黄曲霉H4在降解甲醛中的应用.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200810027398.2

申请日:

2008.04.14

公开号:

CN101250486A

公开日:

2008.08.27

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

登录超时

IPC分类号:

C12N1/14(2007.01)I; A62D3/02(2007.01)I; C12R1/67(2006.01)N; A62D101/28(2007.01)N

主分类号:

C12N1/14

申请人:

广东省生态环境与土壤研究所

发明人:

陈能场; 黄赛花; 周建民; 毕鸿亮

地址:

510650广东省广州市天河区天源路808号

优先权:

专利代理机构:

广州粤高专利代理有限公司

代理人:

陈 卫

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内容摘要

本发明提供黄曲霉H4在降解甲醛中的应用。关于降解甲醛菌的研究很早以前就有报道,然而大部分是关于降解甲醛细菌和降解甲醛酵母菌的研究,却无降解甲醛霉菌的研究报道,本发明公开了已有菌株——黄曲霉H4在降解甲醛中的应用,同时提供了黄曲霉H4降解甲醛的应用中的一系列数据,如最适生长pH、碳源和甲醛降解能力等,极大地补充了降解甲醛菌的资料库,填补了国内甲醛降解菌研究资料的空白,此外,黄曲霉H4在自然界中分布范围广,繁殖迅速,生长能力强,本发明提供的黄曲霉H4在降解甲醛中的应用,为甲醛污染的生物处理工程,提供了强有力的帮助。

