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农药氯氰菊酯的生物降解规律研究

作　者: 董园
导　师: 刘幽燕
学　校: 广西大学
专　业: 生物化工
关键词: 氯氰菊酯铜绿假单胞菌胞外酶生物降解动力学模型产物
分类号: X592
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

农药氯氰菊酯疏水性大,性质稳定,半衰期较长,在农田环境中易造成农药残留积累,环境污染问题严重。生物降解氯氰菊酯不会造成后续污染,是一种安全有效的处理方法。本文利用实验室自有菌株--铜绿假单胞菌GF31截取分子量大于10kDa的胞外粗酶用于氯氰菊酯的降解,温度在20～60℃之间,pH值在5.0～9.0范围内,粗酶都能保持较好的降解活力,最适温度约为60℃左右,最适pH7.0左右。分析了不同浓度、pH值、温度条件下的降解进程、并进行动力学模拟,结果表明：反应速率符合Michaelis-Menten公式,经实验测定求出米氏常数Km是30.38μg·L-1,最大降解速率Vmax是33.78μg·(L·min)-1。在不同pH值、温度条件下农药降解符合一级动力学模型和动态非线性动力学模型,一级动力学模型相关系数R2大于0.9,非线性动力学模型相关系数R2大于0.97。pH5.0～9.0实测数据与两种拟合曲线的吻合度都较好,酶促降解动力学过程具有较宽的pH适应范围；不同温度对降解进程的模拟效果,相比而言,非线性动力学拟合程度更高。测定外加营养源的铜绿假单胞菌GF31对氯氰菊酯的生物降解规律,可知铜绿假单胞菌GF31能够以50mg·L-1的氯氰菊酯作为唯一碳氮源生长,其降解率是35.41%。无机盐培养基中添加硫酸铵、葡萄糖、蛋白胨均能提高氯氰菊酯降解率,尤其以添加蛋白胨效果最明显,7d后降解率达到81.00%。经GS-MS对产物检测分析,判定氯氰菊酯首先降解成二氯菊酸和间苯氧基苯甲酸,然后进一步分解。无论是酶促降解还是菌体GF31降解,二氯菊酸和间苯氧基苯甲酸浓度均在降解过程中先增大后减小,其中酶促降解的中间产物再次降解的起始时间比菌体降解提前。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
符号说明  11-12
第一章绪论  12-22
  1.1 拟除虫菊酯类农药的基本物质性质与危害  12
  1.2 拟除虫菊酯类农药的生物降解  12-17
    1.2.1 微生物对拟除虫菊酯类农药的降解  12-15
    1.2.2 生物酶对拟除虫菊酯类农药的降解  15-16
    1.2.3 降解途径和机理  16-17
  1.3 拟除虫菊酯类农药的生物降解动力学研究  17-21
    1.3.1 米氏方程  17-18
    1.3.2 一级反应动力学模型  18-19
    1.3.3 非线性动力学模型  19-21
  1.4 本课题研究内容与研究意义  21-22
第二章氯氰菊酯的酶促降解特性  22-32
  2.1 实验材料及设备  22-23
    2.1.1 实验常用试剂及配制  22-23
    2.1.2 培养基  23
    2.1.3 实验设备与型号  23
  2.2 实验方法  23-26
    2.2.1 酶定域实验  23-24
    2.2.2 菌株培养及粗酶液制备  24
    2.2.3 超滤截留胞外酶降解进程  24-25
    2.2.4 氯氰菊酯的酶促降解试验  25
    2.2.5 分析方法  25-26
  2.3 实验结果与讨论  26-31
    2.3.1 菌株GF31氯氰菊酯降解酶定域  26-27
    2.3.2 菌株GF31粗酶液的制备保存  27-28
    2.3.3 超滤截留胞外酶降解进程  28-29
    2.3.4 各种因素对胞外粗酶降解氯氰菊酯的影响  29-31
  2.4 结论  31-32
第三章氯氰菊酯的酶促降解动力学模型  32-43
  3.1 实验材料与设备  32
    3.1.1 实验试剂及试剂配制  32
    3.1.2 培养基  32
    3.1.3 实验所用设备及其型号  32
  3.2 实验方法  32-33
    3.2.1 菌株培养及粗酶液制备  32-33
    3.2.2 氯氰菊酯酶促降解动力学实验  33
    3.2.3 分析方法  33
  3.3 氯氰菊酯酶促降解动力学模型  33-35
    3.3.1 米氏方程  33-34
    3.3.2 一级反应动力学模型  34
    3.3.3 非线性动力学模型  34-35
  3.4 结果与讨论  35-42
    3.4.1 米氏方程动力学参数的测定  35-36
    3.4.2 氯氰菊酯酶促降解一级动力学的过程模拟  36-38
    3.4.3 氯氰菊酯酶促降解非线性动力学的过程模拟  38-42
  3.5 本章小结  42-43
第四章外加营养源对菌体GF31降解氯氰菊酯的影响  43-52
  4.1 实验材料与设备  43-45
    4.1.1 实验常用试剂及配制  43
    4.1.2 培养基  43-44
    4.1.3 实验设备与型号  44-45
  4.2 实验方法  45-46
    4.2.1 铜绿假单胞菌GF31的培养和菌悬液的制备  45
    4.2.2 菌液浓度OD_(600)的测定方法  45
    4.2.3 铜绿假单胞菌GF31降解氯氰菊酯实验  45-46
    4.2.4 分析方法  46
  4.3 结果与讨论  46-50
    4.3.1 氯氰菊酯为唯一碳氮源GF31降解进程  46-47
    4.3.2 (NH_4)_2SO_4为氮源、氯氰菊酯为碳源的GF31降解进程  47-48
    4.3.3 以葡萄糖为外加碳源的GF31降解进程  48-49
    4.3.4 蛋白胨为外加氮源的GF31降解进程  49-50
    4.3.5 不同碳氮源对降解率的影响  50
  4.4 本章小结  50-52
第五章氯氰菊酯生物降解产物  52-59
  5.1 试验材料与设备  52-54
    5.1.1 实验常用试剂及试剂配制  52
    5.1.2 培养基  52-53
    5.1.3 实验设备及型号  53
    5.1.4 菌体的培养与菌悬液制备  53
    5.1.5 粗酶液的制备  53-54
  5.2 实验方法  54-55
    5.2.1 酶促降解氯氰菊酯的进程  54
    5.2.2 铜绿假单胞菌GF31降解氯氰菊酯的进程  54
    5.2.3 分析方法  54-55
  5.3 结果与讨论  55-57
    5.3.1 氯氰菊酯降解产物的确认  55
    5.3.2 酶促降解氯氰菊酯产物进程  55-56
    5.3.3 GF31降解氯氰菊酯产物进程  56-57
    5.3.4 外加葡萄糖作为碳源的菌体GF31降解氯氰菊酯产物进程  57
  5.4 本章小结  57-59
第六章结论与展望  59-61
参考文献  61-67
附录  67-70
  附录1 部分试验数据  67-70
    1. 氯氰菊酯标准曲线的测定  67-68
    2. 蛋白含量测定  68-70
致谢  70-71
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