1 引言(Introduction)

　　近年來(lái), 隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展, 紡織印染行業(yè)也逐漸壯大, 有關(guān)研究報(bào)告稱, 世界染料總產(chǎn)量超過(guò)80萬(wàn)t·a-1, 種類超過(guò)10萬(wàn)種, 中國(guó)年產(chǎn)量占世界年產(chǎn)量的40%, 而且每年以30%的比例持續(xù)增長(zhǎng)(Fan et al., 2009).偶氮染料不僅種類繁多, 而且應(yīng)用廣泛.目前, 偶氮染料已被廣泛應(yīng)用于紡織印染、食品、造紙印刷等行業(yè)(Ulson de Souza et al., 2007), 占總紡織染料使用量的70%左右(Lang et al., 2013), 是各行業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的一類合成染料.

　　含有偶氮鍵的染料統(tǒng)稱為偶氮染料, 是染料中最多的一類.以雜環(huán)化合物作為重氮組分或偶合組分的偶氮染料, 主要有分散染料、酸性染料和活性染料.偶氮染料色彩鮮艷、分子吸光系數(shù)大、牢度較好, 是當(dāng)前分散、酸性染料、活性染料的主要發(fā)展方向.一般說(shuō)來(lái), 偶氮化合物的分子中含有1~3個(gè)“―N=N―”, 鍵上連有苯或苯基, 苯或苯基又連有―Cl、―NH2、―CH3、―SO3、―NO2及―OH等基團(tuán)(Saratale et al., 2011).偶氮分子的發(fā)色基是偶氮鍵, 助色基是氨基、羥基、甲基和磺酸基等, 當(dāng)光線射入后發(fā)生選擇性吸收而產(chǎn)生視覺(jué)所感受到的各種顏色.偶氮染料的使用量在紡織印染行業(yè)最大, 產(chǎn)生的紡織印染廢水量也最多.含偶氮染料的紡織印染廢水具有色度高、化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)和生物可降解性差的特點(diǎn)(Supaka et al., 2004), 而且其本體及其降解產(chǎn)物苯胺類中間體具有毒性、致突變和致癌性(Pandey et al., 2007), 是國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的難處理的廢水之一.這些有毒物質(zhì)長(zhǎng)期存在于水環(huán)境中, 對(duì)人類及動(dòng)植物的健康會(huì)造成極大危害(Lima et al., 2007), 因而篩選能夠高效降解偶氮染料的微生物, 并將其應(yīng)用到印染廢水的處理已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)之一.

　　國(guó)內(nèi)外研究人員已發(fā)現(xiàn)了多種微生物對(duì)偶氮染料有較強(qiáng)的脫色能力, 細(xì)菌、真菌、酵母菌、藻類及某些植物都被檢測(cè)到可以降解或礦化各種染料使其脫色.偶氮染料分子的發(fā)色基是偶氮鍵(—N=N—), 偶氮染料的脫色是通過(guò)偶氮鍵斷裂來(lái)實(shí)現(xiàn)(Nam et al., 2000).一般認(rèn)為, 微生物并不能把大分子偶氮染料當(dāng)作基質(zhì)吸收利用, 而是通過(guò)合成一種特定的偶氮還原酶, 在其催化作用下將發(fā)色基團(tuán)偶氮鍵還原成無(wú)色的胺類物質(zhì)(嚴(yán)濱等, 2008; dos Santos et al., 2007).脫色細(xì)菌因其在環(huán)境中普遍存在, 培養(yǎng)條件簡(jiǎn)單, 繁殖迅速, 在工業(yè)微生物領(lǐng)域應(yīng)用廣泛而被高度重視.例如, Dawkar等(2009)報(bào)道的偶氮染料脫色細(xì)菌Bacillus sp. VUS, 在18 h的脫色過(guò)程中, 可以對(duì)50 mg·L-1的偶氮染料Navy Blue 2G進(jìn)行有效脫色, 且脫色率達(dá)到94%;Jadhav等(2008)報(bào)道的偶氮染料脫色細(xì)菌Comamonas sp. UVS, 在13 h的脫色過(guò)程中, 可以對(duì)1.1 g·L-1的偶氮染料Direct Red 5B進(jìn)行有效脫色, 且脫色率高達(dá)到100%;Kalyani等(2009)報(bào)道的偶氮染料脫色菌Pseudomonas sp. SUK1, 在6 h的脫色過(guò)程中, 可以對(duì)高濃度(5 g·L-1)的偶氮染料Reactive Red 2進(jìn)行有效脫色, 且脫色率達(dá)到96%;Saratale等(2009)報(bào)道的Micrococcus glutamicus NCIM-2168, 在42 h脫色過(guò)程中, 可以對(duì)50 mg·L-1的偶氮染料Reactive Green 19 A進(jìn)行有效脫色, 且脫色率達(dá)到100%;Amar等(2008)報(bào)道的 Rhizobium radiobacter MTCC 8161, 在48 h脫色過(guò)程中, 可以對(duì)50 mg·L-1的偶氮染料Reactive Red 141進(jìn)行有效脫色, 且脫色率達(dá)到90%.但關(guān)于嗜水氣單胞菌屬(Aeromonas hydrophila)對(duì)偶氮染料酸性橙7的脫色研究鮮有報(bào)道.