权利要求书

权利要求书
1、  黄曲霉H4在降解甲醛中的应用。

说明书

说明书黄曲霉H4在降解甲醛中的应用
技术领域
本发明涉及甲醛降解菌技术领域,具体涉及一种黄曲霉H4在降解甲醛中的应用。
背景技术
关于甲醛降解菌的甲醛降解能力的研究很早以前就有报道,早期人们着手于低浓度降解甲醛的研究,近年来高浓度降解甲醛时有报道。无论是低浓度还是高浓度,Adroer等(1990)分离的Pseudomonasputida A2能降解甲醛250mg·L-1;Azachil等(1995)分离了的Halomonas sp.MAC仅能耐受甲醛75-100mg·L-1;Doronina等(1997)分离的Pseudomonas.alcaligenes能降解甲醛200mg·L-1,菌株Pseudomonas putida J3能降解甲醛450mg·L-1,Methylobacteriumextorquens能降解甲醛500-1000mg·L-1;一株Pseudomonas alcaligenes培养3天后能降解甲醛2000mg·L-1。Mirdamadi等(2005)报道Methylobacterium extorquens(ESS和PSS)和四株Pseudomonaspseudoalcaligenes(LSW,SSW,NSW,OSS)能降解甲醛1850mg·L-1,其中菌株Pseudomonas pseudoalcaligenes OSS培养24h3700mg·L-1甲醛被100%消耗,培养72h消耗5920mg·L-1甲醛70%,Methylobacterium extorquens ESS和Methylobacterium extorquens PSS还能完全降解甲醛2960mg·L-1。Bonastre等(1986)报道在C甲醛为2300mg·dm-3的活性污泥做基质的实验里能部分的降解甲醛,甲醛能在好氧条件下被好氧菌降解;当以甲醛为碳源时降解甲醛400mg·dm-3,在活性污泥厂的废水处理中完全降解甲醛2300mg·dm-3和苯酚2400mg·dm-3(Zagornaya et al,1990)。Yamazaki等(2001)从海水里分离了一株甲醛耐受细菌,发现它在3%的氯化钠里能降解甲醛400mg·dm-3,在Eiroa等(2004)设计的模型里,指出硝化作用可以降解甲醛,当以甲醛为碳源、甲醇为伴生碳源时,硝化细菌可以降解甲醛的浓度是30-3890mg·dm-3,而反硝化细菌在有甲醛和甲醇存在时可以降解1360mg·dm-3甲醛(Eiroa et al,2006)。然而大部分是降解甲醛细菌和降解甲醛酵母菌的研究,霉菌的研究报道很少,Kondo等(2002)从土壤中分离了一株甲醛耐受真菌Aspergillus nomius IRI013,它能生长在最高w(甲醛)=0.45%里并把它完全消耗掉。
有关黄曲霉H4的报道,最早出自Nikkuni,S.,Kosaka,N.,Suzuki,C.and Mori,K.Comparative sequence analysis on the 18S rRNA gene of Aspergillus Oryzae,A.Sojae,A.Flavus,A.Parasiticus,A.Niger,A.Awamori and A.Tamarii.J.Gen.Appl.Microbiol.42,181-187(1996)。但是有关黄曲霉H4能降解甲醛的研究并未见有报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种黄曲霉H4在降解甲醛中的应用,其可有效、快速地降解甲醛。
本发明的上述目的通过以下技术方案实现:
一、甲醛降解菌—黄曲霉H4的分离与鉴定
1、培养基配方
