濁點(diǎn)系統(tǒng)中萃取微生物降解疏水性有機(jī)物的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種濁點(diǎn)系統(tǒng)中萃取微生物降解疏水性有機(jī)物的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]疏水性有機(jī)物的微生物降解經(jīng)常受到底物溶解度小、生物利用度低和微生物生長(zhǎng)環(huán)境不佳等的制約。針對(duì)這種情況，兩相分配系統(tǒng)可用來(lái)增強(qiáng)微生物降解過(guò)程中有機(jī)物的生物利用度，現(xiàn)有技術(shù)主要包括水-有機(jī)溶劑組成的“液-液兩相分配系統(tǒng)”和水-高分子聚合物組成的“液-固兩相分配系統(tǒng)”。
[0003]濁點(diǎn)系統(tǒng)是一種由非離子表面活性劑水溶液組成的兩相分配體系，分為疏水性的凝聚層相和親水性的水相兩個(gè)部分。濁點(diǎn)系統(tǒng)在微生物轉(zhuǎn)化疏水性化合物中的應(yīng)用已有很多報(bào)道。例如，中國(guó)專利03142114.8公開(kāi)了濁點(diǎn)系統(tǒng)在生物轉(zhuǎn)化中的應(yīng)用，中國(guó)專利200710046918.X公開(kāi)了濁點(diǎn)系統(tǒng)中微生物轉(zhuǎn)化合成L-苯基乙酰基甲醇的方法。
[0004]雖然濁點(diǎn)系統(tǒng)已有生物轉(zhuǎn)化方面的應(yīng)用，然而濁點(diǎn)系統(tǒng)作為一種新型兩相分配系統(tǒng)，在疏水性有機(jī)物的微生物降解和污染物的生物利用度方面還未見(jiàn)報(bào)道。
[0005]雙環(huán)芳烴和多環(huán)芳烴是常見(jiàn)的環(huán)境疏水性有機(jī)污染物，大部分具有致癌性，危害巨大。菲，作為一種典型的多環(huán)芳烴，對(duì)動(dòng)物有致癌作用，對(duì)皮膚有刺激作用和致敏作用。因此，研發(fā)現(xiàn)代的生物降解技術(shù)用于疏水性有機(jī)污染物的治理具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種濁點(diǎn)系統(tǒng)中萃取微生物降解疏水性有機(jī)物的方法，實(shí)現(xiàn)了濁點(diǎn)系統(tǒng)在疏水性有機(jī)污染物降解方面的應(yīng)用，不會(huì)對(duì)微生物的存活與降解活力造成負(fù)面影響，同時(shí)改善了疏水性有機(jī)物的生物利用度，有利于環(huán)境污染的治理。
[0007]本發(fā)明提供一種濁點(diǎn)系統(tǒng)中萃取微生物降解疏水性有機(jī)物的方法，包括如下步驟:
A)采用非離子表面活性劑在低于微生物降解疏水性有機(jī)物的溫度下形成濁點(diǎn)系統(tǒng)；
B)所述濁點(diǎn)系統(tǒng)作為微生物降解疏水性有機(jī)物的介質(zhì)，將環(huán)境中的疏水性有機(jī)物萃取增溶到降解培養(yǎng)基中，實(shí)現(xiàn)疏水性有機(jī)物的降解。
[0008]采用上述技術(shù)方案，通過(guò)形成濁點(diǎn)系統(tǒng)，并將該濁點(diǎn)系統(tǒng)作為微生物降解疏水性有機(jī)物的介質(zhì)，隨著環(huán)境中的疏水性有機(jī)物萃取增溶到降解培養(yǎng)基中，疏水性有機(jī)物被作為微生物的營(yíng)養(yǎng)和能量利用掉，從而實(shí)現(xiàn)了疏水性有機(jī)物的降解和污染治理的目的。本發(fā)明中，采用濁點(diǎn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)微生物降解疏水性有機(jī)物的關(guān)鍵在于提高有機(jī)物生物利用度的同時(shí)維持微生物的降解活力。
[0009]優(yōu)選地，所述疏水性有機(jī)物選自多環(huán)芳烴和鹵代多環(huán)芳烴中的一種或多種。多環(huán)芳烴指2-4環(huán)的芳烴。
[0010]更優(yōu)選地，所述疏水性有機(jī)物為菲。
[0011]特別優(yōu)選地，所述低于微生物降解有機(jī)物的溫度為30-37°C。
[0012]優(yōu)選地，所述非離子表面活性劑選自聚氧乙烯醇類、辛基酚聚氧乙烯類和聚氧乙烯類表面活性劑中的一種或多種。
[0013]更優(yōu)選地，所述非離子表面活性劑選自聚乙二醇辛基苯基醚(Triton X-100、Triton X-114和Triton X-45)、聚氧乙稀月桂醚(Bri j30和Bri j35)和異構(gòu)醇聚氧乙稀醚(Tergitol TMN-3 和 Tergitol TMN-6)的一種或多種。異構(gòu)醇聚氧乙稀釀(Tergitol TMN-3和Tergitol TMN-6)購(gòu)自美國(guó)陶氏化學(xué)公司。
[0014]特別優(yōu)選地，所述非離子表面活性劑選自聚氧乙烯月桂醚Brij30和異構(gòu)醇聚氧乙烯醚Tergitol TMN-3以(4-6): 5重量比組成的混合物。
[0015]優(yōu)選地，所述非離子表面活性劑的濃度為5_120g/L降解培養(yǎng)基。
[0016]優(yōu)選地，所述微生物為鞘氨醇單胞菌(Sphingomonas polyaromaticivorans)。
