固定化微生物法降解水中微囊藻毒素

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1、固定化微生物法降解富营养化湖泊中的微囊藻毒素摘要：我们一系列研究的最终目的是要建立用生物降解法去除蓝藻和固定化微生物法降解蓝藻产生的微囊藻毒素。第一步，在非点地区和水净化厂建立生物脱氮方法，我们在本研究中探讨细菌活跃与蓝藻微囊毒素的关系。从日本Tsukui和Sagami湖区，分离出11株细菌。其中3株细菌（B-8至B-11）具有降解活性，而菌株B-9降解活性最强。通过16SrDNA分析发现菌株B-9与鞘氨醇单胞菌Y2的同源性高达99%。MC-RR和-LR在用聚酯树脂固定化微生物菌株B-9（SC16）条件下，一天内完全被降解。观察到在固定生物反应器中用纯菌种B-9降

2、解MC-RR，24h后完全被降解。在生物反应器中定期添加湖水，观察到MC-RR在24h后开始降解，一直延续到72d。2个月后，仍具有80%降解效果，说明在优化条件下固定化菌株B-9至少能有两个月的使用期。从这些结果表明，固定化菌株B-9是可行的，在实际运用中用于治理在非点地区和水净化厂中含有的MCs。关键词：微囊藻毒素生物降解固定化蓝藻1、介绍蓝藻（蓝绿藻），广泛生长在世界各地的多种水类中。它每年生长在湖泊，水库，运河和缓慢流动的河流，含有烈性毒素。微囊藻毒素，由蓝藻（如微囊藻）产生的单环七肽毒素，通过抑制磷酸蛋白酶的活性而影响肝功能和增加癌症的发病率。虽然早已认

3、识到动物中毒及人类健康相关的问题与摄入或间接接触蓝藻渣滓有关，但是在1996年的巴西，还是发生了把MCs用于血液透析事件，导致50人丧生。因为有毒蓝藻含有MCs严重威及人类健康和生命，我们必须建立一个有效的方法控制发生蓝藻的爆发和降解微囊藻毒素。虽然已有很多方法（如生物控制和除藻剂）已试用于消除在湖泊中的蓝藻，但是始终没有找到最有效的途径，常规方法难以控制蓝藻的爆发。此外，更没有找到有效的方法以降解在自然环境中的微囊藻毒素。我们的实验室正在开发一种采用与微生物共生的生物控制系统，用于降低同一生态系统种爆发蓝藻的几率和MCs的降解。固定化微生物已经应用于水的净化。在

4、我们的这个生态系统中，微生物在合适的富营养化湖泊中得以进化，并更加适用于上述目的。此外，这些微生物将被固定在适当树脂中，然后再放入富营养化的湖泊中。在此之后，撤离湖泊中的固定化微生物，以避免因微生物的引入导致二次污染。在这项研究过程中，为了找到合适的微生物，我们从1997年7月至1998年7月在日本神奈川县的Tsukui和Sagami湖泊水体、沉积物和土壤中收寻。从这些样本中分离对MCs有降解作用的微生物，继续培育。为制定一个高效降解的固化方法，将对细菌的纯化和固定方法以及对微囊藻毒素的降解能力进行了研究。在处理实际湖水中的MCs时，为优化固定条件，采用连续生物反

5、应器用于固定对MCs有降解作用的微生物。2、材料和方法2.1、毒素和其他试剂MCs-RR和LR从瓦科纯化学工业（日本大阪）购买。MCs-RR和-LR根据原田等人所描述的方法从在日本水华后的Suwa湖收集后分离和纯化。所有试剂均为分析纯或色谱纯。2.2、蓝藻NIES-102（有毒，绿微囊藻，）从日本国立环境研究所购买。在20℃、连续照明的条件下，把它培养在500毫升锥形瓶中，并加入200ml的改良的MA培养基。MA培养基制备如下：bicine（500mg）、Ca(NO3)2·4H2O,50、KNO3，100、NaNO3，50、Na2SO4，40、MgCl·6H2O，

6、50、H2O，50、2-甘油磷酸二钠盐水合物，100、EDTA，50、FeCl3·H2O(0.5mg)、MnCl3·4H2O（5mg）、ZnCl2(0.5mg)、CoCl2·6H2O(5mg)、Na2MoO4·2H2O(0.8mg)、H3BO3(20mg)溶解在在1L纯净水中，并调节pH至8.6。2.3、高效液相色谱法高效液相色谱法在下列条件下运行：泵，ShimadzuLC-9A（日本京都）；光电二极管阵列检测仪，ShimadzuSPD-M10A，CLASS-LC10中的积分系统；ODS-3色谱柱(150·4.6mm,GLScience公司，Tokyo，Japan

7、)；COSMOSIL5C18AR-II柱(150·4.6mm,NacalaiTesque公司，Kyoto，Japan)）；流动相：58：32的甲醇与磷酸二氢钠（pH值3）混合物，流速1.0ml/min；检测：紫外238nm处；温度：40℃。2.4、具有抗蓝藻和降解活性的微生物的分离湖水、沉积物和土壤是从1997年7月至1998年7月，在日本神奈川县的Tsukui和Sagami湖中收集的。土壤样品与10ml无菌水混合，上清液和湖水用软琼脂覆盖。经过数天的潜伏期后，从产生的斑块获得了所需的微生物。然后将它们再转移到Sakurai（0.2％蛋白胨，酵母提取物0.1％，0

8、.05％葡