基本培养基配方为:1.0%(w·v-1)葡萄糖,0.2%(w·v-1)NaNO3,0.1%(w·v-1)K2HPO4,0.05%(w·v-1)MgSO4·7H2O,0.05%(w·v-1)KCl,0.001%(w·v-1)FeSO4·7H2O,0.01%(w·v-1)酵母膏,0.1%(w·v-1)甲醛(甲醛用市售甲醛标准溶液),培养基最终pH为6.0。(如没有特别说明,以下基本培养基均为此配方培养基)
察氏培养基配方:3.0%(w·v-1)蔗糖,0.3%(w·v-1)NaNO3,0.1%(w·v-1)K2HPO4,0.05%(w·v-1)MgSO4·7H2O,0.05%(w·v-1)KCl,0.001%(w·v-1)FeSO4·7H2O,1.5-2.0%(w·v-1)琼脂。
麦芽汁培养基配方:2.0%(w·v-1)麦芽浸膏,0.1%(w·v-1)蛋白胨,2.0%(w·v-1)葡萄糖,1.5-2.0%(w·v-1)琼脂。
PDA培养基配方:20%(w·v-1)土豆(去皮),2.0%(w·v-1)葡萄糖,1.5-2.0%(w·v-1)琼脂。(土豆切碎,加水煮沸30min,用双层纱布过滤,取其滤液。)
2、分离纯化与结果分析
样品采自未经过处理的家具厂出水口的淤泥,其甲醛气味浓烈,甲醛污染严重,从而保证了甲醛降解目的菌的存在。
将上述样品接种于基本培养基里,摇床上160r·min-130℃培养5d,生长起来的霉菌再多次用PDA培养基平板画线,经多次纯化,分离到一株霉菌,编号H4。然后将菌株H4分别接种于察氏培养基、麦芽汁培养基、PDA培养基上,25℃培养8d,观察其菌落特征。同时,显微镜下观察显微结构,并记录好结构特征,结合提取DNA,检测DNA浓度和纯度,PCR 18S rDNA扩增等一系列的分子鉴定手段得出结论:本发明分离纯化得到的降解甲醛菌的18SrDNA序列与已报道的黄曲霉H4(Aspergillus flavus)同源率达99.8%,其培养特征及显微特征也与黄曲霉H4(Aspergillus flavus)最相似。
有关黄曲霉H4的资料出自:Nikkuni,S.,Kosaka,N.,Suzuki,C.andMori,K.Comparative sequence analysis on the 18S rRNA gene ofAspergillus Oryzae,A.Sojae,A.Flavus,A.Parasiticus,A.Niger,A.Awamori and A.Tamarii.J.Gen.Appl.Microbiol.42,181-187(1996)。
由此可见,本发明筛选到的降解甲醛菌是黄曲霉H4,18SrDNA序列长度为1661bp,上传GenBank申请号码为bankit890511。
二、黄曲霉H4的最佳生长pH值
霉菌一般喜好生长在偏酸的环境里,但其嗜酸性的程度差别很大,因此了解其最佳生长的pH,有利于对其进行快速培养和应用。
1、一级种子的制取
选取产孢良好的黄曲霉H4,接种在基本培养基中,摇床160r·min-1,30℃培养2~3d,当霉菌进入快速生长期时,定时测定OD475值,当OD475值快速上升时,此菌液即可作为一级种子
2、样品制备
选取大口150mL三角瓶,配制pH分别为4.0,4.5,5.0,5.5,6.0的液体基本培养基,瓶口用无菌封口培养膜封口(无菌封口培养膜是环凯公司生产的双层膜,上有直径0.6cm的圆孔两个,中间有直径3cm的、孔径小于0.2μ的无菌滤纸片,多用于组培生产),培养一级种子(OD475值为0.212),除空白外接入一级种子5mL,置摇床上30℃160r·min-1培养,在接种的第0,24,48,72,96,120,144h取样,每次取2瓶测量菌丝干重,OD值测定用北京普析通用仪器有限责任公司TU-1800型紫外可见分光光度计,菌丝干重用重量法测量,结果取其平均值作图。
3、结果分析
黄曲霉H4在5种不同pH培养基中培养144h,菌丝干重分别从0.0035、0.0033、0.0034、0.0035、0.0034mg·L-1上升到0.0832、0.0955、0.1010、0.1120、0.1020mg·L-1,菌丝干重最大的是pH5.5。所以黄曲霉H4的最适生长pH为5.5。
