偶氮染料脱色细菌自产电子媒介体的分离分析及其构效关系研究

采集偶氮染料污染试样，分别以各种偶氮染料为底物，富集、分离、纯化脱色细菌。分析偶氮染料的中间代谢产物，并确定各染料的降解途径，从中筛选还原分解偶氮键的菌种。比较细菌在原发酵培养基与新鲜培养基中的脱色速率的变化，选择可代谢产生"脱色促进剂"的细菌。将逐步挑选出来的脱色细菌接种于微生物燃料电池(MFC)的阳极室，优化产电条件，采用产电中途更换新鲜培养液、循环伏安、电化学交流阻抗（EIS）等方法确定细菌自产电子媒介体的存在。分离电子媒介体，并采用薄层层析色谱，红外光谱，液相色谱，色谱-质谱联机等分析媒介体的结构。在MFC中采用EIS并结合等效电路拟合方法研究电子媒介体的结构特点与其电子穿梭效率之间的关系。可以预计，本项目的顺利实施，对进一步阐明脱色机制，更有针对性地选择与优化脱色条件，更科学地指导高效脱色混合菌落的构建具有重要的意义。

染料主要的应用领域是各种纺织纤维的着色，同时也广泛地应用于塑料、橡胶、油墨、皮革、食品、造纸等工业。世界上每年产109 kg染料，据估计，每年约有10-15%的染料随水排入环境，如果不及时加以处理会对环境造成巨大的危害。.已被发现的脱色细菌分布在20多个属，有几十种之多，其中包括，Aeromonas sp, Klebsiella sp, Acetobacter, Enwinia sp, Pseudomonas sp, Alcaligenes sp, Escherichia sp等, 但还未有一种脱色细菌能够满足工业厌氧脱色的需要。要实现脱色效率的提高，在加强脱色细菌选育工作的同时，还必须加强脱色机理方面的研究，这已经成为人们的共识。虽然人们对细菌脱色机理方面的研究做了大量的工作，并取得了一些重要的研究成果，但对细菌脱色机理的认识还停留在假设阶段。.本项目以分子量较高的磺酸盐型偶氮染料为底物，初步筛选可自产电子媒介体的脱色细菌。然后将目标脱色菌接种到MFC的阳极，并以MFC为平台，通过阳极液更换实验、循环伏安、示差脉冲伏安、交流阻抗等技术确定细菌自产电子媒介体的存在。分离媒介体，并采用薄层层析色谱、红外光谱、核磁、高效液相色谱、色谱（气相或液相）-质谱联机等方法鉴定电子媒介体的结构。采用EIS并结合等效电路拟合定量分析媒介体与细菌之间的相互作用，并在此基础上归纳媒介体的构效关系。研究同一媒介体与不同细菌之间的作用，并结合代谢互补作用，就可能找出更具有生物强化脱色作用的混合菌落。本课题的开展对进一步阐明脱色机制，更加有针对性地选择与优化脱色条件，更科学地指导高效脱色混合菌落的构建具有重要的意义。.在项目实施过程中，共筛选到12株具有偶氮染料脱色性能的细菌，通过对脱色细菌的脱色性能、脱色机理、脱色产物分析，以及采用循环伏安、微生物燃料电池所得到的电化学分析结果等的综合分析，从一定程度上深入了解了微生物细菌的脱色机理。这些结果都表明，微生物脱色的还原机制与其所产生的电子媒介体是密切相关的。.本项目承担过程中所获得的成果包括，发表SCI论文15篇，申请国家发明专利3项，一位青年教师获得第十届山东省青年科技奖，培养硕士研究生10名。