　　因此, 本實(shí)驗(yàn)利用平板劃線分離法從杭州七格污水處理廠二沉池的活性污泥中篩選得到一株對(duì)偶氮染料酸性橙7(Acid Orange 7)具有高效脫色功能的菌株嗜水氣單胞菌(Aeromonas hydrophila strain JL-1), 通過(guò)16S rRNA基因序列分析鑒定, 并初步探討該菌株的最佳脫色條件及其脫色性能, 為進(jìn)一步豐富高效偶氮脫色菌的基因庫(kù), 進(jìn)行印染工業(yè)廢水的處理及偶氮染料降解機(jī)理的研究提供參考依據(jù).

　　2 材料與方法(Materials and methods)2.1 偶氮染料

　　酸性橙7(Acid Orange 7, 簡(jiǎn)稱AO7), 又稱為金橙Ⅱ(OrangeⅡ), CAS號(hào)633-96-5, 分子式為C16H11N2NaO4S, 相對(duì)分子為350.32, 特征波長(zhǎng)λmax=484 nm, 分子結(jié)構(gòu)示意圖如圖 1所示.本產(chǎn)品購(gòu)置于杭州某化學(xué)藥劑公司, 純度>85%, 屬于偶氮酸性染料, 主要用于酸堿指示劑、生物染色劑、抽提和分光測(cè)定陽(yáng)離子表面活性劑.

　　圖 1

　　圖 1酸性橙7(AO7)分子結(jié)構(gòu)示意圖

　　2.2 培養(yǎng)基

　　選用LB培養(yǎng)基(Luria-Bertani medium)用于菌株的培養(yǎng), 再選取另外5種不同類型培養(yǎng)基用于菌株的脫色實(shí)驗(yàn), 其培養(yǎng)基組成成分如表 1所示.所使用的培養(yǎng)基均由50 g·L-1的NaHCO3溶液調(diào)節(jié)pH至7.0, 并在121 ℃下滅菌20 min, 待培養(yǎng)基降到60 ℃后, 加入偶氮染料AO7.

 　　2.3 16S rRNA基因測(cè)序

　　菌體在液體培養(yǎng)基培養(yǎng)至對(duì)數(shù)期, 取1 mL菌液，使用上海申能博彩生物科技有限公司生產(chǎn)的3S柱離心式環(huán)境樣品DNA抽提試劑盒提取總DNA.擴(kuò)增菌株16S rRNA基因, 使用細(xì)菌通用引物對(duì)(正向引物27F 5′-AGAGTTYGATCCTGGCTCAG-3′; 反向引物1492R 5′-AAGGAGGTGATCCAGCCGCA-3′).PCR反應(yīng)條件為：95 ℃預(yù)變性5 min; 95 ℃變性30 s, 55 ℃退火30 s, 72 ℃延伸1 min 30 s, 30個(gè)循環(huán); 72 ℃保溫10 min, 4 ℃保存.將測(cè)序所得基因序列提交至NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)，使用BLAST進(jìn)行同源性比對(duì), 并下載相關(guān)序列, 利用系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)分析軟件MEGA5.0計(jì)算序列相似度, 同時(shí)用其中的Neighbor Joining(NJ)方法構(gòu)建菌株的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)并對(duì)序列進(jìn)行親緣性及系統(tǒng)發(fā)育分析.