三、黄曲霉H4对甲醛的降解能力
选取大口150mL三角瓶,配制基本培养基,C(甲醛)按约0.1%、0.15%、0.2%、0.25%(w·v-1)加入,pH分别选取已经测得的最适pH(pH5.5),瓶口用无菌封口培养膜封口,培养一级种子(OD475值为0.178),除空白外每瓶接入5mL,置摇床上30℃160r·min-1培养,并在接种的第0,24,48,72,96,120,144h取样,每次取3瓶,其中一瓶为空白,取样后先7000×离心15min、过滤,滤液用AHMT分光光度法检测C(甲醛),滤纸和菌一起转入已称至恒重的烧杯中测菌丝干重,菌丝干重用重量法测量,结果取其平均值作图。
C(甲醛)的检测用AHMT分光光度法,结果以实际测量数据为准,并取其平均值作图。
黄曲霉H4接种后144h,处理0.1%C(甲醛)从1241mg·L-1下降到4.0mg·L-1,降解率为99.7%,实验空白在1247-1318mg·L-1,挥发损失很少,96h内,C(甲醛)下降迅速,菌丝增长缓慢,96h后,菌丝干重增长迅速,但C (甲醛)下降缓慢;处理0.15%C(甲醛)从1465mg·L-1下降到28mg·L-1,降解率为98.1%,实验空白在1516-1598mg·L-1,挥发损失很少,120h内,C(甲醛)下降迅速,菌丝增长缓慢,120h后,菌丝干重增长迅速,但C(甲醛)下降缓慢;处理0.20%C(甲醛)从2333mg·L-1下降到628mg·L-1,降解率为73.1%,实验空白在2494-2581mg·L-1,挥发损失可忽略,24h内,C(甲醛)下降缓慢,24h后,C(甲醛)下降迅速,菌丝干重增长缓慢;处理0.25%C(甲醛)从2922mg·L-1下降到949mg·L-1,降解率为67.5%,实验空白在3199-3242mg·L-1,挥发很少,48h内,C(甲醛)下降缓慢,48h后,C(甲醛)下降迅速,菌丝干重增长缓慢。在4个不同浓度的处理中,菌丝干重分别从0.0032、0.0033、0.0031、0.0031g·L-1上升为0.1110、0.0844、0.0183、0.0157g·L-1。
黄曲霉H4的降解曲线总的规律是由慢到快,再由快到慢,降解曲线有两个阈值。在高浓度甲醛里曲线从缓慢下降转入到快速下降,这个阈值大约是2300mg·L-1左右;在低浓度甲醛里曲线从快速下降解转入到缓慢下降,这个阈值大约是50mg·L-1左右。
黄曲霉H4的降解过程都有两个拐点,一个是当甲醛浓度为50mg·L-1时,黄曲霉H4从快速降解甲醛转为缓慢降解甲醛;另一个是当甲醛浓度为2800mg·L-1时,黄曲霉H4从缓慢降解甲醛转为快速降解甲醛。
当甲醛与一级种子几乎同时加入分离基本培养基时,0h时取样加有甲醛和5mL一级种子的C(甲醛)都比只加甲醛不加菌的空白要低4%~10%左右,这就说明有少量的甲醛刚和菌丝体接触就被黄曲霉H4吸收或吸附。
四、黄曲霉H4的碳源代谢及最佳碳源
选取4种常用碳源:葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、可溶性淀粉,按培养基体积的10%添加(w·v-1),设置5种不同处理的碳源,分别为:0.1%甲醛、0.1%甲醛+10%蔗糖、0.1%甲醛+10%麦芽糖、0.1%甲醛+10%淀粉、0.1%甲醛+10%葡萄糖,其余成分同基本培养基,pH值为5.5,选用大口150mL三角瓶分装,瓶口用无菌封口培养膜封口,接入一级种子5mL(OD475值为0.187),置摇床上30℃160r·min-1培养,并在接种的第0,24,48,72,96,120,144h取样,每次取2瓶,测C(甲醛)和菌丝干重值,H4培养基里有葡萄糖的处理,加测C(葡萄糖),并带只加葡萄糖不加菌的培养基空白。OD值测定用北京普析通用仪器有限责任公司TU-1800型紫外可见分光光度计,取样后7000×离心15min、过滤,滤液用来测量C(甲醛)和C(葡萄糖),C(甲醛)用AHMT分光光度法检测,C(葡萄糖)用蒽酮比色法检测,滤纸和菌一起转入已称至恒重的烧杯中测菌丝干重。结果以实际测量数据为准,并取其平均值作图。
