4-0.5g/L。发明人发现，在该优选的具体实施方式下，能够提高微生物对多环芳烃污染物的降解效率。
本发明对发酵培养的方法没有特别的限制，只要通过该方法能够使所述微生物大量增殖即可，优选地，所述发酵培养的条件包括：温度为 35-40℃，具体可以为35℃、36℃、37℃、38℃、39℃、40℃，或者上述两个值之间的任意值；转速为150-200rpm，具体可以为150rpm、160rpm、 170rpm、180rpm、190rpm、200rpm，或者上述两个值之间的任意值；时间不少于12h。发明人发现，在该优选的具体实施方式下，能够提高微生物的生长速率，进而提高对多环芳烃污染物的降解效率。
根据本发明，优选地，相对于1000mL的所述发酵培养基，所述微生物的种子液接种量为10-50mL，所述多环芳烃污染物的含量为0.05-0.25g，所述促进剂的含量为0.9-1.4g。发明人发现，在该优选的具体实施方式下，能够提高微生物对多环芳烃污染物的降解效率。
根据本发明一种特别优选的实施方式，微生物降解多环芳烃污染物的方法，包括以下步骤：
(1)将枯草芽孢杆菌ZL09-26按0.5-2体积％的接种量接种于LB液体培养基中，在温度为35-40℃、转速为150-200rpm、pH为7.5-8.5的条件下培养10-12h，得到枯草芽孢杆菌ZL09-26的种子液；
(2)将枯草芽孢杆菌ZL09-26的种子液按1-5体积％的接种量接种于含有50-250mg/L菲和900-1400mg/L促进剂的无机盐液体培养基中，在温度为 35-40℃、转速为150-200rpm的条件下培养至少1d；
其中，促进剂含有柠檬酸、草酸、戊二酸和腐殖酸，柠檬酸、草酸和戊二酸的摩尔比为1：0.5-1.5：0.5-1.5，腐殖酸与柠檬酸、草酸和戊二酸的总量的摩尔比为1：0.5-3；
LB液体培养基成分为：0.8-1重量％蛋白胨，0.5-0.8重量％酵母提取物，1-1.5重量％氯化钠；
无机盐液体培养基成分为：硝酸铵0.9-1.1g/L、磷酸二氢钾0.4-0.6g/L、磷酸氢二钾1.4-1.6g/L、七水合硫酸镁0.1-0.3g/L、无水氯化钙0.01-0.03g/L 和三氯化铁0.4-0.5g/L。
上述特别优选的实施方式中，将含有至少两种小分子有机酸的促进剂用于微生物降解多环芳烃污染物时条件温和、低碳环保、成本低、操作方便，生产成本低。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
以下实施例中，腐殖酸购自上海麦克林公司，型号为H811077(黄腐酸含量≥90％)；如无特殊说明，所用的实验材料均为自常规生化试剂商店购买得到。
以下实施例中，采用的微生物为枯草芽孢杆菌ZL09-26，该菌株的保藏信息参见公开号为CN107937321A的中国专利，其保藏编号为GDMCC No：60293。
LB液体培养基的配方为：10g蛋白胨、5g酵母提取物、10g氯化钠，蒸馏水定容至1L、pH调至7.0。
无机盐液体培养基的配方为：硝酸铵1.0g、磷酸二氢钾0.5g、磷酸氢二钾1.5g、七水合硫酸镁0.2g、无水氯化钙0.02g、三氯化铁0.5g，蒸馏水定容至1L、pH调至8.0。
实施例1
(1)将枯草芽孢杆菌ZL09-26按2体积％的接种量接种于LB液体培养基中，在温度为37℃、转速为180rpm、pH为8.0的条件下培养12h，得到枯草芽孢杆菌ZL09-26的种子液；
(2)将枯草芽孢杆菌ZL09-26的种子液按2体积％的接种量接种于含有200mg/L菲和1135mg/L促进剂的无机盐液体培养基中，在温度为37℃、转速为180rpm的条件下培养3d；
其中，促进剂含有柠檬酸、草酸、戊二酸和腐殖酸，柠檬酸、草酸、戊二酸和腐殖酸的摩尔比为1：1：1：1。
实施例2
(1)将枯草芽孢杆菌ZL09-26按2体积％的接种量接种于LB液体培养基中，在温度为35℃、转速为150rpm、pH为8.0的条件下培养10h，得到枯草芽孢杆菌ZL09-26的种子液；
(2)将枯草芽孢杆菌ZL09-26的种子液按1体积％的接种量接种于含有50mg/L菲和908mg/L促进剂的无机盐液体培养基中，在温度为35℃、转速为150rpm的条件下培养3d；
其中，促进剂含有柠檬酸、草酸、戊二酸和腐殖酸，柠檬酸、草酸、戊二酸和腐殖酸的摩尔比为1：0.5：0.5：1.2。
实施例3
(1)将枯草芽孢杆菌ZL09-26按2体积％的接种量接种于LB液体培养基中，在温度为40℃、转速为200rpm、pH为8.0的条件下培养12h，得到枯草芽孢杆菌ZL09-26的种子液；
(2)将枯草芽孢杆菌ZL09-26的种子液按3体积％的接种量接种于含有250mg/L菲和1362mg/L促进剂的无机盐液体培养基中，在温度为40℃、转速为200rpm的条件下培养3d；
其中，促进剂含有柠檬酸、草酸、戊二酸和腐殖酸，柠檬酸、草酸、戊二酸和腐殖酸的摩尔比为1：1.5：1.5：8。
实施例4
(1)将枯草芽孢杆菌ZL09-26按2体积％的接种量接种于LB液体培养基中，在温度为37℃、转速为180rpm、pH为8.0的条件下培养12h，得到枯草芽孢杆菌ZL09-26的种子液；
