环境生物工程领域中一种利用蔗糖脂增强多氯联苯生物降解的方法，包括对降解菌Ｒａｏｕｌｔｅｌｌａ ｔｅｒｒｉｇｅｎａ ＬＹ４０２可生物利用表面活性剂的初筛，通过比较对２，３′，４，４′－四氯联苯的降解速率进一步筛选表面活性剂，并将蔗糖脂应用到污染土壤的生物修复中。特征：对于２．８ｐｐｍ Ａｒｏｃｌｏｒ１２４２污染土壤，含水量３０％，Ｒａｏｕｌｔｅｌｌａ ｔｅｒｒｉｇｅｎａ ＬＹ４０２在土壤中含量为１０↑［９］个／ｇ土壤，不加蔗糖脂，１２天Ａｒｏｃｌｏｒ１２４２的生物降解率仅为３０．２～４０．８％，当土壤中蔗糖脂的含量为０．６～１．８ｇ／ｋｇ土壤时，１２天Ａｒｏｃｌｏｒ１２４２的生物降解率分别达到８０．６～９９．６％。优点是筛选得到了可以取代联苯作为ＰＣＢｓ降解菌Ｒａｏｕｌｔｅｌｌａ ｔｅｒｒｉｇｅｎａ ＬＹ４０２生长碳源的生物表面活性剂蔗糖脂，其应用增加了ＰＣＢｓ的传质效率，显著促进了ＰＣＢｓ的生物修复速率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术特别涉及到生物表面活性剂蔗糖脂能够提高Raoultella terrigenaLY402对难降解环境污染物一多氯联苯(polychlorinated biphenyls，PCBs)的生物降解率，及在土壤体系中进行降解实验研究。属于环境生物工程领域。
技术介绍
近几十年来，化学工业的快速发展使得大量的有害废物被排放到自然环境中，其中，12类有机污染物因为稳定性强、难以自然生物降解、对人体和环境危害巨大而被联合国环境规划署列为优先控制的持久性有毒有机污染物。多氯联苯(PCBs)是其中最具有代表性的一类，也被称为二恶英(dioxins)类似化合物。PCBs是一组由一个或多个氯原子取代联苯分子中的氢原子而形成的具有广泛应用价值的氯代芳香族化合物，其结构复杂，有209种同系物。PCBs具有优良的稳定性、热传导性和绝缘性，曾在世界范围内被大量生产，主要被作为变压器油、添加剂等应用在电力、化工等行业，80年代中期被停止生产。对PCBs的毒理研究表明，少量的PCBs即可对人产生严重的致癌、致畸作用，极强的稳定性也使其很难被自然界中的微生物降解，会在自然界中长期存在，在动植物体内富集并通过食物链进入人体，对环境和人类健康危害巨大。近十几年来，有关PCBs污染土壤修复方法的研究一直是学术界的研究热点和难点。物理的、化学的及生物的方法均被采用研究PCBs污染点的修复。其中，生物修复方法因具备修复费用低、能彻底清除污染物、不会对环境造成二次污染而被认为是最有前景的修复手段。目前对PCBs的生物修复手段主要通过优势微生物的生物降解实现。微生物降解主要有好氧降解和厌氧降解两种方式。好氧降解是通过开环破坏PCBs，而厌氧降解则是从高氯取代的同系物中通过催化还原移走氯，即把高氯代同系物变成低氯代同系物，通过改变同系物的分布来减少氯取代的数量和位点、降低混合物的毒性而使混合物更易被好氧微生物降解。目前，生物法修复PCBs污染土壤过程中存在的关键问题是修复效率低。一块PCBs污染土壤要通过原位修复技术得到彻底降解往往需要几年甚至十几年的时间。造成这种情况除了菌株的降解能力有限外，还有以下三方面因素(1)PCBs主要以吸附态形式存在于土壤表面，在水相中的溶解度极低，PCBs分子从土壤颗粒表面到细胞表面的传递速率是其生物降解的一个重要限制步骤；(2)生长底物抑制PCBs的共代谢转化。目前发现的好氧菌株对PCBs的生物降解均为共代谢过程，即降解细菌不能利用PCBs作为碳源，只能在代谢其相似底物时共代谢转化PCBs。目前普遍采用向修复体系中添加联苯的方式，联苯的添加对于产生共代谢转化酶系、提供共代谢降解所需的能量是必须的，但由于联苯和PCBs对联苯双加氧化酶作用位点的竞争吸附作用，联苯的存在会抑制PCBs的共代谢转化。另外联苯本身也是一种有毒污染物，在修复过程中的大量加入存在潜在危险；(3)具体的修复工艺技术不完善。实现PCBs污染土壤的修复需要合适的外部条件，如营养物质及氧气的供给、污染物和微生物的混合状况、温度、酸度等，所以还需要在前期研究基础上进一步解决修复技术放大过程中存在的一系列工程技术问题。为了提高PCBs污染土壤生物修复的效率，在应用基础研究上需要从以下两个方面入手(1)增加PCBs的水溶性，即提高其可生物利用性；(2)寻找其它生长底物取代联苯以减少底物抑制作用。在提高PCBs的可生物利用性方面，研究者们做了很多工作，主要是采用向修复体系中添加对细胞毒性小的非离子表面活性剂及生物表面活性剂的方式。表面活性剂的加入虽然在一定程度上提高了PCBs的降解速率，但却存在着突出的问题，即PCBs的脱附速率的增加并不与PCBs降解速率的提高成正比。一系列研究显示当修复体系中非离子表面活性剂的浓度低于其CMC值(临界胶束浓度)时，PCBs的降解速率能得到一定程度的提高，但在浓度高于CMC值时，PCBs的降解速率则显著降低(N.G.Rojas-Avelizapa et al，Effect of C/N/P Ratio and NonionicSurfactants on Polychlorinated Biphenyl Biodegradation.World Journal of Microbiology &Biotechnology.2000.16319-324.Billingsley，KA.et al.Effects of surfactants on aqueoussolubilization of PCB congeners and on their biodegradation by Pseudomonas strain LB400.Applied Microbiology and Biotechnology.1999，52255-260.)