黄曲霉H4在5种不同的碳源里都能有效的降解甲醛,菌丝干重分别从0.0038、0.0037、0.0039、0.0037、0.0038g·L-1上升到0.0038、0.1210、0.1110、0.1080、0.1250g·L-1,在处理0.1%甲醛+10%蔗糖、0.1%甲醛+10%麦芽糖、0.1%甲醛+10%淀粉、0.1%甲醛+10%葡萄糖中,C(甲醛)分别从1169、1189、1209、1231mg·L-1下降到4.20、7.80、8.20、2.80mg·L-1,降解率分别为99.6、99.3、99.3、99.8%,96h内,C(甲醛)下降迅速,菌丝增长较慢,96h后,菌丝干重增长较快,但C(甲醛)下降缓慢。
在只有甲醛作为碳源的处理中,培养144h时H4的C(甲醛)从1238mg·L-1降到458mg·L-1,降解率为63.0%,降解曲线24h后下降速度渐快,后期没有出现缓慢下降期,菌丝干重增长缓慢,没有出现快速增长期。所以黄曲霉H4能单独利用甲醛为碳源并降解甲醛,但降解效果不如加复合碳源,菌丝干重几乎增长很少。
葡萄糖的加入量为13383mg·L-1,C(葡萄糖)呈直线加速度下降,每隔24h消耗的量为1414、1672、1928、2090、2881mg·L-1,到144h C(葡萄糖)是683mg·L-1。只加葡萄糖没加菌的空白,C(葡萄糖)稳定,计算葡萄糖消耗量时可忽略此空白。
黄曲霉H4以0.1%甲醛和葡萄糖为碳源的的利用规律是:前期,C(甲醛)下降快,C(葡萄糖)下降比后期慢,此时甲醛还能抑制菌体的繁殖,黄曲霉H4先以甲醛和葡萄糖同时为碳源,并优先利用甲醛;当C(甲醛)减少到不足以抑制黄曲霉H4生长时,黄曲霉H4则主要以葡萄糖为碳源,C(甲醛)下降速度比前期慢。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:1.本发明研究发现已有菌种黄曲霉H4具有降解甲醛的能力,同时提供了黄曲霉H4在降解甲醛的应用中的一系列数据,如最适生长pH、碳源和甲醛降解能力等,极大地补充了降解甲醛菌的资料库,并且填补了国内降解甲醛菌研究的空白;2.本发明提供黄曲霉H4在甲醛降解中的应用,为甲醛污染的生物处理工程,提供了强有力的帮助。
附图说明
图1为黄曲霉H4在察氏培养基(25℃,7d)上的菌落形态;
图2为黄曲霉H4在在麦芽汁培养基(25℃,7d)上的菌落形态;
图3为黄曲霉H4在PDA培养基(加有孟加拉红,25℃,7d)上的菌落形态;
图4为黄曲霉H4的球形分生孢子囊;
图5为黄曲霉H4在不同pH时的生长曲线;
图6为黄曲霉H4在不同C甲醛时的降解曲线;
图7为黄曲霉H4在不同C甲醛时的生长曲线;
图8为黄曲霉H4在不同碳源里的C(甲醛)的降解曲线;
图9为黄曲霉H4在不同复合碳源里的生长曲线;
图10为黄曲霉H4的C(葡萄糖)的下降曲线;
图11为黄曲霉H4C(甲醛)和C(葡萄糖)的下降曲线比较;
其中,1为甲醛,2为甲醛+蔗糖,3为甲醛+麦芽糖,4为甲醛+淀粉,5为甲醛+葡萄糖,6为葡萄糖,ck为空白对照。
通过借助以下实施例将更详细说明本发明。以下实施例仅是说明性的,本发明并不受这些实施例的限制。
具体实施方式
实施例1  甲醛降解菌的分离与鉴定
1、培养基的配制
基本培养基配方:1.0%(w·v-1)葡萄糖,0.2%(w·v-1)NaNO3,0.1%(w·v-1)K2HPO4,0.05%(w·v-1)MgSO4·7H2O,0.05%(w·v-1)KCl,0.001%(w·v-1)FeSO4·7H2O,0.01%(w·v-1)酵母膏,0.1%(w·v-1)的甲醛(甲醛用市售甲醛标准溶液),培养基最终pH为6.0。
察氏培养基配方:3.0%(w·v-1)蔗糖,0.3%(w·v-1)NaNO3,0.1%(w·v-1)K2HPO4,0.05%(w·v-1)MgSO4·7H2O,0.05%(w·v-1)KCl,0.001%(w·v-1)FeSO4·7H2O,1.5~2.0%(w·v-1)琼脂。
