海洋低温解烃菌的解烃特性及所产乳化剂的理化性能研究

摘要

石油烃对环境产生的污染是目前全球普遍关注的焦点问题，生物修复是治理石油烃污染最为有效的途径之一，该技术具有高效、经济、无二次污染以及应用范围广等优点。因此，石油烃的生物降解研究具有重要的现实意义。
　　 由被石油污染的海底油泥中，通过富集分离培养，选育出两株海洋低温石油污染降解菌T7-2和T7-7。采用多相分类技术，初步鉴定T7-2菌株为红平红球菌属，命名为Rhodococcus erythropolis T7-2，T7-7菌株属极小单胞菌属的一个新种，命名为嗜油极小单胞菌Pusillimonas oleiphila T7-7。对烷烃降解结果显示，T7-2能够降解由C12～C36范围的正烷烃，是目前国内报道的在低温海洋环境下降解范围最广泛的菌株。
　　 对筛选出低温解烃菌的培养和烃降解条件进行了较深入的实验研究，确定了适合菌体生长和底物利用的最佳条件，充分发挥了菌种对石油烃的降解潜力。通过单因素实验确定以工业乙醇为碳源的种子培养基新配方，可使菌浓达1×109CFU/mL，且不会增加污染负荷。
　　 对T7-2菌株所产的乳化剂进行了分离纯化并对其化学组分及理化性质进行了研究。研究结果表明，该生物乳化剂是由糖、脂类和蛋白质三种化学成分组成，其中含糖类物质为55.43％，含脂类物质为31.24％，含蛋白类物质为12.65％。该产乳化剂的单糖组分为甘露糖和鼠李糖；乳化剂的脂类由4种脂肪酸组成，它们分别为十碳脂、十二碳、十六碳及十八碳脂肪酸；乳化剂的蛋白组分是由16种氨基酸组成，其主要氨基酸为极性氨基酸和非极性氨基酸氨。该乳化剂性能稳定，耐受pH、温度、盐度等的范围均较宽，在海洋石油污染的生物修复方面具有很好的应用前景。
　　 采用响应面法优化了T7-2菌株在海水中降解柴油补加营养的条件，得到各响应因素的最优水平，优化后的加富海水培养基成分为：在海水中补加（NH4）2SO42.53g/L、Na2HPO42.75g/L和酵母粉10.19 mg/L。经过对加富海水培养基中营养条件优化后，柴油各组分的降解能力明显提高，降解率达到75.09％，比优化前提高约15％，具备进一步应用研究的潜力。
　　 探讨了T7-2与T7-7菌株对柴油降解的协同作用；结果表明，两株菌的混合培养可加快对柴油的降解过程，加入T7-2产的乳化剂也可明显提高T7-7对柴油的降解率。混合菌培养7天，可使孤岛稀原油几乎完全被降解；对含高胶质沥青质的官69稠油也有较好的降解作用；说明使用混合菌群进行海洋石油污染的生物修复具可行性。