(2)将枯草芽孢杆菌ZL09-26的种子液按2体积％的接种量接种于含有200mg/L菲和1135mg/L促进剂的无机盐液体培养基中，在温度为37℃、转速为180rpm的条件下培养3d；
其中，促进剂含有柠檬酸、草酸和戊二酸，柠檬酸、草酸和戊二酸的摩尔比为1：1：1。
实施例5
(1)将枯草芽孢杆菌ZL09-26按0.8体积％的接种量接种于LB液体培养基中，在温度为37℃、转速为180rpm、pH为8.0的条件下培养12h，得到枯草芽孢杆菌ZL09-26的种子液；
(2)将枯草芽孢杆菌ZL09-26的种子液按2％的接种量接种于含有 200mg/L菲和1135mg/L促进剂的无机盐液体培养基中，在温度为37℃、转速为180rpm的条件下培养3d；
其中，促进剂含有柠檬酸、草酸、戊二酸和腐殖酸，柠檬酸、草酸、戊二酸和腐殖酸的摩尔比为1：1：1：8。
实施例6
(1)将枯草芽孢杆菌ZL09-26按2体积％的接种量接种于LB液体培养基中，在温度为37℃、转速为180rpm、pH为8.0的条件下培养12h，得到枯草芽孢杆菌ZL09-26的种子液；
(2)将枯草芽孢杆菌ZL09-26的种子液按2体积％的接种量接种于含有200mg/L菲和227mg/L促进剂的无机盐液体培养基中，在温度为37℃、转速为180rpm的条件下培养3d；
其中，促进剂含有柠檬酸、草酸、戊二酸和腐殖酸，柠檬酸、草酸、戊二酸和腐殖酸的摩尔比为1：1：1：4。
对比例1
(1)将枯草芽孢杆菌ZL09-26按2体积％的接种量接种于LB液体培养基中，在温度为37℃、转速为180rpm、pH为8.0的条件下培养12h，得到枯草芽孢杆菌ZL09-26的种子液；
(2)将枯草芽孢杆菌ZL09-26的种子液按2体积％的接种量接种于含有200mg/L菲的无机盐液体培养基中，在温度为37℃、转速为180rpm的条件下培养3d。
对比例2
(1)将枯草芽孢杆菌ZL09-26按2体积％的接种量接种于LB液体培养基中，在温度为37℃、转速为180rpm、pH为8.0的条件下培养12h，得到枯草芽孢杆菌ZL09-26的种子液；
(2)将枯草芽孢杆菌ZL09-26的种子液按2体积％的接种量接种于含有200mg/L菲和1135mg/L促进剂的无机盐液体培养基中，在温度为37℃、转速为180rpm的条件下培养3d；
其中，促进剂仅含有腐殖酸。
测试例1
使用酶标仪(SpectraMax M3，美国)在600nm吸收波长处测量实施例 1、实施例4、对比例1和对比例2中枯草芽孢杆菌ZL09-26的生长情况。
实施例1、实施例4、对比例1和对比例2得到的发酵液中枯草芽孢杆菌ZL09-26的生长情况如图1所示，由图1可知，相较于对比例1和对比例 2，实施例1中添加了含有柠檬酸、草酸、戊二酸和腐殖酸的促进剂，实施例4中添加了含有柠檬酸、草酸和戊二酸的促进剂，实施例1和实施例4中添加促进剂后均促进了微生物细胞的生长，提高了微生物的活性。
测试例2
分别采集实施例1、实施例4、对比例1和对比例2培养1d、2d、3d得到的发酵液，使用DB-5MS色谱柱(30m×0.25mm×0.25μm)，气相色谱-质谱联用(GC-MS,Trace GC2000 DSQ,Agilent,USA)测定发酵液中剩余菲的含量。将氮气用作载气，柱温初始为80℃，以25℃min-1的速率降至200℃， 10℃min-1时降至300℃，300℃恒温6min。
实施例1、实施例4、对比例1和对比例2得到的发酵液中剩余菲的含量如图2所示，实施例1、实施例4、对比例1和对比例2中枯草芽孢杆菌 ZL09-26对菲的降解效率的结果见表1。
表1
由表1的结果可知，实施例1和实施例4中枯草芽孢杆菌ZL09-26对菲的降解效率优于对比例1和对比例2中枯草芽孢杆菌ZL09-26对菲的降解效率。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种微生物降解多环芳烃的促进剂，其特征在于，该促进剂含有至少两种小分子有机酸。
2.根据权利要求1所述的促进剂，其特征在于，所述小分子有机酸选自柠檬酸、草酸、戊二酸、酒石酸和苹果酸；
优选地，所述促进剂含有柠檬酸、草酸和戊二酸；
优选地，所述促进剂中柠檬酸、草酸和戊二酸的摩尔比为1：0.5-1.5：0.5-1.5。
3.根据权利要求1或2所述的促进剂，其特征在于，所述促进剂还含有表面活性剂；
优选地，所述表面活性剂选自腐殖酸、烷基糖苷、脂肪醇聚氧乙烯醚和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐中的至少一种，更优选为腐殖酸；
优选地，所述表面活性剂与所述小分子有机酸的总量之间的摩尔比为1：0.5-3。
4.权利要求1至3中任意一项所述的促进剂在微生物降解多环芳烃污染物中的应用。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述微生物选自枯草芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、微黄分支杆菌和阴沟肠杆菌中的至少一种，优选为枯草芽孢杆菌；
优选地，所述多环芳烃污染物选自菲、荧蒽、芘和苯并芘中的至少一种，更优选为菲。
