异养硝化作用酶学研究进展

异养硝化作用酶学研究进展生物技术通报BIOTECHNOLOGYBULLETIN·综述与专论·2008年第5期收稿日期:2008-03-10基金项目:国家高技术研究与发展计划863项目(2006AA10Z413)作者简介:宋琴(1981-),女,硕士研究生,研究方向:环境生物技术;E-mail:song_qin@163.com通讯作者:许雷,研究员,Tel:010-68919695,E-mail:xuleimgd@yahoo.com.cn水体的氮污染不仅可以引起水体富营养化,还可直接影响动物及人体的健康,所以脱氮成了污水处理过程中的一个重要环节。传统生物脱氮包括好氧硝化和缺氧反硝化两个过程,分别由硝化菌和反硝化菌作用完成。一般认为,硝化菌是化能自养型微生物,由于其自身存在着许多难以解决的缺点,限制了其大规模的普及应用。随着近年来异养硝化菌的发现,其在脱氮方面的一些特性引起了人们的关注。许多异养硝化菌也是好氧反硝化菌,这使得同时硝化反硝化得以实现。这为脱氮新方法的研究提供了新的思路。1异养硝化作用的发现异养硝化现象早在19世纪末和20世纪初,就在土壤的硝化过程中被发现[1],但有关这方面的报道一直较少。这主要是因为硝化作用通常是通过测定其氧化产物(硝酸盐和亚硝酸盐)来确定,而异养硝化很少积累这类产物。所以长期以来,人们总认为自然界的硝化过程基本上由自养硝化菌完成的,异养硝化在硝化过程中的重要性不大。在Quastel和Scholefield[2,3]以丙酮酸肟作为选择性培养基,采用连续灌注土柱的方法分离获得具有产生NO2-能力(不经过氨化)的异养菌株以来,异养硝化微生物和异养硝化作用重新引起研究者们的广泛关注。同时,由于异养硝化菌在生物脱氮中特有的优势,自20世纪80年代以来,国内外许多生物科学家先后投入了对它的研究。与自养微生物不同,异养微生物除了可以氧化铵、羟胺和亚硝酸盐以外还可以利用很多有机氮化合物:如肟、氧肟酸及芳香硝基化合物等[4]。从现有的研究来看,异养硝化微生物的硝化途径、机理可能与自养硝化细菌不同,它们可在氧化过程中形成多种无机和有机氮化合物[5,6],包括一些气态氮产物如氧化亚氮等[7]。有些异养硝化菌如粪产碱菌(Alcaligenessp.)可以氧化羟胺生成亚硝酸盐同时在合适的条件下还可以合成完整的反硝化酶系进行反硝化作用[8]。异养硝化、好气反硝化的