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关键词：
垃圾渗滤液,污染场地,生物降解,微生物活性
发表时间：
2012-08-08 11:26:23
摘要: 外加醌类化合物作介体, 利用细菌胞内的醌还原酶考察基因工程菌Escherichia coli YB 对偶氮染料的脱色能力, 以及甲基氢醌预处理对E . coli JM109 和厌氧污泥脱色的影响. 结果表明, 介体2- 羟基- 1, 4- 萘醌( lawsone, LQ) 的存在对胞内过量表达醌还原酶AZR 的E. coli YB 的脱色能力有显著的促进作用, 01 2 mmol#L- 1 LQ 存在下, 苋菜红( 1 mmol#L- 1 ) 在2 h 内可脱色75%.LQ 存在时E. coli YB 对高浓度的染料也有脱色效果, 8 h 可使苋菜红( 5 mmol#L- 1 ) 脱色50%左右. 与LQ 相比, 甲萘醌作为介体对脱色的促进效果较差, 215 mmol#L- 1 甲萘醌存在下脱色70%需12 h. LQ 存在时E. coli YB 对苋菜红的重复脱色能力稳定,12 h 内能完成4 次重复脱色. LQ 的存在对于结构较复杂的2 种偶氮染料酸性大红GR 和活性艳红K- 2BP 的脱色也有促进作用, 在最适LQ 浓度下, 分别在9 h 和30 h 脱色70%. 甲基氢醌预处理对E. coli JM109 和厌氧污泥的脱色能力都有促进作用.预处理后在LQ 存在下, E . coli JM109 在5 h 可脱色苋菜红( 1 mmol#L- 1) 80%左右, 而污泥可在11 h 脱色75%以上.
染料废水是较难处理的工业废水之一[ 1,2], 而偶氮染料是使用最广泛的一类染料, 占到染料使用总量的60%~ 70% [3] . 偶氮染料生物降解的第一步也是最关键的一步是由偶氮还原酶催化完成的偶氮键的断裂, 生成相应的芳香胺. 近年来, 人们考察了多种不同来源的偶氮还原酶, 并利用这些偶氮还原酶基因构建了基因工程菌[ 4~ 12] . 但研究表明, 这些胞内过量表达了偶氮还原酶的基因工程菌并没有明显表现出较野生菌更强的脱色能力. Bl™mel 等[ 4] 比较了Xenophilus azovorans KF46F 及携带有其偶氮还原酶基因azoB 的重组大肠杆菌的细胞提取物的偶氮还原酶活性, 发现后者的偶氮还原酶活性是前者的50倍; 但重组大肠杆菌在完整细胞水平上却未检测到偶氮还原活性. 同样, 携带有偶氮还原酶基因f re 的重组Sphingomonas sp. strain BN6 的细胞提取物的偶氮还原酶活性较野生菌提高了30 倍, 而其完整细胞对偶氮染料苋菜红和媒染黄3 的还原速率却只比野生菌提高了约3 倍[12] . Liu 等[ 13] 的研究也表明, 胞内过量表达了偶氮还原酶AZR 的重组Escherichia coliYB 的细胞提取物的偶氮还原酶活性是野生光合细菌Rhodobacter sphaeroides AS111737 的10 倍左右, 但
其完整细胞却没有表现出更强的脱色能力. 由于偶氮染料通常分子结构复杂, 含有高极性的取代基, 其还原受到细胞膜通透性的限制[ 3] , 使得胞内过量表达的偶氮还原酶在细菌脱色偶氮染料过程中难以发挥作用.
近年来, 有许多厌氧条件下细菌利用氧化还原介体如黄素类化合物FAD、FMN 和核黄素, 及醌类化合物蒽醌-2-磺酸(AQS) 、蒽醌-2, 6-二磺酸( AQDS)和2-羟基-1, 4-萘醌降解偶氮染料的报道[ 14~ 19] . 醌类化合物作为介体促进偶氮染料脱色依赖于细菌细胞膜上或细胞质内的醌还原酶, 在醌还原酶的作用下,醌类化合物被还原为相应的氢醌, 氢醌再通过纯化学的作用将偶氮染料还原使其脱色[20~ 22] . 此外, 近来有报道认为与E . coli 偶氮P醌还原酶AzoR 具有30% 一致性的Bacillus subtilis 偶氮还原酶AzoR1 和AzoR2 的表达受到甲基氢醌等亲电化合物的诱导[ 23, 24] .
此前研究发现偶氮还原酶AZR 具有醌还原酶活性, 2-羟基-1, 4-萘醌等醌类化合物为其更适合的
底物[ 25] . 本实验利用AZR 的醌还原酶活性, 选用醌类化合物作为氧化还原介体, 研究了基因工程菌E . coli YB 对偶氮染料的脱色, 得到了目前已报道最快的细菌比脱色速率. 此外, 本研究还考察了甲基氢醌预处理对E . coli JM109 和厌氧污泥脱色偶氮染料的影响. 研究结果对于偶氮染料废水的污染整治有着非常重要的理论意义.
其完整细胞却没有表现出更强的脱色能力. 由于偶氮染料通常分子结构复杂, 含有高极性的取代基, 其还原受到细胞膜通透性的限制[ 3] , 使得胞内过量表达的偶氮还原酶在细菌脱色偶氮染料过程中难以发挥作用.
近年来, 有许多厌氧条件下细菌利用氧化还原介体如黄素类化合物FAD、FMN 和核黄素, 及醌类化合物蒽醌-2-磺酸(AQS) 、蒽醌-2, 6-二磺酸( AQDS)和2-羟基-1, 4-萘醌降解偶氮染料的报道[ 14~ 19] . 醌类化合物作为介体促进偶氮染料脱色依赖于细菌细胞膜上或细胞质内的醌还原酶, 在醌还原酶的作用下,醌类化合物被还原为相应的氢醌, 氢醌再通过纯化学的作用将偶氮染料还原使其脱色[20~ 22] . 此外, 近来有报道认为与E . coli 偶氮P醌还原酶AzoR 具有30% 一致性的Bacillus subtilis 偶氮还原酶AzoR1 和AzoR2 的表达受到甲基氢醌等亲电化合物的诱导[ 23, 24] .
此前研究发现偶氮还原酶AZR 具有醌还原酶活性, 2-羟基-1, 4-萘醌等醌类化合物为其更适合的
底物[ 25] . 本实验利用AZR 的醌还原酶活性, 选用醌类化合物作为氧化还原介体, 研究了基因工程菌E . coli YB 对偶氮染料的脱色, 得到了目前已报道最快的细菌比脱色速率. 此外, 本研究还考察了甲基氢醌预处理对E . coli JM109 和厌氧污泥脱色偶氮染料的影响. 研究结果对于偶氮染料废水的污染整治有着非常重要的理论意义.
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