产表面活性剂菌株的筛选鉴定及对石油烃降解性能研究

摘要

随着全球经济快速发展，石油在很多领域被广泛使用，并成为重要的能源之一，然而石油烃的广泛使用会对自然环境及人类造成严重的危害，因此治理石油造成的环境污染势在必行。石油污染修复方法包括物理修复、化学修复和生物修复。其中微生物修复以其低毒、不会对环境造成二次污染等优点而备受关注。微生物是组成生态系统的重要成员，在污染物去除中发挥着重要作用，是生物修复中的主力，然而在石油污染修复过程中，石油烃的疏水性会限制微生物对石油的降解。但一些微生物的细胞代谢物即生物表面活性剂，它是微生物在一定条件下代谢分泌产生的具有一定表面活性，集亲水基和疏水基结构于一分子的两亲性化合物，可以促进油的乳化，提高油的分散程度，增大菌株和油珠的接触机会，促进对石油烃的吸收和降解。
　　本文从长期受油污的土壤中分离得到了7株产表面活性剂石油降解菌株，将其编号为菌1、菌2、菌3、菌4、菌5、菌6和菌7。经形态观察，Biolog鉴定和16SrDNA基因序列分析可知菌1和菌2都为革兰氏阴性菌粘质沙雷氏菌Serratia marcescens，菌3为革兰氏阴性菌居植物柔武氏菌Raoultella planticola，菌4，菌6和菌7都为革兰氏阴性菌克雷伯氏菌Klebsiella variicola，菌5为革兰氏阳性菌蜡状芽孢杆菌Bacillus cereus。其中菌3、菌4和菌5能使发酵液的表面张力分别从36.10mN/m降低为20.20mN/m，20.74mN/m，21.78mN/m，表明这些菌产生的表面活性剂能具有较强的乳化原油的能力，展现了较大的应用潜力。
　　论文还研究了筛选得到7株菌株的生长与表面活性剂物质分泌状况的关系。研究结果表明，随着时间增加，7株菌株的OD值随之增大，表面张力呈现下降趋势;对7株菌株产物进行提取和薄层层析，离子型分析和红外光谱分析，初步判断其产物均为糖脂类物质，进一步分析发现其都为阴离子型;通过pH，初始油质量浓度，接种量和盐度四个单因素的变化研究菌1粘质沙雷氏菌，菌3居植物柔武士菌，菌5蜡状芽孢杆菌和菌6克雷伯氏菌对石油类物质降解能力，发现菌3居植物柔武氏菌和菌5蜡状芽孢杆菌降解性能较好;通过响应曲面法优化菌5蜡状芽孢杆菌的降解条件，得出其最佳降解条件pH为5.02，油质量浓度为3g/L，接种量为1199.98μL，盐度为0.5g/L。在此条件下，菌株对石油的降解率为66.94％。
　　此外，论文还对菌3居植物柔武士菌降解石油烃类物质机理做了初步探讨，通过测定居植物柔武士菌在降解石油类物质过程中表面张力和降解率的关系，并选取正烷烃中正十六烷，环烷烃中环己烷，芳香烃中萘为代表物质观察居植物柔武士菌对其降解效果。结果表明在72h时菌株代谢稳定，大量产生表面活性剂物质促进石油类物质的降解;居植物柔武士菌对正烷烃和芳香烃有一定的降解能力，而对环烷烃降解能力较差。

目录

摘要

1 绪论

1．1 石油污染的危害

1．1．1 石油的组成

1．1．2 石油污染物的危害

1．2 石油污染的微生物修复研究现状

1．3 微生物修复石油污染的机理

1．3．1 石油类污染物进入微生物的途径

1．3．2 微生物降解石油类物质机理分析

1．4 影响微生物修复石油污染环境的因素

1．4．1 温度

1．4．2 氧气

1．4．3 石油烃的物理状态和浓度

1．4．4 盐度

1．4．5 pH

1．4．6 微生物自身因素

1．4．7 表面活性剂

1．4．8 营养物质

1．5 微生物产生的表面活性剂

1．5．1 微生物产生表面活性剂概况

1．5．2 微生物所产表面活性剂研究现状

1．6 本课题研究意义及主要研究内容

2 产表面活性剂石油烃降解菌株的分离筛选与鉴定

2．1 材料与方法

2．1．1 样品来源

2．1．2 仪器设备

2．1．3 实验试剂

2．1．4 主要培养基

2．1．5 产表面活性剂菌株的筛选与分离

2．1．6 菌株分析与鉴定

2．1．7 同源性分析及系统发育树的构建

2．2 结果与讨论

2．2．1 产表面活性剂菌株的富集分离和筛选

2．2．2 菌株的形态特征观察

2．2．3 菌株的Biolog鉴定结果

2．2．4 菌株的16S rDNA序列分析

2．3 小结

3 产表面活性剂菌株产物性质与降解石油烃类物质性能研究

3．1 材料与方法

3．1．1 菌种来源

3．1．2 仪器设备

3．1．3 实验试剂

3．1．4 主要培养基

3．1．5 菌株产物性质分析与研究方法

3．1．6 菌株降解石油类物质性能研究方法

3．2 结果与讨论

3．2．1 菌株产物性质研究结果分析

3．2．2 菌株降解性能结果分析

3．3 小结

4 产表面活性剂菌株降解石油烃类物质机理分析与研究

4．1 材料与方法

4．1．1 菌种来源

4．1．2 仪器设备

4．1．3 实验试剂

4．1．4 主要培养基

4．1．5 菌株能够利用的石油烃组分类型的实验方法

4．1．6 菌株产表面活性剂能力与菌株降解能力的关系

4．2 结果与分析

4．2．1 菌株能够利用的石油烃组分类型结果

4．2．2 菌株降解石油烃物质过程中表面张力变化趋势

4．3 小结

5 结论与展望

5．1 结论与创新点

5．1．1 结论

5．1．2 创新点

5．2 展望

致谢

参考文献

附录

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