　　2.4 脫色實(shí)驗(yàn)

　　配置100 mL含有100 mg·L-1偶氮染料AO7的培養(yǎng)基于250 mL的錐形瓶中, 按6%的接種量接種菌株JL-1(接種液OD600=1.5), 在溫度為30 ℃、轉(zhuǎn)速為150 r·min-1的恒溫振蕩器中進(jìn)行接種培養(yǎng)24 h.探討環(huán)境條件對(duì)菌株JL-1脫色性能及其生長(zhǎng)情況的影響, 包括初始染料濃度(20、50、100、150和200 mg·L-1)、接種量(2%、4%、6%、8%和10%)、pH(5、6、7、8和9)和NaCl濃度(0、5、10、30和50 g·L-1).

　　2.5 分析方法

　　使用721可見(jiàn)分光光度計(jì)對(duì)偶氮染料AO7與菌株JL-1進(jìn)行定量分析, 分析方法參照文獻(xiàn)(Chen, 2002).所取混合樣品一部分直接在600 nm的波長(zhǎng)下測(cè)定吸光度OD(optical density), 另一部分經(jīng)10 min、13000 r·min-1離心(H1850R臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)), 上清液在波長(zhǎng)600 nm和λmax=484 nm下分別進(jìn)行吸光度測(cè)定, 菌株濃度用樣品離心前(式(1))、后(式(2))混合液在600 nm下的吸光度的差值表征, 染料濃度用樣品離心后上清液在λmax下的吸光度表征(式(3)).

　　式中, OD600X+dye為樣品混合液在600 nm下吸光度值; OD600X為細(xì)菌菌液在600 nm下吸光度值, 用于表征細(xì)菌濃度; OD600sup與OD600dye為樣品上清液在600 nm下染料的吸光度值; ODλmaxsup與ODλmaxdye為樣品上清液在最大吸收波長(zhǎng)下染料的吸光度值;

　　用脫色率表征菌株JL-1對(duì)染料AO7的脫色能力(吸附與降解能力), 根據(jù)公式(4)計(jì)算脫色率η.

　　式中, OD0為培養(yǎng)基初始的吸光度值; OD1為反應(yīng)一段時(shí)間后的吸光度值.

　　3 結(jié)果與討論(Results and discussion)3.1 菌株的分離篩選

　　采用平板劃線分離法從杭州七格污水處理廠二沉池的活性污泥中篩選得到一株對(duì)偶氮染料酸性橙7(AO7)具有高效脫色功能的菌株, 編號(hào)為JL-1.該菌株在LB瓊脂培養(yǎng)基上生長(zhǎng)良好, 兼性厭氧, 形成邊緣整齊、表面濕潤(rùn)、光滑的圓形菌落, 菌落呈半透明、灰白色, 有特殊氣味, 菌落的大小與培養(yǎng)時(shí)間、溫度有關(guān), 菌落小的只有針尖大小, 大的直徑可達(dá)3~4 mm, 菌落照片如圖 2所示.

　　圖 2

　　圖 2菌株JL-1菌落照片

　　3.2 菌株的16S rRNA序列分析

　　測(cè)序獲得菌株JL-1的16S rRNA基因序列(1153 bp), 將測(cè)序獲得的正反序列經(jīng)RNAMAN序列拼接后, 在NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行同源性比對(duì), 獲得Blast序列登錄號(hào)為XMACAS5301R.選取Blast中已有的嗜水氣單胞菌(Aeromonas hydrophila)序列相近的標(biāo)準(zhǔn)菌株, 并下載相關(guān)序列, 利用軟件MEGA5.0計(jì)算序列相似度, 同時(shí)用其中的Neighbor Joining(NJ)方法構(gòu)建菌株的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)并對(duì)序列進(jìn)行親緣性及系統(tǒng)發(fā)育分析.該菌株的16S rRNA基因序列的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)如圖 3所示.結(jié)果表明, 菌株JL-1基因與Aeromonas hydrophila strain S5-14相似度最高, 同源性高達(dá)99%.并且在所構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)中, 菌株JL-1與Aeromonas hydrophila strain S5-14也處于同一分支上, 因此, 結(jié)合其形態(tài)特征, 將該菌鑒定并初步命名為Aeromonas hydrophila strain JL-1.