目录

文摘

英文文摘

第一章 前言

第一节 石油污染的概述

1.1.1 海洋石油污染的现状

1.1.2 海洋石油污染的危害

1.1.3 石油的基本性质

第二节 石油污染的生物修复

1.2.1 生物法清除海洋石油污染

1.2.2 生物修复的适用性

1.2.3 环境中常见的烃降解菌

第三节 正烷烃的微生物代谢

1.3.1 微生物获取正烷烃作为碳源或能源的策略

1.3.2 好氧菌的正烷烃降解途径

1.3.3 厌氧微生物的正烷烃代谢

1.3.4 长链烷烃利用微生物在生物技术中的应用

第四节 石油烃类的乳化及生物乳化剂

第五节 微生物、烃类以及它们之间的相互作用

第六节 选题依据和技术路线

1.6.1 立题背景

1.6.2 研究内容

1.6.3 研究技术路线

第二章 解烃菌T7-2培养条件的确定及降解特性研究

第一节 引言

第二节 实验材料

2.2.1 菌株

2.2.2 主要试剂

2.2.3 培养基

2.2.4 仪器设备

第三节 实验方法

2.3.1 培养基及培养条件的优化

2.3.2 菌株对烃的降解实验

2.3.3 菌株对醇类的降解实验

2.3.4 细菌疏水性的测定

第四节 结果与讨论

2.4.1 培养条件的优化

2.4.2 菌株以柴油为唯一碳源的生长代谢

2.4.3 菌株对单烷烃的降解

2.4.4 菌株对不同醇类的降解

2.4.5 菌体表面的疏水性能

2.4.6 不同种类表面活性剂对菌株降解柴油的影响

第五节 小结

第三章 解烃菌T7-2产生的生物乳化剂及其理化性质研究

第一节 引言

第二节 材料与方法

3.2.1 菌株

3.2.2 仪器与设备

3.2.3 培养基及培养条件

3.2.4 乳化活性的测定

3.2.5 乳化剂的分离提取及纯化

3.2.6 乳化剂的定性分析

3.2.7 乳化剂的红外光谱（IR）分析

3.2.8 乳化剂单糖组分的分析

3.2.9 蛋白质组分分析

3.2.10 脂类组分分析

3.2.11 乳化剂理化性质分析

第三节 结果与讨论

3.3.1 T7-2菌株的乳化活性

3.3.2 乳化剂的分离及纯化

3.3.3 乳化剂的定性分析

3.3.4 乳化剂单糖组分的分析

3.3.5 氨基酸组分分析

3.3.6 脂类分析

3.3.7 乳化剂理化性质分析

第四节 小结

第四章 人工海水培养基的优化及T7-2菌株在海水中对柴油的降解作用

第一节 引言

第二节 实验材料

4.2.1 菌种

4.2.2 培养基

4.2.3 试剂和仪器

第三节 实验方法

4.3.1 应用响应面法优化人工海水培养基成分

4.3.2 天然海水中T7-2菌株降解柴油的气相色谱分析

第四节 结果与讨论

4.4.1 人工海水烃降解培养基中补加营养的选择

4.4.2 人工海水中补加营养的条件优化

4.4.3 天然海水中柴油降解实验研究

第五节 小结

第五章 混合菌对石油烃的协同降解作用分析

第一节 引言

第二节 实验材料

5.2.1 菌株

5.2.2 主要试剂

5.2.3 培养基

5.2.4 仪器设备

第三节 实验方法

5.3.1 T7-2菌株种子液的制备

5.3.2 混合菌群各菌株接种量的确定

5.3.3 菌株T7-7对单烷烃的降解实验

5.3.4 菌株T7-7对醇类和有机酸类的利用范围

5.3.5 T7-2与T7-7混合培养物对柴油的降解作用分析

5.3.6 不同种类化学表面活性剂对T7-7降解柴油的影响

5.3.7 T7-2所产的乳化剂对T7-7降解柴油的影响

5.3.8 单菌株T7-2及混合菌群对天然海水中柴油的降解作用

5.3.9 混合菌群降解海水中原油的研究

第四节 结果与讨论

5.4.1 混合菌群降解投加量比例的确定

5.4.2 菌株T7-7对单烷烃的降解实验

5.4.3 菌株T7-7对醇类和有机酸类的降解实验

5.4.4 T7-2与T7-7混合培养物对柴油的降解作用分析

5.4.5 不同种类化学表面活性剂对T7-7降解柴油的影响

5.4.6 不同浓度的T7-2所产的乳化剂对T7-7降解柴油的影响

5.4.7 菌株T7-2及混合菌对天然海水中柴油污染的降解作用

5.4.8 混合菌群对海水中原油的乳化降解作用

第五节 小结

第六章 结论与展望

第一节 结论

第二节 展望

参考文献

致 谢

个人简历