一株偶氮染料活性黑5降解菌的筛选、鉴定与其脱色条件及机理研究

摘要

近年来，随着染料生产和纺织印染行业的高速发展，染料的制备和使用也得到了快速发展。然而，其产生的大量废水己成为当今最难处理的废水之一。印染废水会造成自然水体污染、水生动植物死亡、生态失衡，直接或间接对人体造成危害。因此，染料脱色和降解成为处理废水的重要研究课题。目前，国内外大多都采用物理法和化学法处理染料废水，不仅成本过高，而且处理不完全会对环境造成二次污染问题，然而生物法处理染料废水成本低、效率高、产泥少且对环境友好，因此成为染料废水处理技术研究的热点。
　　偶氮染料是染料废水中最主要的污染物，目前对偶氮染料脱色和降解的研究主要集中在细菌、丝状真菌、酵母、藻类、混合菌。染料废水微生物脱色的机理主要是依靠吸附作用、酶降解作用或二者结合完成，还原酶和氧化酶都会参与到微生物降解的过程中。微生物处理染料废水最终的目的是脱色并解毒偶氮染料及其降解产物。因此从土壤中筛选出和研究对染料具有高效脱色能力的菌株就显得十分必要，从而对实际工程应用中染料废水大规模生物处理的意义深远。
　　故本文运用分子生物学、微生物学以及生物化学等技术手段，得到一株对偶氮染料活性黑5高效脱色效果的真菌菌株，并对其降解偶氮染料的条件和机理进行研究。主要结果如下:
　　(1)从长期被偶氮染料废水污染的土壤中分离得到一株对染料活性黑5具有高效脱色效果的真菌菌株，经鉴定为白地霉（Geotrichum candidum），命名为NAU-16。它的菌落密集，菌面扁平，呈短绒状、奶白色、不透明状态，具有真菌丝，有横隔，边缘呈放射状生长，易挑起。
　　(2)脱色实验条件优化的实验表明，在pH=4或10，盐度为1％，装液量是70 mL时，菌株NAU-16对活性黑5脱色效果最佳，24h后的脱色率可达到96.8％。并且该菌株对活性黑5的最大耐受浓度能够达到5000mg/L，对不同的偶氮染料如甲基橙、甲基红、酸性橙7等都具有一定的脱色效果，具有一定的广谱性。
　　(3)经过不同的检测及分析手段，FTIR以及LC-MS等，得到了菌株NAU-16降解活性黑5的基本路径和产生的4种降解产物。在降解过程中，偶氮还原酶、漆酶、木质素过氧化物酶等酶对偶氮染料活性黑5降解起到了关键作用。此外，降解后的活性黑5染料废水生物毒性小于降解前的废水，为实际的农业灌溉提供了基础的实验依据。
　　研究结果表明菌株白地霉NAU-16是一株在染料降解方面具有巨大应用价值和处理潜力的真菌菌株，本研究为更好更有效地将白地霉菌应用于实际环境生物技术和生物修复领域奠定了良好的工作基础。

目录

声明

摘要

第一章 偶氮染料生物处理的研究进展

1 染料废水现状分析

2 偶氮染料的简介

3 偶氮染料废水处理方法

3．1 物理法

3．2 化学法

3．3 生物法

4．1 偶氮染料生物脱色机理

4．2 真菌对偶氮染料的脱色作用

4．3 细菌对偶氮染料的脱色作用

4．4 藻类对偶氮染料的脱色作用

5 本课题研究意义及内容

5．1 研究意义

5．2 研究内容

第二章 活性黑5脱色菌的筛选、分离及鉴定

1 引言

2 材料与方法

2．1 实验主要材料和试剂

2．2 土壤来源

2．3 偶氮染料

2．4 培养基

2．5 实验仪器及设备

2．6 实验方法

3．1 活性黑5脱色菌的筛选

3．2 脱色菌的形态学鉴定

3．3 分子生物学鉴定结果及系统发育分析

3．4 菌株NAU-16的生长曲线

4 本章小结

第三章 活性黑5脱色菌的脱色条件研究

1 引言

2．1 实验试剂

2．2 菌种及培养基

2．3 实验方法

3 结果与讨论

3．1 培养方式对菌株脱色活性黑5的影响

3．2 pH对菌株脱色活性黑5的影响

3．3 盐度对菌株脱色活性黑5的影响

3．4 装液量对菌株脱色活性黑5的影响

3．5 染料浓度对菌株脱色活性黑5的影响

3．6 菌株对不同偶氮染料的脱色研究

4 本章小结

第四章 活性黑5降解产物及降解途径研究

1 引言

2．1 实验试剂

2．2 菌种及培养基

2．3 实验仪器及设备

2．4 实验方法

3 结果与讨论

3．1 紫外可见光谱分析

3．2 红外光谱分析

3．3 液相-质谱联用分析

3．4 活性黑5降解酶测定

3．5 活性黑5降解前后植物毒理学分析

4 本章小结

全文结论

参考文献

致谢