CN104974968B - 一种降解pfoa菌株yab‑3及其应用 - Google Patents

一种降解pfoa菌株yab‑3及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种降解PFOA菌株YAB‑3及其应用，该PFOA降解菌为矢野氏鞘氨醇单胞菌（Sphingomonas yanoikuyae），保藏编号：CCTCC NO：M2015281，保藏日期：2015年5月7日，保藏单位：中国典型培养物保藏中心。利用菌株YAB‑3降解含PFOA物料的方法为：先将YAB‑3单菌落接种至LB培养基12‑18小时，然后将这个培养基制成一定OD600的菌悬液，最后用这个菌悬液处理含PFOA的物料。本发明提供了一种降解PFOA菌株YAB‑3及其处理含PFOA物料的方法。该菌株降解PFOA能力强，处理含PFOA物料的方法简单、有效，能显著降低物料中PFOA的浓度。

Description

一种降解PFOA菌株YAB-3及其应用
技术领域
本发明属于生物及环境保护技术领域，具体指一种降解PFOA菌株YAB-3及其应用YAB-3降解PFOA的方法。
背景技术
全氟有机化合物（Perfluorinated compounds, PFCs）是指氢原子全部被氟取代的直链或者支链碳氢化合物，由于C-F键的键能高，具有化学、生物和热稳定性强的特性，因而在环境中很难被自然降解。
全氟辛酸（Perfluorooctane acid，PFOA ）具有典型的PFCs结构特征和化学特性，其不仅在传统行业如纺织、皮革、化工、机械和医药等广泛应用，近年来更被用于高科技领域如航空航天、半导体、微电子和军工等。目前全球生态系统中已经找不到PFOA的本底值为零的环境媒介。由于PFOA具有持久性、生物累积性、致癌、致畸、致突变性及内分泌干扰等特性，对生态环境和人类健康构成重大危害。2009年《斯德哥尔摩公约》将PFOA列为新型持久性环境污染物。
PFOA对生态环境的影响和人类健康的威胁，对其污染修复治理的研究逐渐成为环境科学的热点领域之一。常规的高级氧化技术（如O3、O3/UV、O3/H2O2、Fenton试剂等）对PFOA降解效果不明显。吸附分离去除和化学分解因耗能较高、操作复杂、回收率低，或反应速率慢、容易产生二次污染等原因而实际应用受到限制。
微生物降解氟类有机化合物的研究报道，如氟代苯、氟苯胺、多氟双酚、氟代调聚醇和氟代调聚磺酸盐等。这些实验结果均暗示，自然界中一些微生物存在脱氟酶，能对碳氟键发生攻击。就目前的研究来看，尽管从自然界中分离筛选到一些降解PFOA等全氟类化合物的微生物，但降解能力非常弱、且菌种资源非常稀缺，不能满足环境污染治理的需求。
目前，丰富PFOA降解菌多样性、解决微生物降解PFOA的问题已成为PFOA去除的热点问题。因此，加大对PFOA 类持久性有机污染物的降解研究，筛选高效的PFOA降解菌株，为后续的降解机理研究和菌株改良提供优良的种质资源，无论是对于生物技术本身，还是环境保护都具有重要意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题就是克服现有技术的不足，提供一种高效降解PFOA的菌株及其降解PFOA的方法。
本发明人于2013年4月13日在武汉氟化工厂周边土壤及其污水处理中心活性污泥采集到含有PFOA的样品，从该样品中分离得到一种降解PFOA菌株YAB-3（Sphingomonas yanoikuyae），保藏编号：CCTCC NO：M2015281，保藏日期：2015年5月7日，保藏单位：中国典型培养物保藏中心，保藏地址：中国 武汉 武汉大学。
所述菌株YAB-3的筛选和分离步骤包括：
（1）样品采集：样品取自全氟化工厂周边土壤及其污水处理中心活性污泥等6个样地，装入无菌塑料袋，低温运至实验室。
（2）富集培养基配置：1000 mL蒸馏水中加入：NH4NO3 5 g，NaCl 2 g，KH2PO4 1 g，K2HPO4 1 g ，MgSO4 7H2O 0.5 g ，CaCl22H2O 0.05 g ，酵母膏 1 g和不同质量的PFOA，调pH至7.0，121℃灭菌30 min。
（3）驯化：按10%的接种量将样品混匀后接至富集培养基中，于30℃、160 r/min条件下振荡培养7 d，7 d后转接至新鲜培养基中，同一浓度驯化两周为一周期，2周后提高培养基中PFOA浓度50 mg/L继续驯化2周，PFOA的浓度每周期按序增大，直至富集培养基PFOA浓度提高至500 mg/L，培养2周后，菌株驯化结束。
（4）富集：取经驯化的菌液10 mL转入90 mL PFOA为惟一碳源的无机盐培养基中进行菌株富集，连续转接培养2次。
（5）无机盐离子培养基配置：1000 mL蒸馏水中加入：NH4NO3 5 g，NaCl 2 g，KH2PO41 g，K2HPO4 1 g ，MgSO4 7H2O 0.5 g ，CaCl22H2O 0.05 g，PFOA 500 mg，琼脂18 g，调pH到7.0，121℃灭菌30 min。
（6）分离纯化：取1 mL富集液做梯度稀释，将不同稀释倍数的菌液涂布于无机盐离子培养基平板上，30℃培养，挑取生长状态良好的单菌落划线分离，获得1株以PFOA为惟一碳源生长的纯菌株。
