希瓦氏菌还原水不溶性苏丹红染料的研究

摘要

近年来国内外对微生物还原水溶性偶氮染料的研究比较广泛，然而对于水不溶性偶氮染料的还原研究较少。目前关于水不溶性偶氮染料苏丹红的微生物降解研究仅限于人体肠胃细菌和皮肤细菌，而关于其他微生物还原苏丹红的研究鲜有报道。希瓦氏菌具有还原可溶性偶氮染料和水不溶性物质的能力，但是尚未有人证明希瓦氏菌能够还原苏丹红。另外，虽然有少数细菌被证明具有还原苏丹红的能力，但是需要的反应时间较长，并且能够还原的苏丹红的浓度很低。针对以上问题，本论文对Shewanella oneidensis MR-1还原苏丹红的能力了进行研究，并探索了氧化还原介体物质对S.oneidensis MR-1还原苏丹Ⅰ的影响。
　　S.oneidensis MR-1具有还原苏丹红的能力。在104 h时，分别可以还原66.8％、43.4％、56.0％和33.7％的苏丹Ⅰ-Ⅳ，苏丹Ⅰ的还原产物为苯胺和1-氨基-2-萘酚。在本研究中，乳酸钠是S.oneidensis MR-1还原苏丹Ⅰ的最佳电子供体，乳酸钠的浓度越高，加入的生物量越多，苏丹Ⅰ的还原速率越快。苏丹Ⅰ的比还原速率与其初始浓度符合米氏动力学方程，其(v)max为0.81 mg g cell-1 h-1，Km为18.0 mg l-1。S.oneidensis MR-1还原苏丹Ⅰ的偶氮还原酶活性主要集中在膜上，MR-1的细胞提取液没有还原苏丹Ⅰ的能力。
　　醌类介体能够影响S.oneidensis MR-1还原苏丹Ⅰ的能力。当加入100μmol l-1不同类型的醌时，在22h内分别可以使苏丹Ⅰ的还原率比不加任何醌介体时提高4.3％-54.7％。分别加入10、50和100μmol l-1的蒽醌-2,6-二磺酸盐(AQDS)，在10h时，苏丹Ⅰ的还原率比不加任何醌类介体时苏丹Ⅰ的还原率(26.4％)分别提高42.8％、54.9％和64.0％。当AQDS的浓度小于100μmol l-1时，苏丹Ⅰ的初始还原速率与AQDS的浓度呈线性关系，而当AQDS的浓度超过100μmol l-1时，继续增加AQDS的浓度，苏丹Ⅰ的初始还原速率将趋于平稳。当加入300μmoll-1的AQDS时，苏丹Ⅰ的初始还原速率达到1.52 mg h-1 g cell-1，比不加醌类介体时苏丹Ⅰ的初始还原速率提高了8倍。
　　AQDS介导MR-1还原苏丹Ⅰ的比还原速率和苏丹Ⅰ的初始浓度也符合米氏动力学方程，其(v)max=5.31 mg g cell-1 h-1，Km=60.8 mg l-1，比MR-1直接还原苏丹Ⅰ时有明显提高，说明AQDS介导MR-1还原苏丹Ⅰ能促进苏丹Ⅰ的还原。采用扫描电镜分别对MR-1直接还原苏丹Ⅰ和醌介导MR-1还原苏丹Ⅰ进行了表征，从另一个角度说明加入AQDS后能显著促进MR-1还原苏丹Ⅰ。此外，不同的腐殖质类物质也具有介导MR-1还原苏丹Ⅰ的能力。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 染料

1．1．1 染料的分类

1．1．2 偶氮染料

1．1．3 苏丹红

1．2 希瓦氏菌

1．2．1 希瓦氏菌的种类及来源

1．2．2 希瓦氏菌的用途

1．3 腐殖质类物质

1．3．1 腐殖质的分类

1．3．2 腐殖质的结构及性质

1．3．3 腐殖质与微生物的作用

1．3．4 醌类物质

1．4 课题研究内容及意义

2 Shewanella oneidensis MR-1还原苏丹红

2．1 实验材料

2．1．1 实验菌种

2．1．2 实验药品

2．1．3 溶液的配制

2．1．4 实验仪器

2．2 实验方法

2．2．1 菌种的培养

2．2．2 苏丹红脱色实验

2．2．3 细胞提取液及酶活分析

2．2．4 苏丹Ⅰ还原产物的测定

2．3 分析及计算方法

2．3．1 苏丹Ⅰ、苏丹Ⅱ、苏丹Ⅲ及苏丹Ⅳ的分析测定方法

2．3．2 细胞干重的测定及计算方法

2．3．3 苏丹Ⅰ还原产物的分析测定方法

2．3．4 偶氮还原酶活性的分析测定方法

2．3．5 计算方法

2．4 结果与讨论

2．4．1 苏丹红染料种类对S．oneidensis MR-1还原苏丹红的影响

2．4．2 电子供体对S．oneidensis MR-1还原苏丹Ⅰ的影响

2．4．3 生物量对S．oneialensis MR-1还原苏丹Ⅰ的影响

2．4．4 初始苏丹Ⅰ浓度对S．oneidensis MR-1还原苏丹Ⅰ的影响

2．4．5 醌介导还原对S．oneidensis MR-1还原苏丹Ⅰ的影响

2．4．6 S．oneidensis MR-1还原苏丹Ⅰ的酶活分析

2．4．7 S．oneidensis MR-1还原苏丹Ⅰ的产物分析

2．5 本章小结

3．醌及腐殖质介导Shewanella oneidensis MR-1还原苏丹红偶氮染料

3．1 实验材料

3．1．1 实验菌种

3．1．2 实验药品

3．1．3 溶液的配制

3．1．4 实验仪器

3．2 实验方法

3．2．1 菌种的培养

3．2．2 醌类物质介导S．oneidensis MR-1还原苏丹Ⅰ

3．2．3 腐殖质类物质介导S．oneidensis MR-1还原苏丹Ⅰ

3．2．4 SEM分析

3．3 分析及计算方法

3．4 结果与讨论

3．4．1 醌种类对S．oneidensis MR-1还原苏丹Ⅰ的影响

3．4．2 AQDS的浓度对S．oneidensis MR-1还原苏丹Ⅰ的影响

3．4．3 苏丹Ⅰ浓度对S．oneidensis MR-1介导还原苏丹Ⅰ的影响

3．4．4 腐殖质类物质对S．oneidensis MR-1介导还原苏丹Ⅰ的影响

3．4．5 SEM分析

3．5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士期间发表学术论文情况

致谢