一株红球菌属细菌LV4在高盐条件下的吡啶降解特性

摘要

由微生物介导的吡啶降解技术是解决高盐吡啶环境污染的经济有效方法之一，开发具有吡啶降解性能且能够耐受高盐分的微生物是该类研究的重要前提。本研究从山西太原钢铁公司焦化废水处理厂活性污泥中分离培养了一株耐盐吡啶降解菌，通过菌落形态和16S rDNA基因系统发育分析，鉴定其为红球菌属（Rhodococcus sp.）的细菌。耐盐性实验结果表明，菌株LV4能够在0%–6%盐度范围内生长，并完全降解初始浓度为500 mg/L的吡啶；但当盐度高于4%时，菌株LV4因其生长变缓而导致吡啶完全降解时间明显延长。扫描电镜结果显示，高盐环境会使菌株LV4的菌体细胞分裂变慢，诱导细胞表面分泌更多的颗粒状胞外聚合物（extracellular polymeric substance, EPS）。当盐度不高于4%时菌株LV4主要依靠EPS中蛋白含量的增加来响应高盐环境的冲击。单因素实验优化发现，菌株LV4在盐度为4%的高盐环境中降解吡啶的最佳条件为温度30℃、pH 7.0、转速为120 r/min （DO 10.30 mg/L）。最优条件下菌株LV4对于初始浓度为500 mg/L的吡啶，在经过12 h的适应期后，能以（29.10±0.18）mg/（L·h）的最大速率将吡啶完全降解，总有机碳（total organic carbon, TOC）去除率最高可达88.36%，表明菌株LV4对吡啶的矿化效果较好。利用液质联用仪检测到11种吡啶代谢中间产物，推测菌株LV4主要通过环羟基化和环加氢还原2种代谢路径将吡啶完全降解。菌株LV4在高盐环境对吡啶的快速降解，意味着其在高盐吡啶环境污染治理上具有实际应用的潜力。