麦芽汁培养基配方:2.0%(w·v-1)麦芽浸膏,0.1%(w·v-1)蛋白胨,2.0%(w·v-1)葡萄糖,1.5~2.0%(w·v-1)琼脂。
PDA培养基配方:20%(w·v-1)土豆,2.0%(w·v-1)葡萄糖,1.5~2.0%(w·v-1)琼脂。(土豆去皮切碎,加水煮沸30,用双层纱布过滤,取其滤液。)
2、分离
样品采自未经过处理的家具厂出水口的淤泥,其甲醛气味浓烈,甲醛污染严重,从而保证了甲醛降解目的菌的存在。
在超净工作台上,取10g上述淤泥样置于90mL无菌水中,振荡15min,放置20秒,取1mL上清液接种于培养液里,在摇床上160r·min-130℃培养5d,生长起来的真菌再多次用PDA培养基平板画线,经过多次纯化,分离到一株霉菌,编号H4。
3、鉴定
(1)平板观察
选取察氏培养基、麦芽汁培养基、PDA培养基,将接种针经火焰灭菌并冷却后,蘸取极少量的孢子,点植于平板的中间位置,将平板置于25℃培养8d,观察菌落的特征并记录。
(2)显微观察
用解剖针从培养皿的菌落上,挑取少许菌体,置载玻片的水滴中,于显微镜下观察其形态特征并记录。
(3)分子鉴定
DNA的提取参照CTAB法进行,DNA浓度和纯度的检测,采用核酸/蛋白分析仪于Nucleic Acid程序下测定。PCR采用真菌18S rDNA扩增通用引物(上游引物:GATCCTGCCAGTAGTCATATGC;下游引物:GCTGCGTTCTTCATCGATGC),反应条件为94℃ 5min,30个循环(94℃ 1min、56℃ 1min、72℃ 1min),72℃反应7min。用1.0%的琼脂糖凝胶电泳40min,于UVI凝胶成像系统分析结果。
扩增产物测序由上海英俊生物技术有限公司完成,测序结果在Genbank数据库内进行同源序列搜索,找出该菌株与数据库中同源性最高的模式菌株。
4、结果与分析
经平板观察和显微观察,菌株H4在察氏培养基上,直径可达52mm,平薄,粗糙或稍呈颗粒状,最外缘为白色,内部为黄色,后期稍呈绿色,干燥无渗出液,表面无辐射状纹,反面蛋壳黄色,基质有不规则的辐射皱折沟纹(图1);在麦芽汁培养基上菌丝生长旺盛,呈棉絮状,较厚,产孢后稍呈粗棉绒状,接种点附近下沉,呈圆形围湖沟,产孢后呈橄榄绿色,有同心环状,无渗出液,无辐射纹,反面淡黄色,有辐射皱折沟纹(图2)。在加了孟加拉红的PDA培养基上呈环状生长(图3),菌丝绿色,反面无色,直接镜检孢子着生成葡萄状(图4);镜检分生孢子囊初为球形,后呈辐射状,200-500μm,或裂成几个疏松的柱状体,分生孢子梗大多自基质伸出,壁厚,粗糙;顶囊近球形,直径23-50μm,大部分表面可育,产孢结构双层,也有单双层者;分生孢子球形,直径2.4-4.1mm,壁稍粗糙(图4)。
经分子鉴定,菌株的18SrDNA序列已报道的黄曲霉H4(Aspergillus flavus)同源率达99.8%,其培养特征及显微特征也与黄曲霉H4(Aspergillus flavus)最相似。
结合上述的平板观察、显微观察和分子鉴定结果,得出如下结论:本发明筛选到的降解甲醛菌H4是黄曲霉,18SrDNA序列长度为1661bp,上传GenBank申请号码为bankit890511。
实施例2  黄曲霉H4的最佳生长pH值
霉菌一般喜好生长在偏酸的环境里,但其嗜酸性的程度差别很大,因此了解其最佳生长的pH,有利于对其进行快速培养和应用。
1、一级种子的制取
选取产孢良好的黄曲霉H4,接种在基本培养基中,摇床160r·min-1,30℃培养2~3d,当霉菌进入快速生长期时,定时测定OD475值,当OD475值快速上升时,此菌液即可作为一级种子
2、样品制备