　　圖 3

　　圖 3菌株JL-1的16S rRNA基因序列系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)(括號(hào)內(nèi)序號(hào)為Blast登錄號(hào), 數(shù)字為同源性)

　　3.3 培養(yǎng)基對(duì)菌株脫色性能的影響

　　由圖 4可知，菌株JL-1對(duì)100 mg·L-1偶氮染料酸性橙7(AO7)脫色因選用培養(yǎng)基不同而脫色率各異, 在10 h脫色過(guò)程中, Czapek′s medium、Martin Broth、Mineral salt medium、M9 medium、Sabourand medium 5種培養(yǎng)基的脫色率達(dá)不到40%, 而Luria-Bertani medium的脫色率高達(dá)94.7%.究其原因, 可能是因?yàn)長(zhǎng)uria-Bertani medium所含營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(胰蛋白胨、酵母浸膏)均是復(fù)雜的有機(jī)含氮化合物, 能提供菌株生長(zhǎng)所需的碳源和氮源, 而且酵母浸膏作為合作基質(zhì)可以促進(jìn)偶氮染料脫色(Muhammad et al., 2016), 但其余5種培養(yǎng)基所含的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)均為無(wú)機(jī)氮源, 不利于菌株JL-1對(duì)偶氮染料AO7脫色.因此, 在后續(xù)的實(shí)驗(yàn)中, 選擇Luria-Bertani medium作為偶氮染料的脫色培養(yǎng)基.

　　圖 4

　　圖 4培養(yǎng)基對(duì)菌株JL-1脫色性能的影響(a.Czapek′s medium, b.Martin Broth, c.Mineral salt medium, d.M9 medium, e.Sabourand medium, f. Luria-Bertani medium)

　　3.4 初始染料濃度對(duì)菌株脫色性能及生長(zhǎng)的影響

　　本實(shí)驗(yàn)為了探討菌株JL-1對(duì)偶氮染料AO7的脫色能力, 設(shè)計(jì)了5組不同初始AO7濃度的LB脫色培養(yǎng)基, 用于觀察初始染料濃度對(duì)菌株脫色性能及其生長(zhǎng)的影響.菌株JL-1對(duì)不同濃度的偶氮染料AO7脫色情況如圖 5a所示, 增殖情況如圖 5b所示.圖 5a表明, 在10 h脫色過(guò)程中, 菌株JL-1對(duì)偶氮染料AO7的脫色效果受初始染料濃度的影響, 對(duì)于低濃度(20 mg·L-1)和中低濃度(50 mg·L-1)的偶氮染料AO7, 菌株JL-1在4 h內(nèi)完成78.3%和88.7%的脫色, 在后續(xù)6 h脫色過(guò)程中脫色率幾乎沒(méi)有變化; 對(duì)于中等濃度(100 mg·L-1)的偶氮染料AO7, 菌株JL-1在8 h內(nèi)完成93.8%的脫色, 在后續(xù)2 h培養(yǎng)過(guò)程中脫色率幾乎沒(méi)有變化; 對(duì)于中高濃度(150 mg·L-1)和高濃度(200 mg·L-1)的偶氮染料AO7, 菌株JL-1在10 h內(nèi)只完成84.7%和68.3%的脫色.當(dāng)初始染料濃度在20~100 mg·L-1之間時(shí), 菌株JL-1的脫色效率隨著AO7濃度增加而增加, 初始染料濃度在100~200 mg·L-1之間時(shí), 菌株JL-1的脫色效率隨著AO7濃度增加而減小.圖 5b表明, 在前4 h培養(yǎng)過(guò)程中, AO7濃度對(duì)菌株JL-1的生長(zhǎng)沒(méi)有明顯影響, 在后6 h培養(yǎng)過(guò)程中, 隨著初始染料AO7濃度的升高, 其OD600值增加幅度逐漸減小, 在高濃度(200 mg·L-1)的AO7環(huán)境下生長(zhǎng)的菌株增殖速率下降最快.

