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pH、溫度、鹽度、碳源對 解烴菌BD-2產(chǎn)生物表面活性劑的影響——討論、結(jié)論
來源： 《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》 瀏覽 762 次 發(fā)布時間:2024-12-25
3討論
隨著石油工業(yè)的發(fā)展，石油污染對自然環(huán)境和人類健康構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。目前，表面活性劑被認(rèn)為是治理石油污染土壤最有效的方法，其中與化學(xué)表面活性劑相比，生物表面活性劑因具有毒性低、生物降解性高、無二次污染等特點而受到廣泛關(guān)注，但由于其存在生產(chǎn)率低、生產(chǎn)成本高等問題，生物表面活性劑不能得到廣泛應(yīng)用。有研究發(fā)現(xiàn)在不同的發(fā)酵條件下，菌株產(chǎn)表面活性劑量不同，因此優(yōu)化發(fā)酵條件，篩選出菌株最適培養(yǎng)基，對菌株產(chǎn)表面活性劑有促進(jìn)作用。
碳源和氮源是影響微生物發(fā)酵的主要因素，因此選擇合適的碳源、氮源對獲得優(yōu)質(zhì)的表面活性劑十分重要。有研究表明菌株以簡單碳源為底物時，表面張力顯著低于復(fù)雜碳源，Tomar等在研究中發(fā)現(xiàn)，銅綠假單胞菌MTCC 7815以葡萄糖為碳源時，產(chǎn)生的表面活性劑表面張力最低，為34.53 mN/m。本研究以葡萄糖為碳源時，表面張力最小，可降低到26.8 mN/m，這可能是由于簡單碳源易于被微生物快速利用，其中葡糖糖為單糖，更容易被轉(zhuǎn)化。Davis等研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)B.subtilis ATCC 21332以硝酸鹽作為氮源時，表面活性劑的產(chǎn)量最高。Vigneshwaran等研究表明，菌株以硝酸鉀為氮源時，表面活性劑量最大，為1.22 g/L。本試驗菌株以硝酸銨為氮源時，表面活性劑量也最大，為2.40 g/L。因此本試驗菌株在以葡萄糖為碳源、以硝酸鹽為氮源的條件下，對菌株產(chǎn)表面活性劑都有較好的促進(jìn)作用。
菌株在不同的環(huán)境條件下產(chǎn)表面活性劑量不同，降低表面張力的能力也有所不同。過高或過低的溫度、pH、鹽度都會對菌株產(chǎn)表面活性劑產(chǎn)生影響，因此選擇菌株合適的溫度、pH、鹽度十分重要。研究發(fā)現(xiàn)菌株生物降解的最適溫度范圍通常為30~40℃。
低于30℃，菌株的活性受到抑制，降解速率減緩，而在高于40℃的環(huán)境下，可能導(dǎo)致菌株死亡或失去活性，從而影響生物降解的進(jìn)行。Mnif等發(fā)現(xiàn)在30℃時，枯草芽孢桿菌SPB1產(chǎn)表面活性劑量最大且表面張力最小，是降解柴油的最佳條件。Luo等發(fā)現(xiàn)假單胞菌菌株F4在37℃時產(chǎn)表面活性劑量最大，柴油降解能力最強(qiáng)。本試驗菌株在30℃時表面活性劑量最大且表面張力最小，表面張力可降低至23.2 mN/m。因此菌株BD-2的最適溫度為30℃。Sathishkumar等報道，單個細(xì)菌菌株降解原油的最佳pH值為7。本試驗與Uzoigwe等研究的結(jié)果一致，地衣芽孢桿菌LRK1和菌株BD-2均在pH7下生物表面活性劑產(chǎn)量最高。因此菌株BD-2的最適pH為7。Tabary等研究結(jié)果表明，適當(dāng)?shù)柠}度條件可以使表面活性劑在形成乳狀液過程中的損失減少，本試驗中，菌株BD-2在鹽度為1%時，表面活性劑量最大，為2.4 g/L。鹽濃度在3%以后，表面活性劑量顯著下降，因此菌株BD-2的最適鹽濃度為1%。
研究發(fā)現(xiàn)，菌株所產(chǎn)的生物表面活性劑穩(wěn)定性受到外部環(huán)境的影響，其中pH、溫度、鹽度的影響最為明顯。pH在4~10的范圍內(nèi)，表面張力穩(wěn)定在35 mN/m左右，變化程度不明顯，此時表面活性劑性能穩(wěn)定，效果好，這與Hentati等研究結(jié)果一致；溫度在20~70℃時，表面張力穩(wěn)定，這一發(fā)現(xiàn)與之前的研究一致，這些研究證明了表面活性劑在廣泛溫度范圍內(nèi)的穩(wěn)定性；當(dāng)NaCl濃度低于8%時，表面張力穩(wěn)定在35 mN/m左右，在該區(qū)域內(nèi)表現(xiàn)出優(yōu)良的抗鹽性。
在pH為5~10，溫度為20~70℃，NaCl濃度低于8%的外界環(huán)境中解烴菌BD-2所產(chǎn)的生物表面活性劑表現(xiàn)出優(yōu)良穩(wěn)定性，這為其在特殊條件下更廣泛的應(yīng)用提供了理論支持。
4結(jié)論
（1）解烴菌BD-2在對數(shù)生長期產(chǎn)表面活性劑，表面活性劑量、表面張力與菌株BD-2的生長相關(guān)，該表面活性劑具有較好的降低液面張力能力和乳化活性。
（2）解烴菌BD-2對碳源、氮源的利用具有差異性。碳源對其產(chǎn)表面活性劑的影響依次為葡萄糖>麥芽糖>蔗糖>原油>礦物油，葡萄糖為碳源時，菌株BD-2產(chǎn)生的表面活性劑的量最高，而表面張力最低。氮源對菌株BD-2產(chǎn)表面活性劑的影響依次為硝酸銨>硝酸鈉>氯化銨>硫酸銨>尿素，以硝酸銨為氮源時，表面活性劑量最高，而表面張力最低。Fe2+對菌株BD-2產(chǎn)生物表面活性劑無顯著影響，而Mn2+對菌株BD-2產(chǎn)生物表面活性劑有較好的促進(jìn)作用。
（3）解烴菌BD-2產(chǎn)表面活性劑的最適發(fā)酵條件為：pH=7、溫度30℃、鹽濃度1%，在此條件下，生物表面活性劑產(chǎn)量可顯著提高至2.6 g/L，發(fā)酵液的表面張力由68.3 mN/m降低到26.8 mN/m。石油降解菌BD-2所產(chǎn)的生物表面活性劑表現(xiàn)出良好的環(huán)境耐受性，表面張力、萘溶解能力在pH為4.0~10.0、溫度為20~70℃、鹽濃度為0~8%的條件下都能保持穩(wěn)定。