甲醛降解菌的篩選與鑒定

劉 征 段崇龍

（1.中國冶金地質(zhì)總局地球物理勘查院，北京100000；2.圍場滿族蒙古族自治縣質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，河北 圍場068450）

1 前 言

甲醛是一種無色、有強(qiáng)烈刺激性氣味的氣體.甲醛進(jìn)入人體后，主要與人體的蛋白質(zhì)和核酸反應(yīng)，損害DNA，引起細(xì)胞核的基因突變、DNA單鏈內(nèi)交連、DNA與蛋白質(zhì)交連、抑制DNA損傷的修復(fù)；與氨基結(jié)合，改變蛋白質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)并凝固，擾亂人體細(xì)胞的正常代謝［1］.它致畸、致癌，在我國有毒化學(xué)品優(yōu)先控制的名單上居第2位.統(tǒng)計顯示，中國每年有11萬人死于與室內(nèi)污染有關(guān)的疾病，北京兒童醫(yī)院經(jīng)過半年問診調(diào)查發(fā)現(xiàn)：近90%的小兒白血患者家中近期都曾經(jīng)裝修過.因此找到甲醛污染防治對策刻不容緩，對人類健康意義重大［2］.

目前，治理甲醛污染的方法主要有化學(xué)反應(yīng)方法、物理吸附技術(shù)、臭氧負(fù)離子技術(shù)、納米光催化技術(shù)、等離子技術(shù)、植物凈化和微生物方法［3－5］.其中，微生物法以生態(tài)環(huán)境中的有益菌為材料，成本低，效果好，而且無二次污染，具有良好發(fā)展前景.

2 實驗部分

2.1 菌株來源：取自河北省保定市南環(huán)堤家具廠污水.

2.2 試驗方法：取樣品溶液測定吸光度，計算甲醛濃度，篩選出降解效果最好的菌株.

2.3 細(xì)菌的形態(tài)觀察：觀察涂布在LA平板上的菌落形態(tài)，并用革蘭氏染色法進(jìn)行顯微觀察.

圖1 初篩結(jié)果

圖2 革蘭氏染色

2.4 測定

2.4.1 甲醛標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

在NaOH溶液中，甲醛能與碘氧化成甲酸，進(jìn)一步生成甲酸鈉，而過量的碘生成次碘酸鈉和碘化鈉，在酸性溶液中又還原成碘，過量的碘則用Na2S2O3回滴，反應(yīng)方程式如下：

其中，甲醛的實際含量為空白溶液與甲醛溶液消耗的Na2S2O3的體積差的一半.

在分光光度計412 nm下，對6個不同濃度的甲醛溶液進(jìn)行測量，并用空白液進(jìn)行調(diào)零.將測得的吸光度與濃度一一對應(yīng)，獲得5個數(shù)據(jù)點，繪出標(biāo)準(zhǔn)曲線，并計算曲線斜率.

2.4.2 細(xì)菌的生長曲線測定

將篩選出的菌體利用分光光度計測定600 nm時培養(yǎng)液的OD值［13］.并繪制出生長曲線圖（如圖4）.

2.4.3 降解曲線

根據(jù)所測OD值和甲醛標(biāo)準(zhǔn)曲線作出降解曲線（如圖5）.

3 結(jié)果與討論

3.1 甲醛標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

分別配制濃度為0-2 mmol／L的甲醛溶液進(jìn)行測定，并建立標(biāo)準(zhǔn)曲線，結(jié)果如下.

圖3 甲醛標(biāo)準(zhǔn)曲線

甲醛濃度和吸光度在412 nm下呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，線性范圍為0.1～2 mmol／L，線性方程為y＝0.335x＋0.022，相關(guān)度R＝0.9997.

3.2 細(xì)菌的生長曲線

圖4 細(xì)菌生長曲線

發(fā)酵液培養(yǎng)到一定時間，利用分光光度計分別測試其培養(yǎng)液在600 nm時OD值.通過OD值的大小，能夠?qū)Πl(fā)酵液中菌體的生長情況做出粗略的判斷，因為菌體生長越旺盛，菌液越渾濁即OD值也就越大（應(yīng)以不接菌的MS培養(yǎng)基作為空白對照）.

從圖4看出9 h前是延遲期，9～17 h生長最快，是一個對數(shù)生長期，17～21 h存在一個生長穩(wěn)定期，通過這個穩(wěn)定期后又出現(xiàn)二次生長期.

3.3 甲醛的降解曲線

圖3 甲醛的降解曲線

通過圖5可以看出15～20 h時該菌對甲醛的降解速率最快，以后的實驗可以在這個時間段取樣來測定甲醛的降解情況.將降解曲線與生長曲線對照發(fā)現(xiàn)，當(dāng)細(xì)菌處于生長穩(wěn)定期時它對甲醛的降解速度是最快的，而非生長越快，降解越快.

3.4 正交試驗結(jié)果

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表1 正交結(jié)果

菌株最佳生長條件的正交實驗結(jié)果見表1.以O(shè)D為指標(biāo)，對正交實驗結(jié)果進(jìn)行直觀分析，可以對菌體生長的影響作用強(qiáng)弱依次為：R（p H）＞R（甲醛濃度）＞R（溫度）（其中“＞”表示“優(yōu)于”），由此可以看出，p H值是影響菌體生長的主要因素.目標(biāo)性狀實測數(shù)值最大的為10號（本實驗的最佳處理條件），菌株的最佳生長條件為p H7、溫度25℃、甲醛加入量200μL.由極差分析可知，其最佳組合應(yīng)為A因素（p H）的3水平，B因素（溫度）的4水平，C因素（甲醛加入量）的4水平，即p H為7、溫度為35℃、甲醛加入量為200μL.極差分析結(jié)果為：p H影響最大，甲醛加入量次之，溫度影響最小.

4 結(jié) 論

從污泥中分離純化得到6株能以甲醛為唯一碳源和能源的革蘭氏陽性菌.作出的生長曲線與一般的生長曲線稍有不同，一般的生長曲線包括延遲期、對數(shù)生長期、穩(wěn)定期和衰亡期四個階段，而這個細(xì)菌的生長曲線卻是延遲期、對數(shù)生長期、穩(wěn)定期和二次生長期.將降解曲線與生長曲線對照發(fā)現(xiàn)，當(dāng)細(xì)菌處于生長穩(wěn)定期時，對甲醛的降解速率是最快的.

［1］莫自明，莫宇冰.酚試劑分光光度法測定甲醛含量的不確定度分析［J］.廣西科學(xué)，2010，17（1）：72～74

［2］周光.室內(nèi)游離甲醛的危害性及其對策［J］.重慶市建筑科學(xué)研究院院刊，2003，1（6）：1～4

［3］劉征宇，原克波，原芝泉.高濃度甲醛制藥廢水處理設(shè)計探討［J］.醫(yī)藥工程設(shè)計，2004，25（4）：44～46

［4］王文超，周仕學(xué)，姜瑤瑤，等.室內(nèi)甲醛污染治理技術(shù)的研究進(jìn)展［J］.環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2006，29（9）：13～19

［5］鄭連英，繆建玉，郭曉芬.油煙廢氣高效降解茵的選育與降解特性［J］.化工學(xué)報，2004，55（5）：788～793