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柴油微生物脱硫菌XYZ-9的选育与脱硫条件的考察
来源:互联网 sk006 | 张志云,许海艳,卢衍花,李永胜,杨荻,杨翔华*
【分  类】 化工与理学
【关 键 词】 生物脱硫;脱硫效率;红球菌属;柴油脱硫
【来  源】 互联网
【收  录】 中文学术期刊网
正文:

  摘要:选取DBT为柴油中含硫杂环化合物的模型化合物,从长期被石油污染的土壤中分离筛选出菌株XYZ-9,该菌株产生的酶能有效的脱除DBT和柴油中的硫,生理生化鉴定表明其为红球菌属。确定菌株XYZ-9对柴油脱硫的最适条件为:培养温度30~35℃、培养时间72h、pH7.0、接种量200mg/L。

  关键词:生物脱硫;脱硫效率;红球菌属;柴油脱硫

  柴油具有热值高、燃烧稳定性好等特点,但其含硫量高,严重污染环境。国内外利用BDS技术解决这一问题已有很多报道[1-4]。本文利用抚顺地域优势,筛选到一株具有专一性的脱硫菌,并确立了脱硫最佳条件,为柴油脱硫提供了研究基础。

  1 材料与方法

  1.1 实验材料

  1.1.1 菌株来源:抚顺石油一、二、三厂、加油站的油污土样。

  1.1.2 培养基组成:

  基础盐培养基BSM(mg/L):2.44KH2PO4,14.04 Na2HPO4•12H2O,0.20 MnCl2,2.00 NH4Cl,0.02 CaCl2,0.001 FeCl3•6H2O,0.01 NaCl,6.4 甘油。微量元素溶液母液5.0 ml/L,维生素溶液母液1.0 ml/L,pH值7.0~7.2。BSMD培养基:BSM中加入0.2 mmol/L DBT。微量元素母液(g/L):0.5 FeCl2•4H2O,ZnCl2,0.5 MnCl2•4H2O,0.1 NaMoO4•2H2O,0.05 CuCl2,0.05 NaWO4•2H2O,120 mmol/L HCl 。维生素母液(mg/L):400泛酸钙,200肌醇,400烟酸,400盐酸吡哆醇,200对氨基甲苯,0.5 VB12。固体培养基:相应培养基中加入琼脂20.0 g/L。

  实验试剂:DBT,2-HBP,Gibb`s试剂,pH为10.0的磷酸缓冲液,广州石化直馏柴油。

  1.2 实验方法

  1.2.1菌株的驯化及筛选[5]

  1.2.2菌株的观察与鉴定

  将分离得到的菌株观察其菌落特征、菌体形态、染色反应及生理生化反应。

  1.2.3 菌株脱硫率的测定[5]

  2 结果与分析

  2.1 菌种的筛选和鉴定

  经反复驯化、富集和纯化得到13株具有脱硫能力的菌株,其中XYZ-9菌株的脱硫能力最稳定。菌株XYZ-9为革兰氏阳性菌,其菌落为圆形、表面光滑、呈红色,生理生化鉴定见表1,根据个体形态菌落形态和生理生化指标初步鉴定XYZ-9为红球菌属Rhodococcus sp.[6-7]。

  表1 YZ-9的生理生化特征

  试验项目

  结果

  试验项目

  结果

  试验项目

  结果

  试验项目

  结果

  革兰氏染色

  阳性

  碳水化合物产酸

  +

  水解明胶

  -

  丙酸盐

  +

  细胞形状

  球形

  亮氨酸

  +

  酯酶(Tween80)