　　圖 5

　　圖 5初始染料濃度對(duì)菌株JL-1脫色(a)及生長(zhǎng)(b)的影響

　　菌株JL-1對(duì)100 mg·L-1偶氮染料AO7在8 h的脫色率達(dá)到93.8%, 相比于Tan等(2013;2014;2016)研究中所述降解20 mg·L-1偶氮染料AO7的脫色菌株, 菌株JL-1的脫色能力與效率明顯均要高于前者.Chen(2003)研究的菌株Aeromonas hydrophila DEC1對(duì)100 mg·L-1偶氮染料AO7在24 h的脫色率達(dá)到79%, 其脫色菌株DEC1與菌株JL-1均屬于嗜水氣單胞菌屬, 但針對(duì)同一濃度(100 mg·L-1)偶氮染料AO7的降解, 其脫色效率要比菌株JL-1遜色許多.

　　脫色菌株JL-1對(duì)于各種濃度梯度的偶氮染料AO7均達(dá)不到100%脫色, 而且低濃度AO7染料脫色會(huì)受到抑制, 隨著初始染料濃度越高, 脫色速率會(huì)越小, 抑制現(xiàn)象也越明顯, 脫色到一定程度后將很難再進(jìn)行下去.探究其原因可能是本體偶氮染料及其分解產(chǎn)生的具有毒性的中間體抑制了脫色菌株生長(zhǎng)和偶氮還原酶合成(Tony et al., 2009; Jadhav et al., 2011), 使得其脫色能力下降, 圖 5b的菌株增殖趨勢(shì)也證實(shí)這一點(diǎn), 隨著初始偶氮染料AO7濃度的增加, 菌株JL-1的增殖速率在不斷下降, 偶氮染料AO7會(huì)抑制菌株的生長(zhǎng).在偶氮染料誘導(dǎo)之下, 脫色菌被誘導(dǎo)合成偶氮還原酶, 將AO7分解成對(duì)氨基苯磺酸和1-氨基-2-萘酚(García-Martínez et al., 2015).染料濃度越高, 分解的代謝產(chǎn)物量將越多, 對(duì)菌株活性的抑制也更強(qiáng), 脫色率下降將顯而易見(jiàn).因此, 本實(shí)驗(yàn)選取100 mg·L-1偶氮染料AO7作為菌株JL-1最佳脫色的初始染料濃度.具體聯(lián)系污水寶或參見(jiàn)http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　3.5 接種量對(duì)菌株脫色性能及生長(zhǎng)的影響

　　菌體初始接種量的大小不僅直接影響生物脫色效率, 而且與工程應(yīng)用的成本息息相關(guān).為了保證染料有效脫色, 同時(shí)又能把成本降到最低, 本實(shí)驗(yàn)設(shè)置了一系列的接種量用于探討pH對(duì)菌株JL-1脫色性能及生長(zhǎng)的影響.不同接種量的菌株JL-1對(duì)100 mg·L-1偶氮染料酸性橙7(AO7)脫色情況如圖 6a所示, 生長(zhǎng)情況如圖 6b所示.在8 h的脫色過(guò)程中, 接種量為2%時(shí)的脫色率僅為68.7%, 接種量為4%時(shí)的脫色率為77.3%, 接種量為6%時(shí)的脫色率為80.5%, 接種量為8%時(shí)的脫色率達(dá)到90.8%, 接種量為10%時(shí)的脫色率達(dá)到92.7%.結(jié)果表明, 菌株JL-1的脫色效率受接種量大小的影響, 接種量越大, 菌株生長(zhǎng)速率越快, 脫色效果也越好.菌株JL-1以二分裂方式增殖, 接種量越大, 菌體的初始濃度也將越高, 其脫色率和增殖速率也會(huì)越高(Tuttolomondo et al., 2014), 為了保證脫色效果, 接種量至少應(yīng)為8%, 這與Tan等(2014)得出的結(jié)論相吻合.因此, 本實(shí)驗(yàn)選取8%的接種量作為菌株JL-1的最佳接種量.