。对此现象的解释是低于CMC值的表面活性剂对处于吸附态的PCBs并不能起到明显的增溶作用，但却改善了细胞膜的通透性从而在一定程度上增加了PCBs的降解速率；而浓度高于CMC值的表面活性剂具有显著的增溶作用，PCB由吸附表面快速进入胶束内疏水核，提高了PCBs的表观溶解速率。用Triton X-100对联苯的增溶研究表明(PengChen et al，Surfactant Inhibition of Bacterial Growth on Solid Anthracene.Biodegradation.2000，11341-347.)当溶液中Triton X-100的浓度高于其CMC值(160mg/L)时，存在于胶束内的联苯分子与水相中联苯分子的比值为4010±9∶1。与联苯相似，我们可以预见，被表面活性剂脱附进水相的PCB主要存在于胶束内部，处于假溶解状态。微生物只能利用水相中的PCBs分子，被包裹在胶束内的PCBs分子则很难被降解。所以如何提高胶束内PCBs分子的可生物利用性是大幅度提高PCBs降解速率的关键，目前这方面的研究还没有突破性进展。
技术实现思路
本专利技术的目的是要克服现有技术中存在的(1)土壤表面吸附PCBs的可生物利用性低的问题；(2)联苯作为诱导底物对PCBs共代谢降解的抑制问题的不足，筛选出即能作为PCBs的增溶剂，又能作为降解菌生长碳源的表面活性剂，并提供，以提高PCBs污染点的生物降解效率，特提出本专利技术的技术解决方案。总体构想是将非离子表面活性剂或生物表面活性剂既作为PCBs在水相的增溶剂又作为降解菌生长的碳源，以提高PCBs的生物降解速率，其根据是(1)表面活性剂能够增加PCBs在水相的溶解度，降解菌以表面活性剂为碳源会显著地提高胶束内PCBs的可生物利用性；(2)降解菌在利用表面活性剂做生长底物时仍能产生共代谢降解PCBs的氧化酶系，这样就可以用表面活性剂取代联苯，达到消除底物抑制、提高PCBs生物降解速率的目的。具体的实验步骤如下第一步，初步筛选能够被PCBs降解菌Raoultella terrigena LY402作为碳源利用的表面活性剂利用已筛选出的高效PCBs降解菌株Raoultella terrigena LY402为降解菌，选择阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠，非离子表面活性剂OP-10、Tween20、Tween80、T本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用蔗糖脂增强多氯联苯生物降解的方法，包括对降解菌ＲａｏｕｌｔｅｌｌａｔｅｒｒｉｇｅｎａＬＹ４０２可生物利用表面活性剂的初步筛选，通过比较对２，３′，４，４′－四氯联苯的降解速率进一步筛选表面活性剂，并将蔗糖脂应用到Ａｒｏｃｌｏｒ１２４２污染土壤的生物修复中，其特征在于：ａ）ＰＣＢｓ降解菌ＲａｏｕｌｔｅｌｌａｔｅｒｒｉｇｅｎａＬＹ４０２不能利用阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠作为碳源，但能利用非离子表面活性剂ＯＰ－１０、Ｔｗｅｅｎ－２０、Ｔｗｅｅｎ－８０、Ｔｒｉｔｏｎ－１００以及生物表面活性剂蔗糖脂为碳源生长，在３０℃、１５０ｒｐｍ的摇床中，表面活性剂浓度为２ｇ／Ｌ，当培养时间达到１１０小时时，ＲａｏｕｌｔｅｌｌａｔｅｒｒｉｇｅｎａＬＹ４０２在蔗糖脂、Ｔｗｅｅｎ８０、Ｔｗｅｅｎ２０、ＴｒｉｔｏｎＸ－１００、ＯＰ－１０、十二烷基苯磺酸钠为碳源的合成培养基中的菌悬液的光密度ＯＤ↓［６５０ｎｍ］分别为：２．２２１、１．２６７、１．２５５、１．２７１、１．１２５、０．０２０，蔗糖脂对该降解菌的生长具有显著促进作用；ｂ）ＲａｏｕｌｔｅｌｌａｔｅｒｒｉｇｅｎａＬＹ４０２在利用联苯、非离子表面活性剂ＯＰ－１０、Ｔｗｅｅｎ－２０、Ｔｗｅｅｎ－８０、Ｔｒｉｔｏｎ－１００以及生物表面活性剂蔗糖脂为碳源时，均能降解２，３′，４，４′－四氯联苯，７２小时，在碳源存在的条件下，２ｍｇ／ｍｌ的２，３′，４，４′－四氯联苯的降解率分别为２３．２～２６．８％、２８．５～３０．２％、３１．２～３３．８％、２９．４～３０．６％、２８．７～２９．６％、９５．２～９８．５％，蔗糖脂的添加能够明显提高降解菌对２，３′，４，４′－四氯联苯的降解速率。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：贾凌云，蒋彩平，文成玉，杨凤林，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：91[]
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