低温生物膜中微生物脱氢酶活性分析_韩晓云

收稿日期:2006-03-10基金项目:黑龙江省教育厅资助项目(11511287)作者简介:韩晓云(1970-),女,副教授,博士,主要从事环境微生物学研究.文章编号:1671-2021(2006)05-0817-04低温生物膜中微生物脱氢酶活性分析韩晓云1,2,姜安玺1,贲岳1,姜明2(1.哈尔滨工业大学市政环境工程学院,黑龙江哈尔滨150090;2.黑龙江大学生命科学学院微生物重点实验室,黑龙江哈尔滨150080)摘要:目的对低温生物膜的生物活性进行快速、准确的评价.方法以硫化钠作还原剂,甲苯作提取剂,用氯化三苯基四氮唑(TTC)法测定低温生物膜脱氢酶活性,探讨酶反应过程中温度、pH值、反应时间等因素对生物膜活性的影响.结果生物膜脱氢酶的反应温度范围为2～50℃,其中最适温度为30℃;适宜的pH值范围是7.5～9.0;反应速率随温度的下降而降低,在最适温度下的适宜时间是3h,而4℃时为8h.活细菌数(ABN)的TTC-还原染色试验证明组成生物膜的耐冷细菌都能够还原TTC而变色,但是不同种的微生物脱氢酶活性也不同.结论TTC-脱氢酶活性检测的方法可以准确、快速地反映低温生物膜中的生物活性.在低温4℃下,生物膜仍具有一定的生化活性,比常温下的活性污泥催化温度低约10℃.关键词:低温生物膜;TTC-脱氢酶;耐冷菌;微生物活性中图分类号:X703文献标识码:A低温是造成寒冷地区冬季生活污水生物处理效果差的主要原因[1].应用耐冷细菌固定化膜技术可以有效增加污水处理系统中的微生物活性,提高低温污水处理效率[2].但是常用的生物量检测法并不能及时、准确地反映低温生物膜的活性[3-5].例如,当温度降低时,系统中的中温微生物处于休眠状态,其活性也随之下降,耐冷菌则具有较高的活性,检测到的生物膜量并不能区分微生物的活性状况.低温生物处理系统中微生物活性的高低直接关系到污染物的去除效果,因此,选择合适生物活性评价方法显得尤为重要.脱氢酶能使有机底物的氢原子活化并传递给特定的受氢体,因而,脱氢酶的活性反映了活性微生物量及其对有机物的代谢能力.TTC(2,3,5-氯化三苯基四氮唑)是最早被人们发现的人工受氢体,当微生物细胞内有生物氧化发生时,TTC便会接受氢原子而被还原成三苯基甲(TF),并发生明显的颜色变化[4].本试验应用TTC-脱氢酶活性检测方法对低温生物膜上的活性微生物量及其性质进行系统分析,以便于快速、准确地检测低温处理系统生物活性.1试验装置与方法1.1复合生物反应器反应器试验装置如图1所示.处理量为0.5t/d,两个反应主体,单体体积为66.15L.污水从高位水箱流经平衡水箱后流入活性污泥法处理单元与生物接触氧化法处理单元,同时底部提供曝气,在气水搅拌作用下活性污泥与悬浮固定化耐冷菌生物载体充分与水接触并去除有机物,出水经溢流堰流入二沉池出水.1.2试验用水试验所用生活污水取自哈尔滨工业大学二校区教师家属区青年公寓楼附近的污水检查井,具体水质状况见表1.2006年09月第22卷第5期沈阳建筑大学学报(自然科学版)JournalofShenyangJianzhuUniversity(NaturalScience)Sep.2006Vol.22,No.51.3试验方法1.3.1标准曲线制备TTC-脱氢酶标准曲线的制备按照文献[6]进行.1.水箱2.平衡水位3.进水口4.活性污泥单元5.生物膜单元6.曝气管7.放空管8.填料9.二沉池10.出水口11.阀门12.溢流管图1污水处理试验装置流程表1试验用水水质指标ρ(COD)/(mg·L-1)ρ(BOD5)/(mg·L-1)pHρ(DO)/(mg·L-1)144～37550～3007～8.24～81.3.2生物膜脱氢酶活性的测定取附有生物膜的填料放入50ml离心管,加入25ml无菌水和几粒灭菌的玻璃珠,置于振荡器中(200r/min)振荡15min,得到的混合悬液于离心机上(3000r/min)离心15min后弃上清,再用蒸馏水洗涤3次,最后定容到50ml,即得到生物膜菌悬液.以硫化钠作还原剂,甲苯作提取溶剂,按照文献[7]进行脱氢酶活性分析.1.3.3活细菌数(ABN)TTC-DHA显色试验活细菌数的显色试验参照文献[8].1.3.2制备的生物膜菌悬液,系列稀释后涂布到LB营养平板上,置于生化培养箱中4℃培养48h,当菌落长成后,对平板上的菌落进行计数,并将3%TTC和1%葡萄糖溶液以1∶1混合后均匀涂于平板上,置于暗处显色并观察菌落颜色变化.2结果与讨论2.1低温反应器的运行效果反应器从2004年11月连续运行到2005年4月初,试验装置放置于实验室中,冬季室内没有采暖设施,温度控制在0～10℃.固定化所用的耐冷菌是从活性污泥中分离得到的混合耐冷菌[9].填料选用软性聚胺脂泡沫,固定化载