一株嗜热聚对苯二甲酸乙二醇酯降解菌的分离及其降解特性解析
Isolation and characterization of a thermophilic PET-degrading bacterium
摘要[目的]大量聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate,PET)塑料作为废弃物被丢弃,严重危害生态健康.针对嗜热 PET 降解菌缺乏这一情况,本研究旨在获得能够降解 PET的嗜热菌,并阐述其降解机制.[方法]采集云南腾冲热泉中的废弃PET瓶,分析其表面生物膜的微生物群落多样性,从中筛选能够以PET为营养源生长的嗜热菌,并基于 16S rRNA基因序列加以鉴定;以菌株的定殖能力与生长曲线为指标,优选出降解能力较强的降解菌,并测定其最适pH、温度和NaCl浓度;降解能力较强的降解菌分别作用于PET及PET中间体双(羟乙基)对苯二甲酸酯[bis(hydroxyethyl)terephthalate,BHET]和对苯二甲酸单(2-羟乙基)酯[mono(2-hydroxyethyl)terephthalate,MHET)],测定产物生成量与降解率;通过观察PET膜表面微观结构、活菌数、酯酶活性等探究降解菌与PET的互作过程.[结果]废弃PET瓶表面生物膜中的微生物群落多样性低;从生物膜中筛选出 5 株能够以PET为营养源生长的嗜热菌;其中,菌株JQ3 以PET为唯一碳源生长最佳,作为降解能力较强的降解菌,被鉴定为嗜热淀粉芽孢杆菌(Bacillus thermoamylovorans),其最适生长pH为 7.0、最适生长温度为 50℃、最适生长NaCl浓度为 0.5%;菌株JQ3 以 0.043 mg PET/d的速率降解PET,对苯二甲酸(terephthalic acid,TPA)产量在第 7天达到峰值 45.2 mmol/L;菌株JQ3 对PET中间体降解效率显著,6 h可降解 85.9%的BHET,60 h可降解 50.1%的MHET.菌株JQ3 能够定殖于PET表面并形成生物膜,侵蚀PET并造成开裂和剥落.[结论]B.thermoamylovorans JQ3 作为一株嗜热PET降解菌,能够高温(60℃)降解PET及其中间体,为实现PET的有效降解提供了新策略.
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