　　圖 6

　　圖 6接種量對(duì)菌株JL-1脫色(a)及生長(zhǎng)(b)的影響

　　3.6 pH對(duì)菌株脫色性能及生長(zhǎng)的影響

　　考慮到紡織印染廢水pH值較高, 本實(shí)驗(yàn)設(shè)置了5組pH梯度用于探討pH對(duì)菌株JL-1脫色性能及生長(zhǎng)的影響.所處不同pH環(huán)境下的菌株JL-1對(duì)100 mg·L-1偶氮染料酸性橙7(AO7)的脫色情況如圖 7a所示, 生長(zhǎng)情況如圖 7b所示.在8 h的脫色過(guò)程中, pH為5的培養(yǎng)基脫色率達(dá)到92.1%, pH為6的培養(yǎng)基脫色率達(dá)到91.6%, pH為7的培養(yǎng)基脫色率達(dá)到75.9%, pH為8的培養(yǎng)基脫色率達(dá)到69.2%, pH為9的培養(yǎng)基脫色率僅有29.1%.結(jié)果表明, 菌株JL-1更適合在偏酸性環(huán)境對(duì)偶氮染料AO7進(jìn)行脫色, 在偏堿性環(huán)境下它的生長(zhǎng)與脫色都會(huì)受到抑制(于文娟等, 2012).這一結(jié)論與Chen等(2003)報(bào)道的嗜水氣單胞菌在偏酸性環(huán)境對(duì)活性深藍(lán)NR脫色結(jié)果相似.因此, 本實(shí)驗(yàn)選取pH為5的偏酸性環(huán)境作為菌株JL-1的最佳脫色環(huán)境.

　　圖 7

　　圖 7 pH對(duì)菌株JL-1脫色(a)及生長(zhǎng)(b)的影響

　　微生物對(duì)染料的脫色主要是通過(guò)生物吸附和生物降解兩個(gè)過(guò)程實(shí)現(xiàn), 這兩個(gè)過(guò)程與pH值的大小密切相關(guān), 它不僅可以改變?nèi)玖辖Y(jié)構(gòu)和電荷而影響微生物細(xì)胞對(duì)染料的吸附(Wang et al., 2008), 而且還可以通過(guò)改變脫色菌合成的偶氮還原酶活性間接影響脫色效率.在偏酸性的環(huán)境下, 偶氮染料AO7的磺酸基更容易與H+結(jié)合, 使得偶氮染料AO7分子間產(chǎn)生靜電斥力, 從而促進(jìn)微生物細(xì)胞對(duì)染料的吸附作用(Konsowa et al., 2011; Qu et al., 2010); 在偏堿性環(huán)境下, 較高的pH值會(huì)使得菌株JL-1產(chǎn)生偶氮還原酶失去活性, 從而影響到菌株的脫色效率.

