论文部分内容阅读
西玛津诞生于1955年,它具有杀草效果好,价格价廉等优良特点,一度成为世界上最畅销的除草剂之一,但该除草剂在环境介质中降解速度较慢,易在环境及水体中残留进而造成污染,给自然环境及人类健康带来了重大隐患。目前,国内有关生物法降解西玛津的研究较少。因此,本研究采用课题组前期筛选出的两株高效降解菌（S-1和S-3）对西玛津进行生物降解,利用单因素及正交试验设计并通过分光光度法考察两菌株生长的最适条件;液相色谱（HPLC）法测定西玛津的降解率,研究两菌对西玛津的降解能力;液质联用（HPLC-MS）及离子色谱（IC）法分析西玛津的具体降解途径;超声破碎法及渗透休克原理提取并测定两菌各部位降解酶的降解活性,研究其酶学特性,主要研究结果如下:1.菌株S-1和S-3均属普通型细菌,其生长的最适条件为30℃,pH 7.5,盐浓度2.0%,接种量为2%,装液量为50 mL,摇床转速为150 r·min-1,且最终验证试验与正交试验结果相符。2.菌株S-1和S-3降解西玛津的最佳温度为30℃,pH 7.5,S-3降解速率相对S-1较快,培养24 h可将0.2 mg·L-1西玛津降解80%以上,但72 h后降解率均可达99%以上,说明两菌都具有较强的降解能力,且两菌联合降解的效果强于单菌,VS-1与VS-3的最佳配比为1:1。降解体系中添加少量的普通碳源和氮源可使西玛津的降解速率大幅提高,在添加的金属离子中,Cu2+和Cr3+对降解抑制作用明显,而Zn2+和Mg2+则表现出促进效果。3.HPLC-MS检测结果表明,菌株S-1和S-3降解作用使西玛津侧链脱氯转化为羟基西玛津,其分子离子峰为m/z=184.5[M+H]+。IC检测结果表明,两菌降解72 h后培养液中氯离子终浓度分别为1.86 mg·L-1和1.78 mg·L-1,与10.0 mg·L-1西玛津完全脱氯产生的氯离子的量1.76 mg·L-1相差不大,结果进一步证明西玛津最终被降解为羟基西玛津,该代谢过程成功降低了西玛津的毒性,但未能将西玛津完全矿化,并且两菌的代谢过程符合一级动力学模型,降解速率随着西玛津浓度的增大而逐渐减小,说明底物浓度过高不利于降解。4.菌株S-1和S-3起降解作用的酶均为胞内酶,诱导试验证明都是组成酶。保持相同酶量,在30℃,pH 7.5的最佳酶促反应条件下,通过Lineweaver-Burk作图法求得酶促反应的米氏常数Km分别为14.79 mg·L-1和10.27 mg·L-1,最大反应速率Vmax分别为0.0317mg·L·min-1和0.0192 mg·L·min-1,S-3降解酶的Km值更小,说明其与西玛津之间的亲和力更大,降解能力更强。