[0017]優(yōu)選地，所述降解培養(yǎng)基選自MSM培養(yǎng)基。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)勢(shì):本發(fā)明通過(guò)形成濁點(diǎn)系統(tǒng)提高了疏水性有機(jī)物的生物利用度，實(shí)現(xiàn)了濁點(diǎn)系統(tǒng)在疏水性有機(jī)污染物降解方面的應(yīng)用，有利于環(huán)境污染的治理。濁點(diǎn)系統(tǒng)將難溶于水的疏水性有機(jī)物萃取到凝聚層相，形成溶解的有機(jī)物，由于凝聚層相中的有機(jī)物濃度比水相中有機(jī)物濃度更高，根據(jù)兩相平衡原理，有機(jī)物從凝聚層相擴(kuò)散傳質(zhì)到水相，直至平衡。一方面，微生物所處水環(huán)境中的有機(jī)物底物濃度明顯升高，將顯著提高其生物降解效率；另一方面，隨著水環(huán)境中有機(jī)物被微生物降解，濁點(diǎn)系統(tǒng)凝聚層相中的有機(jī)物進(jìn)一步擴(kuò)散傳質(zhì)到水相，保持底物在兩相中的平衡，從而保證有機(jī)物的持續(xù)降解。這一過(guò)程的實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵在于濁點(diǎn)系統(tǒng)不影響微生物降解活力的同時(shí)改變了疏水性有機(jī)物的生物利用度。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明萃取微生物降解的原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下實(shí)例將對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。本實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。下列實(shí)施例中未注明具體條件的實(shí)驗(yàn)方法，通常按照降解條件或按照制造廠商所建議的條件。
[0021]本發(fā)明涉及的鞘氨醇單胞菌可以通過(guò)中國(guó)工業(yè)微生物菌種保藏管理中心獲得(保藏編號(hào)CICC 10894)。該微生物菌株可以在本發(fā)明形成的濁點(diǎn)系統(tǒng)中高效降解2-4環(huán)的多環(huán)芳烴，本發(fā)明萃取微生物降解的原理示意圖如圖1所示。
[0022]其中，種子斜面培養(yǎng)為L(zhǎng)B固體培養(yǎng)基(1L水中胰蛋白胨10g，酵母粉5g，NaCl10g，瓊脂粉20g)在30°C條件下培養(yǎng)2天。
[0023]種子活化培養(yǎng)為L(zhǎng)B培養(yǎng)基(IL水中胰蛋白胨10g，酵母粉5g，NaCl 10g)在30°C、150轉(zhuǎn)/分的搖床中培養(yǎng)2天。
[0024]降解培養(yǎng)基為無(wú)機(jī)鹽MSM培養(yǎng)基(IL水中(NH4)2SO4 Ig , Na2HPO4 0.8g , KH2PO4
0.2g，MgSO4.7H20 0.2g，F(xiàn)eCl3.3H20 0.005g，CaCl2.2H20 0.1g，(NH4) 6Mo70244H200.0Olg)，自然pH。降解條件為在30°C、150轉(zhuǎn)/分的搖床中培養(yǎng)5_7天。
[0025]菲的濃度采用高效液相色譜測(cè)定。用Hypersil C18色譜柱，流動(dòng)相為乙腈:水(80:20)，流速為lmL/min，檢測(cè)波長(zhǎng)為254nm，出峰時(shí)間在2.7min，記錄峰面積。菲的降解用降解率來(lái)表示，其運(yùn)算公式為:降解率=(菲初始濃度-菲降解后濃度)/菲初始濃度*100%。
[0026]本發(fā)明實(shí)施例中，非離子表面活性劑和菲的添加量以每10mL降解培養(yǎng)基計(jì)。
[0027]實(shí)施例1
在非離子表面活性劑Triton X-114添加量為4g/100mL、菲添加量為40mg/100mL的條件下，鞘氨醇單胞菌于形成的濁點(diǎn)系統(tǒng)中按降解條件反應(yīng)6天，結(jié)果:菲的降解率為69.07%o
[0028]實(shí)施例2
在非離子表面活性劑Triton X-114和Triton X-45以8: 2的重量比復(fù)配且添加量為4g/100mL、菲添加量為40mg/100mL的條件下，鞘氨醇單胞菌于形成的濁點(diǎn)系統(tǒng)中按降解條件反應(yīng)6天，結(jié)果:菲的降解率為85.41%。
[0029]實(shí)施例3
在非離子表面活性劑Bri j30添加量為4g/ 100mL、菲添加量為40mg/10mL的條件下，鞘氨醇單胞菌于形成的濁點(diǎn)系統(tǒng)中按降解條件反應(yīng)6天，結(jié)果:菲的降解率為57.68%。
[0030]實(shí)施例4
在非離子表面活性劑Tergitol TMN-3添加量為4g/100mL、菲添加量為40mg/100mL的條件下，鞘氨醇單胞菌于形成的濁點(diǎn)系統(tǒng)中按降解條件反應(yīng)6天，結(jié)果:菲的降解率為60.39%ο
[0031]實(shí)施例5
在非離子表面活性劑Brij30和Tergitol TMN-3以5: 5的重量比復(fù)配且添加量為lg/100mL、菲添加量為40mg/100mL的條件下，鞘氨醇單胞菌于形成的濁點(diǎn)系統(tǒng)中按降解條件反