外源刺激剂强化芽孢杆菌高效修复Cr（Ⅵ）污染水体

目前,利用微生物修复六价铬[Cr（Ⅵ）]污染的土壤和水体已经在实验室及场地大量应用,但由于土著微生物的竞争及场地的寡营养条件,导致外源铬（Cr）高效还原微生物定殖困难。鉴于此,本研究从成本低廉且无二次污染的氮源型/碳源型/矿物型/离子型的微生物刺激剂筛选出发,探讨了不同刺激剂添加方式（非包埋型和包埋型）对抗铬芽孢杆菌（Bacillus sp.）高效还原Cr（Ⅵ）的影响,并采用扫描电子显微镜-能谱（SEM-EDS）对芽孢杆菌表面进行表征。结果表明,甘蔗粉（碳源型）、豆粕粉（氮源型）、钙离子[Ca（Ⅱ）,离子型]、蒙脱石（矿物型）这四种刺激剂的添加显著增加了芽孢杆菌对Cr（Ⅵ）的还原效率,进一步利用单因素多水平试验确定了它们的最佳投加量分别为10 g∙L^-1、10 g∙L^-1、10 mmol∙L^-1、8 g∙L^-1,在第8天时与裸菌相比,分别添加这4种刺激剂的芽孢杆菌对Cr（Ⅵ）的还原率分别提高了17.48、15.56、11.70、18.84个百分点。在单因素试验的基础上,挑选2个效果最佳的刺激剂甘蔗粉和蒙脱石,利用响应曲面法建立了混合型刺激剂（甘蔗粉+蒙脱石）与菌的最佳投加量,结果显示甘蔗粉投加量为8 g∙L^-1、蒙脱石投加量为6 g∙L^-1、菌剂投加量为0.3%（V/V）时,培养8 d后,与裸菌相比,添加混合刺激剂的芽孢杆菌对Cr（Ⅵ）还原率增加了32.53个百分点,显著高于单一非混合刺激组。考虑到刺激剂直接加入环境亦会被土著微生物利用,导致对外源铬还原微生物刺激作用的长效性差,本研究还探究了包埋型缓释刺激剂对芽孢杆菌还原Cr（Ⅵ）的长效刺激作用,结果发现,在包埋型刺激剂的辅助下,芽孢杆菌对Cr（Ⅵ）的还原能力随着时间延长而不断增加,其Cr（Ⅵ）还原率分别从86.08%（第2天）增加到97.09%（第28天）,添加了非包埋型混合刺激剂的菌从86.92%（第2天）下降到75.93%（第28天）。SEM观察修复28 d的菌,发现未加任何刺激剂的裸菌出现严重皱缩,部分断裂,形态结构不完整;添加非包埋混合刺激剂的菌出现轻微皱缩,点状断裂,形态结构较为完整;而添加包埋型刺激剂的菌光滑,形态结构完整,表面有绒毛状产物,EDS显示绒毛状产物O和Cr含量相对于其他元素较多,包埋型刺激剂提升了菌细胞表面参与的铬固定,降低了铬对细菌细胞的毒性。研究表明,混合刺激剂还原效果优于单一非混合刺激组,确定最佳投加量分别为甘蔗粉（8 g∙L^-1）、蒙脱石（6 g∙L^-1）和菌剂（0.3%）。利用非包埋型刺激剂有利于短期内快速提升菌对Cr（Ⅵ）还原,而包埋型刺激剂使菌还原Cr（Ⅵ）具有长效性并有效地降低了Cr（Ⅵ）毒性。     

食品废水培养枯草芽孢杆菌产絮凝剂及固定化吸附Cu~（2＋）研究

[目的]利用食品废水培养枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）AS1-296产絮凝剂吸附Cu2＋。[方法]以味精废水和啤酒废水作为替代培养基培养枯草芽孢杆菌AS1-296制备含γ-聚谷氨酸的絮凝剂,通过正交试验确定其最佳培养条件,对枯草芽孢杆菌产的絮凝剂进行了明胶-戊二醛交联固定处理,并对Cu2＋进行吸附和解析研究。[结果]培养枯草芽孢杆菌AS1-296产絮凝剂的最佳条件为：pH为7,培养时间为48 h,啤酒废水与味精废水的体积比为15。红外光谱分析结果显示,絮凝剂主要由γ-聚谷氨酸和多糖组成。固定后的絮凝剂最佳Cu2＋吸附条件为：最佳吸附pH为5,絮凝剂投加量为0.6 g,温度为40℃,Cu2＋初始浓度为30 mg/200 ml,最大Cu2＋吸附容量为4.1 mg/g。最佳Cu2＋解析条件为：pH为2,最大解析率为81%。[结论]利用味精废水和啤酒废水作为主要原料,使培养枯草芽孢杆菌AS1-296产絮凝剂更具有经济和实用价值,真正实现了＂以废治污＂。 更多还原     

改性花生壳吸附废水中Cr（Ⅵ）条件的优选试验

[目的]研究改性花生壳对废水中Cr（Ⅵ）的吸附性能。[方法]用磷酸溶液对花生壳进行改性处理,制备不同浓度的Cr（Ⅵ）溶液,采用单因素试验研究Cr（Ⅵ）初始浓度、改性花生壳投加量、pH值、反应时间对吸附率的影响,并通过正交试验优化改性花生壳对废水中Cr（Ⅵ）的吸附条件。[结果]极差分析可知,在影响吸附效果的因素中,pH值的影响最大,投加量和反应时间次之,Cr（Ⅵ）初始浓度的影响最小。最佳吸附条件为：pH值为2.0,Cr（Ⅵ）浓度为40mg/L,花生壳粉末投加量为30g/L,反应时间为100min,对Cr（Ⅵ）的吸附率可达96.81%。改性花生壳对含Cr（Ⅵ）废水的吸附性能明显高于未改性花生壳。[结论]该研究为花生壳的综合利用和含Cr（Ⅵ）废水的处理研究提供有价值的参考。     

麦冬处理水中Cr（Ⅵ）的研究

[目的]探索麦冬对废水中重金属的净化效果。[方法]采用水培法,研究麦冬对废水中Cr（Ⅵ）的吸附能力。[结果]低浓度Cr（Ⅵ）能增强麦冬光合作用,促进其生长;在培养液pH值为4时,麦冬对水中Cr（Ⅵ）的去除率在第7天达到最大值;被麦冬吸附的Cr（Ⅵ）主要富集在麦冬根系。[结论]麦冬在地表水污染治理中具有广泛的应用前景。     

固定化枯草芽孢杆菌净化养殖水体试验

为研究固定化枯草芽孢杆菌对养殖水体的净化作用,将从水产养殖水体中分离得到的一株枯草芽孢杆菌,经海藻酸钙包埋固定后加入凡纳滨对虾饲养池中,结果池水的亚硝酸盐、硫化氢浓度比对照池显著降低,总碱度显著上升。表明固定化枯草芽孢杆菌对养殖水质具有明显的净化作用。     

枯草芽孢杆菌液体培养条件的研究

对枯草芽孢杆菌液体培养条件进行了优化,通过单因素试验及正交试验,优化出液体培养条件为:枯草芽孢杆菌最适生长温度为32℃,PH为7.2,转速为140r/min,接种量为9％,芽孢率生长最适温度36℃,最适PH为7.2,最适转速120r/min,最适接种量为9％,温度对枯草芽孢杆菌的生长量及芽孢率影响最大.     

一株 Cr（Ⅵ）还原菌对 Cr（Ⅵ）胁迫下小白菜幼苗植物毒性及植物有效性的缓解效应

【目的】研究Cr(Ⅵ)还原菌Exiguobacterium sp.EH5(简称菌株E)对Cr(Ⅵ)胁迫下四季青小白菜幼苗的植物毒性及植物有效性的影响。【方法】通过水培盆栽试验,向等体积、含有不同Cr(Ⅵ)质量浓度(0、1、2、3、4、5 mg/L)的水培营养液中按体积比1%添加菌悬液(菌悬液OD_(600nm)≈4),考察菌株E对Cr(Ⅵ)胁迫下小白菜幼苗的生长量、叶绿素含量、蛋白质含量、丙二醛(MDA)含量、超氧化歧化酶(SOD)活性及铬含量的影响。【结果】(1)Cr(Ⅵ)质量浓度越高,Cr(Ⅵ)毒性抑制小白菜幼苗生长及其蛋白质、叶绿素合成的效果越显著。加入菌株E后,在相同最高Cr(Ⅵ)质量浓度(5 mg/L)对比下,小白菜幼苗茎长、根长、鲜重、叶绿素总量及蛋白质含量比不加菌E对照分别增加98.10%、5.32%、90.49%、10.07%、11.11%。(2)随着Cr(Ⅵ)胁迫质量浓度升高,小白菜幼苗叶片中MDA含量增加,SOD活性随着Cr(Ⅵ)质量浓度升高呈先增后降趋势。加入菌株E后,在相同质量浓度1～5 mg/L下,小白菜幼苗叶片中MDA含量比不加菌对照分别降低19.60%、17.05%、58.85%、28.19%、11.66%。在Cr(Ⅵ)胁迫质量浓度≤4 mg/L时,加菌株E的SOD活性比不加菌对照有所降低,随着Cr(Ⅵ)质量浓度升高(4 mg/L),加菌株E的SOD活性比不加菌对照提高11.51%。(3)Cr(Ⅵ)胁迫质量浓度越高,小白菜幼苗体内(根、茎叶)Cr含量越高。加入菌株E后,小白菜幼苗根、茎叶部分的Cr含量比不加菌对照均有不同程度的降低。【结论】添加菌株E可以在一定程度上缓解Cr(Ⅵ)对小白菜幼苗的生长毒性以及Cr(Ⅵ)诱导的氧化胁迫,并降低小白菜幼苗对Cr(Ⅵ)的可利用度。     

枯草芽孢杆菌产酶规律及酶学性质研究

[目的]研究浙江建德分离得到的枯草芽孢杆菌淀粉酶的产酶规律和酶学性质。[方法]将分离得到的枯草芽孢杆菌发酵培养,研究其淀粉酶产酶击览律,并研究了温度、pH、金属离子对酶学性质的影响。利用双倒数曲线法获得该酶的米氏常数Km[结果]随着发酵时闻的延长,发酵液中淀粉酶的含量提高。在培养30h时,产酶量达到最高。该淀粉酶的最佳反应温度和pH分别为40℃和7．5。该酶具有一定的熟稳定性,对酸碱条件较敏感。Na^＋、K^＋、Ca^2＋、Mg^2＋对该酶具有激活作用,Pb^2＋、Hg^2＋对该酶具有显著的抑制作用,Cu^2＋的影响不显著。该淀粉酶的米氏常数K为2．31×10^-3mol/L。[结论]该研究对该菌株淀粉酶的开发及工业应用具有较强的指导意义。     

产纤维素酶枯草芽孢杆菌C-36的产酶条件研究

以产纤维素酶的枯草芽孢杆菌菌株C-36为研究对象,从碳源、氮源、接种量、培养基初始pH、温度等方面研究该菌株的产酶条件,结果表明该菌产酶的最适碳源为2%的CMC-Na,最适氮源为2.5%的蛋白胨+酵母粉复合氮源,最佳接种量为4%,最适起始pH为5.0,产酶最适温度为37℃。在此条件下,培养36 h后达到产酶高峰,CMC酶活为196.33 U/mL,是优化前的3倍。     

产植酸酶枯草芽孢杆菌ZX-29产芽孢条件的优化

试验研究了产植酸酶枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)ZX-29的芽孢产率及芽孢数量,采用单因素试验和正交试验对该菌产芽孢条件进行了优化。结果表明,该菌摇瓶发酵生产芽孢的最佳条件为:培养基成分:0.5%可溶性淀粉、2.0%蛋白胨、0.10%KH2PO4和0.05%MnSO4·H2O;培养条件:pH 8.0、种龄20 h、装瓶量30 mL(250 mL三角瓶)。在此优化条件下,发酵液中该菌株的芽孢数量达到6.4×109个/mL,芽孢产率达到97.61%。     

利用枯草芽孢杆菌发酵生产γ-聚谷氨酸

利用实验室筛选得到的一株枯草芽孢杆菌发酵生产γ-聚谷氨酸(γ-PGA),主要对其发酵工艺参数进行了优化。先通过单因素优化及PB试验筛选重要因子,然后利用Box-Behnken优化发酵工艺最佳组合,获得了最佳培养基组成和最佳培养条件,且在摇床水平上使γ-PGA产量由最初的6.03 g·L~(-1)提高到10.98 g·L~(-1)。接着通过对补料工艺的探索,确定了最佳补料时间和补料配方,最后在5 L发酵罐上进行了放大生产,最终γ-PGA的最高产量可达到31.18 g·L~(-1)。     

枯草芽孢杆菌HS-09产芽孢发酵培养基的优化

枯草芽孢杆菌HS-09具备较好益生菌性能,已作为微生态菌剂应用于水产养殖业。为了提高菌株HS-09产芽孢发酵水平,以芽孢产量为指标,通过单因素试验及正交试验对枯草芽孢杆菌HS-09产芽孢发酵培养基的碳源、氮源进行筛选及优化,确定最佳发酵培养基。结果表明:影响枯草芽孢杆菌HS-09芽孢产量的主次因素为玉米粉>硫酸铵>葡萄糖。枯草芽孢杆菌HS-09产芽孢发酵优化培养基为葡萄糖10g·L^-1、硫酸铵8g·L^-1、玉米粉15g·L^-1、硫酸镁0.5g·L^-1、硫酸锰0.5g·L^-1、磷酸氢二钾1g·L^-1、磷酸二氢钾2g·L^-1、碳酸钙3g·L^-1;以最佳产孢发酵培养基进行200L发酵罐放大发酵,发酵有效菌落数可达4.3×109cfu·mL^-1,实现芽孢90%高转化率。该研究结果可为菌株工业化生产提供参考依据。     

牛粪沼液对枯草芽孢杆菌产孢影响

枯草芽孢杆菌是生产微生物菌肥的有效微生物菌种之一,芽孢含量直接影响菌肥效果。为降低生产成本,提高发酵液中芽孢数量,探究牛粪沼液对枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)D1产孢影响。采用分批培养法确定发酵培养基中沼液最适浓度及碳源与氮源种类和含量。利用比浊法和稀释平板涂布法检测枯草芽孢杆菌的菌体数量及芽孢产率,采用火焰原子吸收光谱法检测沼液中金属离子含量。结果表明,牛粪沼液中含有对产孢有显著影响的Ca~(2+)、Mn~(2+)、Mg~(2+)三种离子;当沼液与水配比为11时,产孢效果最佳;麸皮和大豆粉分别是菌株生孢最佳碳源、氮源;最适碳源和氮源含量分别为2.0%和0.5%(质量比),35℃,120 r·min~(-1)恒温培养24 h后,产芽孢率可达83.77%。     

利用基因工程改良枯草芽孢杆菌

枯草芽孢杆菌具有很强的抗逆能力和抗菌防病作用,能产生40多种具有不同结构的抗生素,许多具有优良性状的菌株已成功应用于植物病害的生物防治。采用基因工程技术提高生防枯草芽孢杆菌菌株的拮抗性能、扩大其防治对象,现已成为生物防治研究的热点,并取得了一系列突破性进展。本文从导入外源拮抗基因、提高抗生素表达量、基因突变重组合成新型抗生素、扩大防治对象等方面,综述了最近基因工程改良生防枯草芽孢杆菌的研究进展,并探讨了以后的研究方向。     

枯草芽孢杆菌植酸酶的研究进展

 枯草芽孢杆菌通能过分泌植酸酶分解植酸，释放磷元素，促进动植物磷的吸收。主要综述了枯草芽孢杆菌植酸酶作用机理、酶学性质、分离纯化、分类地位和基因工程方面的研究进展，以便为该酶的深入研究和应用提供借鉴作用。     

枯草芽孢杆菌产脂肽的发酵条件优化

[目的]优化枯草芽孢杆菌产脂肽的发酵条件,提高枯草芽孢杆菌ATCC21332脂肽产量。[方法]利用较低成本的底物对枯草芽孢杆菌ATCC21332进行发酵优化。[结果]枯草芽孢杆菌在葡萄糖浓度9 g/L、豆粕浓度40 g/L、接种量5%、装液量120 mL(500 mL容量瓶)、温度30°C、转速150 r/min、发酵时间120 h时,脂肽产量最高,为4 885.1 mg/L,比添加活性炭载体的最高产量3 600.0 mg/L增加了35.70%。通过测定发酵过程中不同时间段发酵液中氨基酸含量,发现在81 h时谷氨酸含量急剧增大,添加谷氨酸可使脂肽产量达954.0 mg/L,相比不添加谷氨酸的培养基可使脂肽产量增加近6倍。[结论]该研究为工业化生产提供新思路。     

响应面法优化促植物生长枯草芽孢杆菌CK15产芽孢条件

[目的]优化枯草芽孢杆菌CK15的发酵条件,提高其芽孢产量。[方法]通过单因素试验优化碳源种类及浓度、氮源种类及浓度、无机盐种类、装液量、摇床转速、初始p H、温度、接种量,采用Plackett-Burman试验筛选出培养基中的显著因素,再利用Box-Behnken试验确定3个因素的最佳浓度。[结果]在玉米粉10.7 g/L、豆粕粉24.4 g/L、CaCO_3 7.4 g/L、NaCl 5.0 g/L、MnSO_4　0.4 g/L、KH_2PO_4　1.0 g/L、装液量50 m L/250 m L、转速为200 r/min、初始p H 7.2、温度30℃、接种量2.0%条件下,芽孢产量达到7.4×109cfu/m L,比优化前提高了80.49%。[结论]响应面法有效提高了枯草芽孢杆菌CK15的芽孢产量。     

枯草芽孢杆菌rocG基因插入失活突变株的构建

枯草芽孢杆菌中有2个编码谷氨酸脱氢酶(GDH)的基因:rocG基因和gudB基因。其中Bacillus subtilis 168菌株的rocG基因编码有活性的GDH,而gudB基因编码没有活性的GDH。敲除168菌株的rocG基因后,gudB基因会自发突变为gudB1基因,后者编码有活性的GDH(gudB1-GDH)。为了研究gudB1-GDH在代谢中的作用及调控机制,构建了pMUTin4-rocG插入突变重组质粒,将其转化至B.subtilis 168,成功获得了1株rocG失活突变株BS-△rocG。对BS-△rocG和野生株的生长情况及GDH酶活进行了比较,发现BS-△rocG生长情况和野生株相当,但其GDH酶活为4.641U/mg蛋白,高于野生株的3.042U/mg蛋白。由此推测BS-△rocG中,gudB可能自发突变为gudB1,从而能够编码有活性的GDH,这一结果为研究枯草芽孢杆菌gudB1-GDH在代谢中的作用及调控机制奠定了基础。     

西藏产弹性蛋白酶的枯草芽孢杆菌分离及鉴定

[目的]为了从西藏林芝分离出产弹性蛋白酶的枯草芽孢杆菌。[方法]根据西藏林芝的实际,从西藏林芝八一镇的屠宰场附近的土壤、污水中采样和30℃培养分离。以水解弹性蛋白形成透明圈直径与菌径之比最大的菌株作为研究对象,对弹性蛋白和酪蛋白平板水解的透明圈直径和菌径进行测量,对其个体形态、菌落特征、生理生化特征方面进行鉴定。[结果]据个体形态、菌落特征、生理生化特征,所分离出的菌株鉴定为枯草芽孢杆菌。在弹性蛋白和酪蛋白平板上,菌株的平均HC分别为1.64和2.57。该菌产弹性蛋白酶、淀粉酶、过氧化氢本酶,分解酪蛋白的酶。[结论]该研究为保藏西藏特有的产弹性蛋白酶的枯草芽孢杆菌奠定基础。     

固定化枯草芽孢杆菌净化池塘养殖水体的效果

利用网袋、浮器、枯草芽胞杆菌、缓释培养基有机组合成固定化枯草芽孢杆菌净化器。通过36 d的试验,结果显示固定化枯草芽孢杆菌净化器组水体p H稳定,化学需氧量(COD)降低33.5%,氨氮降低,亚硝态氮未升高,硝态氮保持恒定;固定化枯草芽孢杆菌净化器组池塘中异养菌总数未出现明显升高,弧菌数量差异不显著,芽胞杆菌数量增加。养殖鱼类增重率显著高于对照组。固定化枯草芽孢杆菌可以起到良好的调节水质效果,有效时间长,成本低。