6.一种微生物降解多环芳烃污染物的方法，其特征在于，包括以下步骤：将活化的所述微生物接种至含有多环芳烃污染物和促进剂的发酵培养基中进行发酵培养；其中，所述促进剂为权利要求1至3中任意一项所述的促进剂。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述微生物活化的过程包括：将所述微生物接种到种子培养基中进行种子培养；
优选地，所述种子培养的条件包括：温度为35-40℃，转速为150-200rpm，pH为7.5-8.5，时间为10-12h。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述发酵培养基中含有铵盐0.8-1.2g/L、钾盐1.8-2.2g/L、镁盐0.1-0.3g/L、钙盐0.01-0.03g/L和铁盐0.4-0.5g/L。
9.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述发酵培养的条件包括：温度为35-40℃，转速为150-200rpm，时间不少于12h。
10.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，相对于1000mL的所述发酵培养基，所述微生物的种子液接种量为10-50mL，所述多环芳烃污染物的含量为0.05-0.25g，所述促进剂的含量为0.9-1.4g。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2022103486340 | 2022-04-01 | ||
| CN202210348634 | 2022-04-01 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114621907A true CN114621907A (zh) | 2022-06-14 |
Family
ID=81905183
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210359636.XA Pending CN114621907A (zh) | 2022-04-01 | 2022-04-06 | 微生物降解多环芳烃的促进剂及其应用和微生物降解多环芳烃污染物的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114621907A (zh) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107937321A (zh) * | 2018-01-09 | 2018-04-20 | 南京工业大学 | 一种枯草芽孢杆菌及其在多环芳烃污染物菲降解中的应用 |
-
2022
- 2022-04-06 CN CN202210359636.XA patent/CN114621907A/zh active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107937321A (zh) * | 2018-01-09 | 2018-04-20 | 南京工业大学 | 一种枯草芽孢杆菌及其在多环芳烃污染物菲降解中的应用 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| LEI ZHANG ET AL.: "How humic acid and Tween80 improve the phenanthrene biodegradation efficiency: Insight from cellular characteristics and quantitative proteomics", JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS, vol. 421, 21 July 2021 (2021-07-21), pages 3, XP086823758, DOI: 10.1016/j.jhazmat.2021.126685 * |
| LEI ZHANG ET AL.: "Root exuded low-molecular-weight organic acids affected the phenanthrene degrader differently: A multi-omics study", JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS, vol. 414, 31 December 2021 (2021-12-31), pages 2 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhang et al. | Microbial nitrate removal in biologically enhanced treated coal gasification wastewater of low COD to nitrate ratio by coupling biological denitrification with iron and carbon micro-electrolysis | |