  +

  阿拉伯糖

  -

  菌落颜色

  红色

  甘露糖

  +

  硝酸盐还原

  +

  蔗糖

  -

  与氧的关系

  好氧

  甘露醇

  +

  利用柠檬酸盐

  +

  海藻糖

  +

  接触酶

  +

  麦芽糖

  +

  精氨酸双水解酶

  -

  乳酸盐

  +

  氧化酶

  -

  乙酸盐

  +

  反硝化

  -

  谷氨酸

  +

  水解淀粉酶

  -

  山梨糖

  -

  葡萄糖

  +

  乙醇

  +

  水解洛素

  -

  苹果酸盐

  +

  乳糖

  -

  肌醇

  +

  注:+表示阳性,-表示阴性。

  2.2 菌株XYZ-9脱硫条件的考察

  2.2.1碳氮硫源对菌株脱硫性能的影响

  对碳源、氮源、硫源等进行单因素考察见图1、图2和表2,确定最佳碳源为甘油、氮源为氯化铵、硫源为DBT。

  图1 不同碳源对YZ-9生长的影响

  图2不同氮源对YZ-9生长的影响

  表2 不同硫源对YZ-9生长和脱硫率的影响

  硫源

  DBT浓度(mmol/L)

  OD620

  脱硫率%

  MgSO4

  1.0

  3.24

  45

  DMSO

  1.0

  2.89

  10

  噻吩

  1.0

  3.67

  36

  DBT

  1.0

  4.52

  56

  2.2.2 培养温度对菌株脱硫性能的影响

  保持其它条件不变,考察XYZ-9在不同温度下的生长及细胞对DBT脱硫的影响。由图3可知,在30~35 ℃之间,菌株XYZ-9脱硫性能最好。

  图3 温度对XYZ-9的生长和2-HBP生成量的影响

  2.2.3 PH值对菌株脱硫性能的影响

  分别调整发酵液的pH为5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0培养菌株。考察不同pH值对菌株生长的影响,由图4可知PH为7.0时,相对更适合脱硫。

  图4 初始pH值对XYZ-9的生长和2-HBP生成量的影响

  2.2.4接种量及培养时间对菌株脱硫性能的影响

  从5.0 g/L的对数生长期种子菌液中,取出不同体积投加到50 mL的DBT浓度为0.5 mmol/L的BSMD培养基中,测定OD620和DBT脱除率,结果见表3。

  表3 接种量及时间对XYZ-9生长和脱硫率的影响

  时间(h)

  24

  36

  72

  接种量(mg/L)

  OD620

  脱硫率%

  OD620

  脱硫率%

  OD620

  脱硫率%

  20

  0.68

  5.8

  1.73

  12.4

  3.62

  32.4

  50

  0.86

  7.6

  2.32

  16.7

  3.84

  39.5

  100

  1.21

  11.3

  2.81

  20.1

  4.13

  45.6

  200

  1.32

  13.2

  2.95

  23.7

  4.71

  51.3

  300

  1.53

  15.3

  3.24

  26.9

  4.62

  50.2

  500

  1.66

  18.6

  3.52

  30.7

  4.85

  49.5

  从表3我们可以看出,接种量为10 mg菌体/50 mL培养液,即200 mg/L时,培养72 h的脱硫率达到最大值,再增加接种量时, OD620和脱硫率变化不大。

  3 结论

  菌株XYZ-9为红球菌属,其脱硫最适条件为:培养温度30~35 ℃、培养时间72h、pH7.0、接种量200mg/L。从培养条件和脱硫条件考察可以看出,培养和脱硫条件与通常实际应用的培养和脱硫条件相符合,为进一步研究和应用奠定了基础。

  参考文献

  [1] 沈齐英,赵锁奇.石油产品生物脱硫技术现状[J].北京石油化工学院学报,2007,15(4):32~37.

  [2] Denome,SA,C.Oldfield,LJ Nash,and KD Young.Characterization of the desulfurization genes from Rhodococcus sp. strain IGTS8[J]. Bacteriol, 1994, 17:6707~6717.

  [3] 邱乐泉,杨琳,钟卫鸿.一株脱有机硫菌Agrobacterium tume faciens W3 的分离鉴定及特性的研究[J].浙江工业大学学报,2009,37(5):520~524.

  [4] 于丽,李本高,肖宝清等.微生物方法脱除柴油中有机硫的初步研究[J].石油学报,2003,19(3):38~42.

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