發(fā)布時間：2020-09-30 00:20

　　 含氮雜環(huán)化合物(Nitrogen Heterocyclic Compounds,NHCs)是含有N原子的一類雜環(huán)化合物,含氮雜環(huán)化合物廣泛存在于自然界中,其中包括醫(yī)用廢水、農(nóng)藥廢水、焦化廢水、石油冶煉和染料廢水等工業(yè)廢水中。NHCs是污染涉及范圍廣、環(huán)境效應(yīng)大的難降解有機物,對環(huán)境以及人類具有較大的威脅。常見的含氮雜環(huán)化合物有吲哚、吡啶、喹啉、異喹啉、吡咯、咪唑及其衍生物等,使用合適的方法去除這類化合物成為人們亟待解決的問題。本文以吲哚為主要研究對象,于實驗室中在好氧條件下篩選出一株對吲哚有降解作用的菌株。通過微生物學(xué)、分子生物學(xué)等方法探討了該菌株降解吲哚的降解性能、生物毒性的變化、代謝產(chǎn)物的途徑以及吲哚降解酶的純化。主要結(jié)果有:1.本研究從焦化廠廢水處理系統(tǒng)中的污泥水樣中,在好氧條件下分離、馴化出一株能有效降解吲哚的菌株L1�；谏砩瘜嶒炓约�16S rRNA基因序列同源性分析,該菌株被鑒定為不動桿菌屬(Acinetobacter pittii),最終命名該菌為Acinetobacter pittii L1不動桿菌。2.本研究探討了菌株L1生物降解吲哚的降解性能。試驗結(jié)果表明,菌株在37°C,pH為7.0以及搖床轉(zhuǎn)速為150 r/min的條件下,降解效果最好。低濃度(100 mg/L)的吲哚在18 h被完全降解,而400 mg/L的吲哚則需要2 d才能被完全降解。不僅如此,菌株L1對于低濃度的喹啉也表現(xiàn)出較為良好的降解效果,而苯酚和吡啶的降解效果不理想。3.本研究探討了體系反應(yīng)時TOC的去除及毒性的變化情況。結(jié)果表明,當(dāng)吲哚被完全降解時,TOC和TC未完全去除,推測其大部分的有機碳轉(zhuǎn)化為CO_2擴散至大氣中,還有小部分則轉(zhuǎn)化為CO32-與溶液中的離子結(jié)合轉(zhuǎn)變成鹽,也可能吲哚被分解后產(chǎn)生小分子的揮發(fā)性產(chǎn)物轉(zhuǎn)移至大氣中。同時,生物毒性實驗結(jié)果表明,吲哚降解過程中大部分的吲哚被緩慢地礦化,部分轉(zhuǎn)化成CO_2和H2O,以氣體形式擴散到環(huán)境中,該現(xiàn)象說明吲哚并沒有被完全代謝成中間產(chǎn)物。此外,實驗顯示中間代謝產(chǎn)物毒性有所增加,隨著降解時間的推進,體系最終的毒性較之初始毒性略有降低。4.通過HPLC-MS/MS的二級質(zhì)譜圖的分析,初步推測出吲哚的生物降解產(chǎn)物分別為靛藍、靛紅以及4-(3羥基-吡咯)-2氧基丁烯酸,這些產(chǎn)物中靛藍是因為羥吲哚的二聚作用產(chǎn)生。靛紅則是吲哚被氧化成吲哚酮后,繼續(xù)被氧化而生成。4-(3羥基-吡咯)-2氧基丁烯酸則是吲哚降解過程中形成雙羥基吲哚后,苯環(huán)被在C4號位被還原,開環(huán)后生成。本實驗根據(jù)生物降解的這幾個中間代謝產(chǎn)物,推測出了吲哚的三條代謝途徑。5.本實驗還研究了純化后吲哚降解酶的特性,定位實驗結(jié)果顯示,降解酶主要為胞內(nèi)蛋白成分。使用DE-52方法對降解酶進行純化,純化后的酶蛋白的比活力為粗酶液的9倍左右,純化效果較為理想。除此之外酶促反應(yīng)的最佳溫度為35°C,最適pH為6.0-7.0。不同金屬離子對該酶產(chǎn)生較大的影響,所以猜測該酶為金屬酶。其中,1.0 mM的Ca~(2+)和Mg~(2+)對于酶促反應(yīng)促進作用,相同濃度的Zn~(2+)則對酶促反應(yīng)表現(xiàn)為較強的抑制作用。
【學(xué)位單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：X172;X592
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 含氮雜環(huán)化物
    1.2 氮雜環(huán)化合物的來源和用途及理化和毒性特征
        1.2.1 含氮雜環(huán)化合物的來源和用途
        1.2.2 氮雜環(huán)化合物的理化和毒性特征