选取大口150mL三角瓶,配制pH分别为4.0,4.5,5.0,5.5,6.0的液体基本培养基,瓶口用无菌封口培养膜封口(无菌封口培养膜是环凯公司生产的双层膜,上有直径0.6cm的圆孔两个,中间有直径3cm的、孔径小于0.2μ的无菌滤纸片,多用于组培生产),培养一级种子(OD475值为0.212),除空白外接入一级种子5mL,置摇床上30℃160r·min-1培养,在接种的第0,24,48,72,96,120,144h取样,每次取2瓶测量菌丝干重,OD值测定用北京普析通用仪器有限责任公司TU-1800型紫外可见分光光度计,菌丝干重用重量法测量,结果取其平均值作图。
3、菌丝干重的测量
烧杯在105℃烘1h至恒重,记录称量结果,将菌液用滤纸过滤后,连同滤纸一起转入已恒重的烧杯中,于80℃烘至恒重,每次带空白两个以上。
菌丝干重(g·L-1)=[(烧杯+菌的重量+纸)-(烧杯+纸)]*1000/样品量。
菌丝干重取其平均值作图。
4、结果与分析
黄曲霉H4在5种不同pH培养基中培养144h(见图5),菌丝干重分别从0.0035、0.0033、0.0034、0.0035、0.0034mg·L-1上升到0.0832、0.0955、0.1010、0.1120、0.1020mg·L-1,菌丝干重最大的是pH5.5。所以黄曲霉H4的最适生长pH为5.5。
实施例3  黄曲霉H4对甲醛的降解能力
1、样品制取
选取大口150mL三角瓶,配制基本培养基,C(甲醛)按约0.1%、0.15%、0.2%、0.25%(w·v-1)加入,pH分别选取已经测得的最适pH(pH5.5),瓶口用无菌封口培养膜封口,培养一级种子(OD475值为0.178),除空白外每瓶接入5mL,置摇床上30℃160r·min-1培养,并在接种的第0,24,48,72,96,120,144h取样,每次取3瓶,其中一瓶为空白,取样后先7000×离心15min、过滤,滤液用AHMT分光光度法检测C(甲醛),滤纸和菌一起转入已称至恒重的烧杯中测菌丝干重,菌丝干重用重量法测量,结果取其平均值作图。
C(甲醛)的检测用AHMT分光光度法,结果以实际测量数据为准,并取其平均值作图。
2、检测
C(甲醛)的检测用AHMT分光光度法,原理为甲醛与4-氨基-3联氨-5-巯基-1,2,4-三氮杂茂(简称AHMT)在碱性条件下缩合,然后经高碘酸钾氧化成6-巯基-5-三氮杂茂[4,3-b]-S-四氮杂苯紫红色化合物,其色泽深浅与甲醛含量成正比。
上述样品经7000×离心15min并过滤后,滤纸和菌一起转入已称至恒重的烧杯中测菌丝干重,取其平均值作图;滤液用AHMT分光光度法检测C(甲醛),具体步骤如下:
取100ml容量瓶,吸取1.0ml稀释了100倍的上述滤液,加入5mol·L-1氢氧化钾溶液1.0ml,0.5%AHMT溶液1.0ml,盖上管塞,颠倒混匀三次,放置20min,加入1.5%高碘酸钾0.3ml,充分振摇,放置5min,定容至100ml。用1cm比色皿,波长550nm,随样品带空白,测量吸光值,甲醛标液购自百灵威化学技术有限公司。甲醛标线的操作步骤,跟样品的相同,制作标准曲线,得出标线方程,样品含量由标线方程换算得出。
3、结果与分析
如图6、7所示,黄曲霉H4接种后144h,处理0.1%C(甲醛)从1241mg·L-1下降到4.0mg·L-1,降解率为99.7%,实验空白在1247-1318mg·L-1,挥发损失很少,96h内,C(甲醛)下降迅速,菌丝增长缓慢,96h后,菌丝干重增长迅速,但C(甲醛)下降缓慢;处理0.15%C(甲醛)从1465mg·L-1下降到28mg·L-1,降解率为98.1%,实验空白在1516-1598mg·L-1,挥发损失很少,120h内,C(甲醛)下降迅速,菌丝增长缓慢,120h后,菌丝干重增长迅速,但C(甲醛)下降缓慢;处理0.20%C(甲醛)从2333mg·L-1下降到628mg·L-1,降解率为73.1%,实验空白在2494-2581mg·L-1,挥发损失可忽略,24h内,C(甲醛)下降缓慢,24h后,C(甲醛)下降迅速,菌丝干重增长缓慢;处理0.25%C(甲醛)从2922mg·L-1下降到949mg·L-1,降解率为67.5%,实验空白在3199-3242mg·L-1,挥发很少,48h内,C(甲醛)下降缓慢,48h后,C(甲醛)下降迅速,菌丝干重增长缓慢。