　　3.7 鹽度對(duì)菌株脫色性能及生長(zhǎng)的影響

　　考慮到紡織印染廢水具有很高的含鹽量, 因此, 本實(shí)驗(yàn)設(shè)置5組含有不同NaCl濃度梯度的LB培養(yǎng)基, 用NaCl含量表示鹽度的高低, 探討鹽度對(duì)菌株JL-1脫色性能及生長(zhǎng)的影響.所處不同鹽度環(huán)境下的菌株JL-1對(duì)100 mg·L-1偶氮染料酸性橙7(AO7)的脫色情況如圖 8a所示, 生長(zhǎng)情況如圖 8b所示.在10 h的脫色過(guò)程中, 未加NaCl(即鹽度為0)的培養(yǎng)基脫色率僅有63.1%, NaCl濃度為5 g·L-1(鹽度為5%)的培養(yǎng)基脫色率達(dá)到76.7%, NaCl濃度為10 g·L-1(鹽度為10%)的培養(yǎng)基脫色率達(dá)到93.6%, NaCl濃度為30 g·L-1(鹽度為30%)的培養(yǎng)基脫色率僅有55.5%, NaCl濃度為50 g·L-1(鹽度為50%)的培養(yǎng)基脫色率僅有20.2%.顯而易見(jiàn), 過(guò)低或過(guò)高濃度的NaCl都會(huì)影響菌株JL-1的脫色效果, 在NaCl濃度較低(0~10 g·L-1)時(shí), 菌株JL-1對(duì)偶氮染料AO7的脫色能力隨著NaCl濃度升高而加強(qiáng), 這與Gou等(2009)發(fā)現(xiàn)鹽度從0增加到6%時(shí)青霉菌QQ對(duì)偶氮染料活性深紅X-3B脫色效果明顯增強(qiáng)的現(xiàn)象一致; 在NaCl濃度較高(10~50 g·L-1)時(shí), 菌株JL-1對(duì)偶氮染料AO7的脫色能力隨著NaCl濃度升高而減弱, NaCl濃度為10 g·L-1的培養(yǎng)基脫色效果最佳.推測(cè)其原因可能是菌株JL-1在高濃度NaCl的培養(yǎng)基里活性受到抑制, 鹽析作用增強(qiáng), 脫氫酶的活性下降, 微生物本身活性受阻, 新陳代謝作用減緩, 導(dǎo)致脫色率下降.這一推測(cè)也從圖 8b得到證實(shí), 菌株JL-1在NaCl濃度為50 g·L-1的培養(yǎng)基里的OD600值達(dá)不到1.2, 明顯低于其他NaCl濃度下的OD600值, 表明菌株JL-1在高鹽度條件下的生長(zhǎng)受到抑制.另外, 脫色菌JL-1合成的偶氮還原酶活性高低將直接影響偶氮染料的脫色效率, 鹽度過(guò)高會(huì)使得偶氮還原酶變性.因此, 本實(shí)驗(yàn)選取NaCl濃度為10 g·L-1的低鹽度環(huán)境作為菌株JL-1的最佳脫色環(huán)境.

　　圖 8

　　圖 8 NaCl濃度對(duì)菌株JL-1脫色(a)及生長(zhǎng)(b)的影響

　　事實(shí)上, 鹽度對(duì)微生物細(xì)胞的滲透壓有極大影響, 高鹽度環(huán)境會(huì)抑制細(xì)菌生長(zhǎng), 甚至導(dǎo)致細(xì)胞死亡(Kolekar et al., 2008).染料的制造和印染工序產(chǎn)生的廢水鹽度一般在15%~20%之間(Manu et al., 2003), 一般來(lái)說(shuō), NaCl濃度超過(guò)3 g·L-1就可以對(duì)大多數(shù)細(xì)菌活性造成中等程度的抑制(郭建博等, 2007; 鄒聰慧等, 2011; Nachiyar et al., 2007; Gou et al., 2010).然而, 菌株JL-1在NaCl濃度為10 g·L-1條件下生長(zhǎng)良好, 對(duì)偶氮染料AO7的脫色率高達(dá)93.6%, 不存在抑制現(xiàn)象, 由此可見(jiàn), 菌株JL-1具有一定程度的耐鹽性.

　　4 結(jié)論(Conclusions)

　　1) 采用平板劃線分離法從杭州七格污水處理廠二沉池的活性污泥中篩選得到一株對(duì)偶氮染料酸性橙7具有高效脫色功能的細(xì)菌, 編號(hào)為JL-1, 根據(jù)16S rRNA基因序列分析結(jié)果, 鑒定并命名為Aeromonas hydrophila strain JL-1.

　　2) 菌株JL-1可在缺氧振蕩培養(yǎng)條件下對(duì)偶氮染料酸性橙7 (Acid Orange 7)進(jìn)行脫色; 培養(yǎng)基、初始染料濃度、接種量、pH和NaCl濃度對(duì)菌株JL-1脫色性能及生長(zhǎng)有明顯影響; pH為5.0、鹽度為10%、溫度為30 ℃、轉(zhuǎn)速為150 r·min-1的LB培養(yǎng)基(Luria-Bertani medium)為菌株JL-1最佳的脫色及生長(zhǎng)環(huán)境, 在此環(huán)境條件下, 100 mg·L-1的偶氮染料AO7脫色率達(dá)95%以上.該菌株耐鹽性良好, 能在高達(dá)30%鹽度下對(duì)染料進(jìn)行有效的脫色.(來(lái)源：環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào) 作者：焦亮)