    1.3 含氮雜環(huán)化合物廢水的處理現(xiàn)狀
        1.3.1 物理化學(xué)法處理含氮雜環(huán)化合物廢水的研究現(xiàn)狀
        1.3.2 生物法處理含氮雜環(huán)化合物廢水的研究現(xiàn)狀
    1.4 吲哚的生物降解
        1.4.1 細(xì)菌與真菌對吲哚的降解
        1.4.2 吲哚降解的酶系
        1.4.3 吲哚降解的代謝產(chǎn)物
    1.5 本課題的研究意義
第二章 吲哚降解菌的篩選及鑒定
    2.1 材料
        2.1.1 吲哚
        2.1.2 樣品來源
        2.1.3 主要試劑
        2.1.4 培養(yǎng)基
        2.1.5 主要的儀器及型號
    2.2 實驗方法
        2.2.1 降解菌的篩選
        2.2.2 降解菌的鑒定
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 吲哚降解菌的篩選結(jié)果
        2.3.2 降解菌形態(tài)和生理生化特性
        2.3.3 菌種的初步鑒定結(jié)果
    2.4 本章小結(jié)
第三章 吲哚的降解動力學(xué)、毒性變化和產(chǎn)物機制研究
    3.1 實驗材料
        3.1.1 菌種來源
        3.1.2 主要試劑與實驗儀器
        3.1.3 培養(yǎng)基
        3.1.4 菌懸液的制備
    3.2 實驗方法
        3.2.1 菌株L1降解吲哚過程中TOC變化的測定方法
        3.2.2 高效液相色譜法測定污染物濃度方法
        3.2.3 生物降解吲哚的特性研究方法
        3.2.4 生物降解吲哚的毒性測定方法
        3.2.5 生物降解吲哚的產(chǎn)物測定方法
    3.3 實驗結(jié)果與討論
        3.3.1 外界環(huán)境對菌株L1生物降解NHC的影響因素
        3.3.2 生物降解吲哚過程中的TOC和毒性變化情況
        3.3.3 生物降解吲哚的主產(chǎn)物及其降解路徑
    3.4 本章小結(jié)
第四章 吲哚降解酶的特性
    4.1 實驗材料
        4.1.1 菌種來源
        4.1.2 主要試劑以及實驗儀器
        4.1.3 培養(yǎng)基
    4.2 實驗方法
        4.2.1 降解酶的的制備和定位以及酶活的測量
        4.2.2 吲哚降解酶的分離純化
        4.2.3 蛋白質(zhì)含量的測定
        4.2.4 降解酶的活性與穩(wěn)定性
            4.2.4.1 環(huán)境溫度影響下降解酶的活性與穩(wěn)定性
            4.2.4.2 環(huán)境pH影響下降解酶的活性與穩(wěn)定性
            4.2.4.3 金屬離子影響酶的活性與穩(wěn)定性
    4.3 實驗結(jié)果與分析
        4.3.1 菌株L1吲哚降解酶的的定位
        4.3.2 菌株L1吲哚降解酶分離純化
        4.3.3 降解酶的活性與穩(wěn)定性
            4.3.3.1 環(huán)境溫度影響下降解酶的活性與穩(wěn)定性
            4.3.3.2 環(huán)境pH影響下降解酶的活性與穩(wěn)定性
            4.3.3.3 金屬離子影響下酶的活性與穩(wěn)定性
    4.4 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)
參考文獻
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文
致謝

【參考文獻】

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本文編號：2830473