黄曲霉H4的降解曲线总的规律是由慢到快,再由快到慢,降解曲线有两个阈值。在高浓度甲醛里曲线从缓慢下降转入到快速下降,这个阈值大约是2300mg·L-1左右;在低浓度甲醛里曲线从快速下降解转入到缓慢下降,这个阈值大约是50mg·L-1左右。
实施例4  黄曲霉H4的碳源代谢及最佳碳源
选取4种常用碳源:葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、可溶性淀粉,按培养基体积的10%添加(w·v-1),设置5种不同处理的碳源,分别为:0.1%甲醛、0.1%甲醛+10%蔗糖、0.1%甲醛+10%麦芽糖、0.1%甲醛+10%淀粉、0.1%甲醛+10%葡萄糖,其余成分同基本培养基,pH值为5.5,选用大口150mL三角瓶分装,瓶口用无菌封口培养膜封口,接入一级种子5mL(OD475值为0.187),置摇床上30℃160r·min-1培养,并在接种的第0,24,48,72,96,120,144h取样,每次取2瓶,测C(甲醛)和菌丝干重值,H4培养基里有葡萄糖的处理,加测C(葡萄糖),并带只加葡萄糖不加菌的培养基空白。OD值测定用北京普析通用仪器有限责任公司TU-1800型紫外可见分光光度计,取样后7000×离心15min、过滤,滤液用来测量C(甲醛)和C(葡萄糖),C(甲醛)用AHMT分光光度法检测,C(葡萄糖)用蒽酮比色法检测,滤纸和菌一起转入已称至恒重的烧杯中测菌丝干重。结果以实际测量数据为准,并取其平均值作图。
如图8、9所示,黄曲霉H4在5种不同的碳源里都能有效的降解甲醛,在处理0.1%甲醛+10%蔗糖、0.1%甲醛+10%麦芽糖、0.1%甲醛+10%淀粉、0.1%甲醛+10%葡萄糖中,C(甲醛)分别从1169、1189、1209、1231mg·L-1下降到4.20、7.80、8.20、2.80mg·L-1,降解率分别为99.6、99.3、99.3、99.8%,96h内,C(甲醛)下降迅速,菌丝增长较慢,96h后,菌丝干重增长较快,但C(甲醛)下降缓慢。
葡萄糖的加入量为13383mg·L-1,C(葡萄糖)呈直线加速度下降,每隔24h消耗的量为1414、1672、1928、2090、2881mg·L-1,到144h C(葡萄糖)是683mg·L-1(图10)。只加葡萄糖没加菌的空白,C(葡萄糖)稳定,计算葡萄糖消耗量时可忽略此空白。
黄曲霉H4以0.1%甲醛和葡萄糖为碳源的的利用规律是:如图11所示,前期,C(甲醛)下降快,C(葡萄糖)下降比后期慢,此时甲醛还能抑制菌体的繁殖,黄曲霉H4先以甲醛和葡萄糖同时为碳源,并优先利用甲醛;当C(甲醛)减少到不足以抑制黄曲霉H4生长时,黄曲霉H4则主要以葡萄糖为碳源,C(甲醛)下降速度比前期慢。
在只有甲醛作为碳源的处理中,培养144h时H1的C(甲醛)从1238mg·L-1降到458mg·L-1,降解率为63.0%,降解曲线24h后下降速度渐快,后期没有出现缓慢下降期,菌丝干重增长很缓慢,没有出现快速增长期。所以黄曲霉H4能单独利用甲醛为碳源并降解甲醛,但降解效果不如加复合碳源,菌丝干重几乎增长很少。

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本发明提供黄曲霉H4在降解甲醛中的应用。关于降解甲醛菌的研究很早以前就有报道,然而大部分是关于降解甲醛细菌和降解甲醛酵母菌的研究,却无降解甲醛霉菌的研究报道,本发明公开了已有菌株黄曲霉H4在降解甲醛中的应用,同时提供了黄曲霉H4降解甲醛的应用中的一系列数据,如最适生长pH、碳源和甲醛降解能力等,极大地补充了降解甲醛菌的资料库,填补了国内甲醛降解菌研究资料的空白,此外,黄曲霉H4在自然界中分布范围广。

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