本发明的另一个目的是提供一种利用菌株YAB-3（Sphingomonas yanoikuyaeYAB-3）降解含PFOA物料的方法，该方法包括如下步骤：
先将YAB-3单菌落接种至LB培养基12-18小时，然后将这个培养基制成一定OD600的菌悬液，最后用这个菌悬液处理含PFOA的物料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供了一种新的降解PFOA菌株（Sphingomonas yanoikuyae YAB-3）及其利用这种菌株处理含PFOA物料的方法。
该菌株降解PFOA能力强，是一种能够以PFOA为惟一碳源生长的菌株，为持久性有机污染PFOA的微生物降解提供了菌株资源。
菌株YAB-3能耐受较高浓度PFOA的菌种，其优良的种质资源为PFOA降解重组菌的构建扩宽了思路。当PFOA浓度为500 mg/L时，菌株YAB-3的OD600值与对照无异，生长良好；当PFOA浓度为1000 mg/L和1500 mg/L时，菌株YAB-3仍能较好的生长，最大OD600值分别为2.167±0.2051和2.445±0.1101，但显著低于对照组；当PFOA浓度为2000 mg/L时，菌株YAB-3生长受到明显抑制，菌株不再增殖，OD600值几乎不变。
利用菌株YAB-3（Sphingomonas yanoikuyae YAB-3）处理含PFOA物料的方法简单、有效，能显著降低物料中PFOA的浓度。
具体实施方式
现结合具体实施例对降解PFOA菌株YAB-3及其应用进一步具体说明。
本发明人于2013年4月13日在武汉氟化工厂周边土壤及其污水处理中心活性污泥采集到含有PFOA的样品，从该样品中分离得到一种降解PFOA菌株YAB-3（Sphingomonas yanoikuyae YAB-3），保藏编号：CCTCC NO：M2015281，保藏日期：2015年5月7日，保藏单位：中国典型培养物保藏中心，保藏地址：中国 武汉 武汉大学。
利用菌株（Sphingomonas yanoikuyae YAB-3）按如下方法降解含PFOA物料的方法，效果较好:先将YAB-3单菌落接种至LB培养基15小时，然后将这个培养基制成一定OD的菌悬液，最后用这个菌悬液处理含PFOA的物料。
菌株鉴定结果见表1：从长期受氟化物污染的环境样品中分离1株细菌，命名为YAB-3，经鉴定YAB-3为矢野氏鞘氨醇单胞菌（Sphingomonas yanoikuyae）。
表1 分离菌株的同源性分析和分类结果
菌株YAB-3耐受分析见表2：
表2 菌株YAB-3对PFOA的耐受性
OD600 Time(h) 0 mg/L 500 mg/L 1000 mg/L 1500 mg/L 2000 mg/L
0 0.003±0.3259 0.002±0.1077 0.004±0.1191 0.003±0.2565 0.002±0.0015
12 1.410±0.2658 1.201±0.1755 0.790±0.1252 0.340±0.0592 0.004±0.0032
24 3.714±0.2850 3.241±0.3041 1.481±0.2419 0.977±0.0900 0.007±0.0081
36 4.008±0.4122 3.85±0.2576 2.167±0.2051 1.512±0.1567 0.008±0.0085
48 4.633±0.2839 4.572±0.5674 1.875±0.1888 2.445±0.1101 0.019±0.0026
60 5.675±0.2477 5.802±0.2676 1.353±0.1800 2.198±0.1471 0.022±0.0021
72 6.315±0.4213 6.322±0.2346 1.214±0.2484 1.708±0.2277 0.003±0.0150
84 5.975±0.3633 5.794±0.3179 1.189±0.2358 1.487±0.2666 0.012±0.0030
96 5.132±0.3963 5.405±0.4757 1.250±0.2851 1.363±0.3070 0.008±0.0040
108 4.733±0.3271 4.712±0.2755 1.017±0.2350 1.170±0.2599 0.003±0.0037
120 4.701±0.2987 4.678±0.2945 1.011±0.1978 1.111±0.2417 0.004±0.0029

Claims (2)

1.一种降解PFOA的矢野氏鞘氨醇单胞菌（Sphingomonas yanoikuyae）YAB-3菌株，保藏编号：CCTCC NO：M2015281，保藏日期：2015年5月7日，保藏单位：中国典型培养物保藏中心，保藏地址：中国 武汉 武汉大学。
2.一种利用权利要求1所述矢野氏鞘氨醇单胞菌（Sphingomonas yanoikuyae）YAB-3菌株降解含PFOA物料的方法，其特征在于：先将YAB-3单菌落接种至LB培养基12-18小时，然后将这个培养基制成一定OD600的菌悬液，最后用这个菌悬液处理含PFOA的物料。
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