假单胞菌SH1菌株对苯甲酸类化合物的生物降解_张富国(1)

第32卷第4期南开大学学报(自然科学)Vol.32№41999年12月ActaScientiarumNaturaliumUniversitatisNankaiensisDec.1999假单胞菌SH1菌株对苯甲酸类化合物的生物降解*⒇张富国**王玉香韩宇宁王淑芳蔡宝立(南开大学生命科学学院,天津,300071)摘要假单胞菌(Pseudomonassp.)SH1菌株能以苯甲酸、邻羟基苯甲酸、间羟基苯甲酸、对羟基苯甲酸和苯乙酸为唯一碳源和能源生长.研究了温度、pH、Ca2+、Mg2+、氮源和碳源浓度以及微量元素对SH1菌株生长的影响.在优化培养条件下SH1菌株在48h内对上述5种化合物的降解率分别为95%、95%、95%、93%和87%.讨论了苯甲酸分子中取代基的位置和大小与生物降解性的关系.关键词:假单胞菌;苯甲酸类化合物;生物降解0引言芳香化合物及其衍生物是一类主要的环境污染物,关于这类化合物的生物降解机理和应用研究受到广泛重视[1,2].苯甲酸类化合物是多种芳香化合物生物代谢的中间产物,例如,苯甲酸是甲苯和联苯代谢的中间产物,邻羟基苯甲酸是萘代谢的中间产物.此外,许多苯甲酸类化合物被直接用于食品、塑料、染料和医药工业,使这类化合物在一些工厂的排放废水中达到可观的浓度[3].所以,研究苯甲酸类化合物微生物降解的生物化学和遗传学,有利于阐明芳香化合物的生物降解机制,分离和培育降解谱广和降解性能高的菌株,用于环境污染物的生物治理.我们从工业废水中分离到能高效降解多种苯甲酸类化合物的假单胞菌SH1菌株[4].本文对该菌株的优化培养条件、降解苯甲酸类化合物的性能,以及苯甲酸分子中取代基的位置和大小与生物降解性的关系等进行了研究.1材料与方法1.1菌株、培养基和培养条件本文所用菌株为假单胞菌(Pseudomonassp.)SH1[4],培养基和培养条件见参考文献[4].1.2SH1菌株生长曲线的测定从SH1菌株的培养摇瓶中定时取出1mL培养液,用蒸馏水稀释1～2倍,测定OD600,以时间(h)为横坐标,OD600值为纵坐标作图,即为生长曲线.1.3苯甲酸类化合物的浓度测定绘制5种苯甲酸类化合物的浓度对OD值的标准曲线.测定苯甲酸(BA)、邻羟基苯甲酸(o-HBA)、间羟基苯甲酸(m-HBA)、对羟基苯甲酸(p-HBA)和苯乙酸(PA)的光密度,所用波长分别是226、296、220、230、210nm.在测定培养基中苯甲酸类化合物的浓度时,取0.5mL培养液,用蒸馏水稀释10～100倍,按上述波长测定OD值,利用标准曲线计算化合物的浓度.1.4优化培养条件的筛选以参考文献[4]中的培养基和培养条件为基础,每次确定一个因素为变量(如温度、pH、碳源浓度、氮⒇收稿日期:1998-09-17*国家自然科学基金(39670021)资助项目**天津师范大学教育学院生物系,300020源浓度等),其它因素不变,培养SH1菌株,测定17h培养物的OD600,根据OD值的高低判断培养条件的好坏.2结果2.1SH1菌株的优化培养条件用参考文献[4]中的培养基和培养条件,以2g/L苯甲酸为碳源对SH1菌株进行培养时,17h培养液的OD600值达到最高,所以在以下条件试验中都用17h培养物OD600值的高低来判断培养条件的好坏.用不同温度、pH、氮源(硫酸铵)浓度和碳源(苯甲酸)浓度对SH1菌株进行培养,17h培养液的OD600值见表1.从表1可见,当培养温度为30℃、pH为7.2～8.0、氮源浓度为0.4g/L、碳源浓度为2g/L时,OD600值最高.温度对SH1菌株生长的影响见图1.表1SH1菌株优化培养条件的筛选Table1ScreeningofoptimumalconditionsforthegrowthofstrainSH1温度OD600pHOD600硫酸铵/(g·L-1)OD600苯甲酸/(g·L-1)OD600微量元素OD600temperature(NH4)2SO4benzoatetraceelements25℃1.406.00.030.21.3910.98蒸馏水0.97distilledwater30℃1.806.61.160.41.7121.80自来水1.62runningwater35℃0.787.21.580.61.7231.39微量元素1.64traceelements40℃0.017.61.600.81.7341.38FeSO41.668.01.631.01.7651.378.60.69分别用蒸馏水、自来水、蒸馏水+微量元素[4]和蒸馏水+25mg/LFeSO4配制MM培养基,培养SH1菌株,所得结果见图2.从图2可见,SH1菌株在自来水、蒸馏水+微量元素和蒸馏水+25mg/LFeSO4三种培养基中都能很好地生长,其中以蒸馏水+25m