| Li et al. | Responses of ammonia-oxidizing microorganisms to biochar and compost amendments of heavy metals-polluted soil | |
| Lo et al. | A comparative investigation on the biosorption of lead by filamentous fungal biomass | |
| Zhang et al. | Microbial PAH-degradation in soil: degradation pathways and contributing factors | |
| Luo et al. | Stimulating short-chain fatty acids production from waste activated sludge by nano zero-valent iron | |
| CN111547969B (zh) | 一种微生物降解油田含油污泥中烃类污染物的方法 | |
| EP3458206B1 (en) | Bioremediation composition with a time release material for removing contaminants including hydrocarbons from contaminated environments and method of in situ remediation using said composition | |
| Song et al. | Enhanced hydrolyzed polyacrylamide removal from water by an aerobic biofilm reactor-ozone reactor-aerobic biofilm reactor hybrid treatment system: Performance, key enzymes and functional microorganisms | |
| Okanya et al. | Screening and characterization of hydrocarbonoclastic bacteria isolated from oil-contaminated soils from auto garages | |
| CN107299066B (zh) | 一种含油污泥的微生物降解液的制备方法以及降解处理方法 | |
| CN111252902A (zh) | 一种处理脱氢醋酸混合废水的工艺方法及应用 | |
| CN110862942B (zh) | 一种寡养单胞菌及其应用 | |
| CN113234618A (zh) | 一种用于处理含油污泥的复合微生物菌剂及使用方法 | |
| Lin et al. | A biosurfactant-producing yeast Rhodotorula sp. CC01 utilizing landfill leachate as nitrogen source and its broad degradation spectra of petroleum hydrocarbons | |
| CN102583781A (zh) | 复合菌剂/固定化细胞微生物法治理聚酯废水的方法 | |
| JP2007215403A (ja) | 微生物を用いた環境汚染物質の分解方法 | |
| CN112620342A (zh) | 一种利用生物表面活性剂增效修复高环多环芳烃污染土壤的方法 | |
| CN114621907A (zh) | 微生物降解多环芳烃的促进剂及其应用和微生物降解多环芳烃污染物的方法 | |
| CN108856248B (zh) | 利用黄色考克氏菌固化胶结含多环芳烃工业有机废物的方法 | |
| CN111778187A (zh) | 一种微生物修复菌剂及其制备方法 | |
| RU2502569C1 (ru) | Способ очистки почвы от углеводородных загрязнений | |
| CN108640257B (zh) | 一种利用柠檬酸盐强化FeS与微生物复合体系去除双酚类化合物的方法 | |
| WO1994023134A1 (en) | Use of bicarbonates in the biodegradation of hydrocarbon contaminants | |
| CN115068875B (zh) | 微生物降解多环芳烃污染物的方法 | |
| Zhang et al. | Synergetic effects of pyrrhotite and biochar on simultaneous removal of nitrate and phosphate in autotrophic denitrification system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |