高效降酚菌株GY8培养基的优化

　　摘要：通过在无机盐培养基中额外添加碳氮源，研究不同碳氮源对热带假丝酵母菌株GY8降酚性能的影响，从而对该菌株培养基进行优化。结果表明，通过添加额外的碳源和氮源均可促进热带假丝酵母菌株GY8的生长。采用的不同碳源中，最适碳源为甲醇，其最适浓度为4g·L-1。采用的不同氮源中，有机氮源比无机氮源更加有利于热带假丝酵母菌株GY8对苯酚的降解。有机氮源中，酵母膏比蛋白胨更有益于菌株GY8对苯酚的降解，其最适浓度为0.5g·L-1。

　　关键词：热带假丝酵母；苯酚和酚类化合物；生物降解

　　Abstract：Inthispaper，theoptimummediumconditionforphenoldegradationpropertyofCandidatropicalisGY8wasinvestigatedbyaugmentingtheinorganicsaltmediumwithdifferentcarbonandnitrogensources.TheresultsshowedthatadditionalcarbonandnitrogensourcesinmediumcanpromoteCandidatropicalisGY8growth.Amongthedifferentcarbonsources，theoptimumcarbonsourcewasmethanol，andtheoptimumconcentrationwas4g·L-1.TheorganicnitrogensourcesweresignificantlyconductivethaninorganicnitrogensourcestoCandidatropicalisGY8removingphenol.Moreover，yeastextractedhadbettereffectonGY8todegradephenolthanpeptoneamongorganicnitrogensources.0.5g·L-1ofyeastextractedwasoptimumformaximumphenolremoval.

　　Keywords：Candidatropicalis；phenolandphenoliccompounds；biodegradation

　　由于芳香族化合物的毒性及其所致疾病的难治性，其生物降解受到了许多行业研究人员的高度重视。苯酚作为最常见的芳香族化合物之一，广泛存在于诸如煤气化、焦炭生产、医药、农药、肥料、染料制造、化学合成、纸浆和造纸等行业的废水中，其含量可以高达6g·L-1[1-2]。高浓度的苯酚已被用作一般的消毒剂，对生物有机体有毒。1mg·L-1或以上浓度的苯酚就会对水生生物造成影响。即使在相对低浓度的情况下，其对微生物也具有毒性（特别是未驯化的微生物）。另外，苯酚可对将它作为生长底物进行代谢的那些物种产生生长抑制[3]。

　　微生物分解有机物一般利用有机污染物作为碳源，但同时也需要其他的营养物质，如氮源、能源、无机盐和水。研究表明，某些异生物质化合物的降解率可以通过增加额外的碳源或其他营养化合物如氮气、磷酸盐以及矿物成分等而得到提高。一些常规的碳源，如葡萄糖、谷氨酸钠和酵母提取物等已被用于促进对有毒化学品的降解[4-9]。Yu和Ward[10]报道，五氯苯酚（PCP）的降解速率和降解程度在加入葡萄糖和蛋白胨后均显著增加。Topp和Hanson[11]发现，葡萄糖可刺激细胞活力和五氯苯酚的降解。Kotresha和Vidyasagar[12]报道，低浓度的葡萄糖和蛋白胨可以增强绿脓假单胞菌对苯酚的降解。这些结果表明，加入一些常规的碳源和氮源可以帮助减少异生物质对细胞的毒性和生长抑制，从而增加异生物质的转化率。另外，常规碳源还可以为有机化合物的降解提供还原力[13]，或在某些情况下，作为生物降解酶的诱导剂[7]。

　　目前，在城市污水生物脱氮处理中，经常需要额外添加碳源。甲醇、乙酸钠是最常用的外加碳源[14]。在本研究中，利用各种碳源和氮源营养介质对高效降酚真菌GY8进行生物刺激，以找出最佳的营养源，协同降解苯酚，从而为GY8菌治理含酚废水提供理论依据。

　　1材料和方法

　　1.1材料

　　1.1.1菌株来源降解苯酚菌株CandidatropicalisGY8筛选自山西省太谷县污水处理厂曝气池的污水样品，由本实验组保存。

　　1.1.2培养基PDA固体培养基（g·L-1）：葡萄糖20，马铃薯浸粉3，琼脂粉15，pH值自然，121℃，高压灭菌20min，冷却后加入终浓度为0.025g·L-1的氯霉素。

　　PDB培养基（g·L-1）：蛋白胨10，马铃薯粉5，葡萄糖15，NaCl5，pH值自然，121℃，高压灭菌20min，冷却后加入终浓度为0.025g·L-1的氯霉素。

　　无机盐培养基（g·L-1）：K2HPO40.4，KH2PO40.2，NaCl0.1，MgSO40.1，MnSO4·H2O0.01，Na2MoO4·2H2O0.01，（NH4）2SO40.4，加水定容，121℃，高压灭菌20min，冷却后加入终浓度为0.025g·L-1的氯霉素，苯酚根据需要量加入。

　　1.2方法

　　1.2.1菌株CandidatropicalisGY8活化将保存菌株GY8在PDA固体培养基上划线，28℃恒温培养箱培养3d。从PDA培养板挑取活化的单克隆菌，接种到灭菌的含PDB培养基的试管中，28℃，150r·min-1，培养2d后作为后续试验使用菌株。

　　由图7可以看出，无论酵母膏的浓度是多大，都会促进该菌的生长。从图8可以看出，不同浓度的酵母膏对苯酚的降解率是有一定影响的，酵母膏浓度越高，苯酚降解率越低，当酵母膏的浓度为0.5g·L-1时，苯酚降解率达到最大值。该结果表明，低浓度的氮源更利于苯酚的降解。

　　3结论

　　本试验通过在培养基中添加不同的碳氮源，观察热带假丝酵母菌株GY8的降酚活性，来确定该菌株的最适碳源和氮源。结果表明，通过添加额外的碳源和氮源均可以促进菌株GY8的生长。不同碳源中，最适碳源为甲醇，甲醇浓度为4g·L-1时，苯酚降解率最大。不同氮源中，有机氮源比无机氮源更有利于热带假丝酵母菌株GY8对苯酚的降解，而有机氮源中酵母膏的效果优于蛋白胨。酵母膏浓度为0.5g·L-1时，苯酚降解率达到最大。本研究为将GY8菌株应用于含酚废水的治理提供了理论基础。

　　参考文献：

　　[1]CROSSWH，CHIANEK，POHLANDFG，etal.Anaerobicbiologicaltreatmentofcoalgasificationeffluent[J].BiotechnologyandBioengineeringSymposium，1982，12（12）：349-363.

　　[2]TAYJH，HEYX，YANYG.Improvedanaerobicdegradationofphenolwithsupplementalglucose[J].AmericanSocietyofCivilEngineers，2001，127（1）：38-45.

　　[3]HILLGA，ROBINSONCW.Substrateinhibitionkinetics-phenoldegradationbypseudomonas-putida[J].BiotechnologyandBioengineering，1975，17（11）：1599-1615.

　　[4]PAPANASTASIOUAC，MAIERWJ.Kineticsofbiodegradationof2，4-dichlorophenoxyacetateinthepresenceofglucose[J].BiotechnologyandBioengineering，1982，24（9）：2001-2011.

　　[5]TOPPE，CRAWFORDRL，HANSONRS.InfluenceofreadilymetabolizableCarbononpentachlorophenolmetabolismbyapentachlorophenol-degradingFlavobacteriumsp[J].AppliedandEnvironmentalMicrobiology，1988，54（10）：2452-2459.

　　[6]BOIESENA，ARVINE，BROHOLMK.Effectofmineralnutrientsonthekineticsofmethaneutilizationbymethanotrophs[J].Biodegradation，1993，4（3）：163-170.

　　[7]CHAUDHURIBK，WIESMANNU.Enhancedanaerobicdegradationofbenzenebyenrichmentofmixedmicrobialcultureandoptimizationoftheculturemedium[J].AppliedMicrobiologyandBiotechnology，1995，43（1）：178-187.

　　[8]FAVAF，ARMENANTEPM，KAFKEWITZD，etal.Influenceoforganicandinorganicgrowthsupplementsontheaerobicbiodegradationofchlorobenzoicacids[J].AppliedMicrobiologyandBiotechnology，1995，43（1）：171-177.

　　[9]STEFFENSENWS，ALEXANDERM.Roleofcompetitionforinorganicnutrientsinthebiodegradationofmixturesofsubstrates[J].AppliedandEnvironmentalMicrobiology，1995，61（8）：2859-2862.

　　[10]YUJ，WARDOP.Studiesonfactorsinfluencingthebiodegradationofpentachlorophenolbyamixedbacterialculture[J].InternationalBiodeteriorationandBiodegradation，1994，33（3）：209-221.

　　[11]TOPPE，HANSONRS.Degradationofpentachlorophenolbyaflavobacteriumspeciesgrownincontinuouscultureundervariousnutrientlimitations[J].AppliedandEnvironmentalMicrobiology，1990，56（2）：541-544.

　　[12]KOTRESHAD，VIDYASAGARGM.Isolationandcharacterisationofphenol-degradingPseudomonasaeruginosaMTCC4996[J].WorldJournalofMicrobiology&Biotechnology，2008，24（4）：541-547.

　　[13]PERKINSPS，KOMISARSJ，PUHAKKAJA，etal.Effectsofelectron-donorsandinhibitorsonreductivedechlorinationof2，4，6-trichlorophenol[J].WaterResearch，1994，28（10）：2101-2107.

　　[14]孙裕.乙酸钠与甲醇为外加碳源在反硝化过程中的比较[J].中国科技博览，2010（33）：415-416.

　　[15]MARTINRW.Rapidcolorimetricestimationofphenol[J].AnalyticalChemistry，1969，21（11）：1419-1420.

　　[16]慎义勇，张轶男，刘祖发.葡萄糖对油制气废水生物降解影响的初步研究[J].中山大学学报（自然科学版），2005，44（6）：114-117.

　　[17]王静，姜立春.不同碳氮源对葡萄球菌JY02生长及降解苯酚能力的影响[J].江苏农业科学，2012，40（5）：311-315.

　　[18]LOHKC，WANGSJ.Enhancementofbiodegradationofphenolandanongrowthsubstrate4-chlorophenolbymediumaugmentationwithconventionalCarbonsources[J].Biodegradation，1997，8（5）：329-338.

　　[19]张海，曲睿娟，李日强.高效絮凝剂产生菌的分离选育及培养条件优化[J].山西农业科学，2016，44（2）：222-228.

　　[20]杨峰晓，唐赟.不同碳氮源对嗜热菌BF80生长和降解苯酚的影响[J].西华师范大学学报（自然科学版），2008，29（2）：144-147，152.

　　[21]李建国，班睿，司马迎春，等.氮源对重组枯草芽胞杆菌24/pMX45核黄素发酵的影响[J].河北大学学报（自然科学版），2003，23（2）：180-183.

　　[22]岳黎，唐赟，宋嫣，等.不同碳、氮源对苯酚降解菌菌XH-10的生长和苯酚降解的影响[J].西华师范大学学报（自然科学版），2012，33（2）：146-153.

　　[23]张光亚，方柏山，闵航，等.甲醇对土壤甲烷氧化的影响及其微生物学机理[J].生态环境，2003，12（4）：469-472.