摘要
沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris)营养类型丰富，适应性强，被广泛应用在各个行业，可被用在处理染料废水和生物产氢方面。合成染料结构复杂，在水环境中有氧化剂及光照条件下仍能保持稳定，染料废水会严重影响环境。R.palustris有绿色低毒降解染料的潜能。除合成染料外，化石燃料在燃烧将时将污染物排放到大气中，污染大气环境，导致温室效应，也造成了严重的环境问题。氢气是化石燃料的清洁能源替代品且昂贵，生物产氢技术很可能在未来发挥重要作用。因此绿色廉价的生物产氢技术具有一定的应用前景。 本论文以沼泽红假单胞菌gh32为研究对象，探究了其在好氧化能异养和在厌氧光能异养的生长状态，为研究其在好氧黑暗条件下降解染料和厌氧光照生物制氢奠定一定基础。主要研究成果如下： （1）菌株gh32好氧黑暗条件下对染料进行脱色 对沼泽红假单胞gh32对染料脱色条件优化，优化结果为：脱色时间6h、10%接菌量、结晶紫浓度控制在0.02mmol·L-1，活性亮蓝、刚果红、靛蓝胭脂红（Indigo carmine，IC）浓度控制在0.1mmol·L-1以下时，脱色率可达到50%左右。Fe3+能够提高染料的脱色率，可使靛蓝胭脂红提高了44.05%。Fe3+能够在脱色中起电子传递作用，菌株gh32在好氧黑暗条件下能够降解染料。 （2）菌株gh32对靛蓝胭脂红的降解机理及生物毒性 对IC和其降解产物进行全波长扫描和液质联用，探究靛红类染料IC的降解机理。其降解途径为在自然环境中被降解成靛红-5-磺酸，然后在菌株gh32的作用下被氧化为4-硝基-3-（2-氧代乙酰基）苯-1-磺酸盐，并由此分为两条降解途径：一条直接被氧化成4-乙基己-3-硝基；另一条先被氧化为（2-氨基环己基）甲醇，再被氧化成小分子的草酸、草酰胺酸、2-氨基乙烷-1，1，2-三醇。对IC降解过程中氧化酶活测定，发现菌体表面、菌体内的酪氨酸酶、藜芦醇氧化酶和木质素过氧化物酶的酶活均被诱导。其中细胞表面的酪氨酸酶被诱导高达5.14倍。最后对IC和其降解产物进行生物毒性检测，从红细胞数量、烟草种子发芽率、大肠杆菌存活数量和红细胞形态进行比较，证明菌株对IC的降解产物的毒性明显低于染料本身。 （3）菌株gh32厌氧光照条件产氢 探究了沼泽红假单胞gh32在厌氧光照条件下的产氢能力，通过产氢的单因素和正交试验优化产氢条件，得出，影响累计产氢量因素的重要性顺序为：L-苹果酸浓度gt;光照强度gt;FeCl3浓度gt;接菌量，最优组合为：L-苹果酸浓度为45mmol·L-1、光照强度为3000-5000lux、FeCl3浓度为0.2mmol·L-1、接菌量OD660nm=1.0；影响最大产氢速率因素的重要性顺序为FeCl3浓度gt;L-苹果酸浓度gt;接菌量gt;光照强度，最优组合为：光照强度为11000-13000lux、L-苹果酸浓度为45mmol·L-1、FeCl3浓度为0.2mmol·L-1、接菌量为OD660nm=0.2。 （4）菌株gh32利用蔗糖蜜产氢 研究菌株gh32对蔗糖蜜的利用，通过利用蔗糖蜜代替部分碳源、全部碳源、全部培养基产氢，以降低产氢成本。当蔗糖蜜代替全部碳源产氢时，可将延滞期缩短10h，最大产氢速率提高了4.84倍，可高达39.72mL·L-1·h-1，远高于其他废料的产氢速率。为进一步降低产氢的成本，利用蔗糖蜜代替全部培养基产氢，最大产氢速率提高了4.29倍，达35.97mL·L-1·h-1，达到了高效廉价生产清洁能源的目的。
NETL