磁场对紫色非硫光合细菌脱氢酶活性的影响

环境科学卷期磁场对紫色非硫光合细菌脱氢酶活性的影响’麻海珍太原工业大学数理力学系,太原。吴国庆牛志卿太原工业大学环境工程系,太原。摘要研究并比较磁场作用下紫色非硫光合细菌自然细胞和固定化细胞的某些性质结果表明在最佳磁场作用下种细胞的热稳定性、稳定性良好。与不加磁场一样,最适温度为℃一℃,最适声值为,但自然细胞脱氢酶活力比对照组提高一,固定化细胞提高一磁场使细胞对金属离子、、敏感性增加。种细胞最佳磁场值不同,固定化细胞在最佳磁场作用下在℃冰箱中保存一脱氢酶活性稳定,仍可提高,在无磁场的同等条件下固定化细胞比自然细胞脱氢醉活力高一倍,显示出细胞固定化处理的优越性。美桩词磁场,磁生物效应,紫色非硫光合细菌,固定化细胞,脱红醉。紫色非硫光合细菌简称可以净化高浓度有机废水、粪便污垢、印染及造纸等废水,在废水生物处理中起着重要作用,,。废水生物处理是利用微生物的多种酶系催化进行的一系列生物氧化还原反应。其中脱氢酶使被氧化有机物的氢原子活化并传递给特定的受氢体,脱氢酶的活性可用以反映处理体系内活性微生物量及对有机物的降解活性,因此提高脱氢酶活性对废水生物处理有着重要的意义。随着磁技术及磁生物效应在环境保护和生物工程等领域的应用,磁场对微生物及其酶影响的研究也越来越受到重视〔,一‘〕。笔者曾研究磁场对细胞脱色酶活性的影响川,结果指出,当最适磁场作用于固定化细胞时,脱色酶活力提高一,脱色速度增快,表现出正的磁生物效应。本文报道磁场对自然细胞和固定化细胞脱氢酶活性的影响及性质比较,为将有益磁生物效应用于废水生物处理提供实验基础。固定化细胞制备利用凝聚剂将菌体聚集在一起,再加入徽量戊二醛处理,经解毒活化培养备用。试剂氛化三苯基四抓哇升葡萄糖标准溶液。。与葡萄糖共溶于水中。三经甲基氨基甲烷缓冲溶液,。三氯甲烷分析纯。磁性材料由钡铁氧体磁粉提供磁场,表面磁场强度为。脱氢酶活力测定方法取湿重的自然细胞和固定化细胞分别置于锥形瓶中加培养基至,制成菌体湿重为的菌液,置于冰箱中保存待用。依照文献〔〕方法测定。将产生拜的量定义为一定酶活力单位。材料与方法试验材料菌种紫色非硫光合细菌混合菌株由本课题组分离筛选。培养剂培养剂或修改后的,‘液体培养剂。结果与讨论磁场对自然细胞和固定化细胞脱氢酶活力的影响分别吸取细胞浓度等量的自然细胞和固定化细胞置于若干锥形瓶中,并按照一不同比例分别投加磁粉,因而在菌山西省八五科技攻关项目收稿日期一一卷期环境科学液中形成不同程度的磁场,同时做未加磁粉对照组在℃、的条件下测定脱氢酶活力,以对照组脱氢酶活力为,计算加磁场时的相对酶活力,见图。图表明,磁场作用对自然细胞和固定化细胞脱氢酶活力在适当磁场值时表现为正磁生物效应,而且种细胞存在不同最佳磁场值。自然细胞投加,固定化细胞投加为最佳。自然细胞较对照组提高一,固定化细胞提高一。脱氢酶的某些性质脱氢酶的最适温度和最适值将最佳磁场作用下的种细胞及对照组分别置于不同温度和不同条件下进行反应,测脱氢酶活力,以标准条件下无磁场的自然细胞脱氢酶活力为,计算相对酶活力,见图、图。结果表明在最佳磁场条件下种细胞最适川州刃吃一建喻一一备乡乡户仁之〕〕〔遨共华盆一军硬磁粉鼠吸图温度对脱氢酶的影响图磁场对脱氢醉活力的影响自然细胞固定化细胞磁场作用的累积效应将最佳磁场作用下的种细胞在条固定化细胞,有磁场自状细晌有磁场固定化细胞,无磁场自然细胞,无磁场件下置于℃恒温箱中静止培养,每隔告“取定量菌液测定脱氢酶活力,表表明随着磁场作用时间的增长,脱氢酶活力提高,磁场作用具有一定累积效应。对自然细胞作用时间较长时磁效应才明显,固定化细胞在短时间内对磁场产生敏感性。衰磁场作用的撰积效应拼拼价入入一一一州尸一卜卜月月一一’”共组健盆琴』值对脱氢酶的影响图中曲线标号意义与图同磁场作用时间相对醉活力自然细胞固定化细胞无磁场有磁场无磁场有磁场八‘乙暇,立,目,曰凡尸台内勺内匕内曰‘五,二,山曰内咋矛吕月内了了合‘,二,曰。扁,孟,且,二,,曰目‘,曰甘悦的‘二,曰,曰‘,连台月了几」,,二,曰!∀几‘几,且几二,上,,曰。。。。。。磁场作用下自然细胞和固定化细胞温度与无磁场时一样,为℃一℃,最适值为。自然细胞脱氢酶活力比对照组提高一,固定化细胞提高一。脱氢酶的热稳定性和稳定性在的条件下将磁场作用的种细胞与对照组分别在、、、60℃下恒温处理30min,测脱氢酶活力,求相对值,见图4。经不同温度处理后自然细胞和固定化细胞的脱氢酶活力均在30℃一40℃范围内稳定,与不加磁场时一样。在50℃一60℃即使在磁场作用下,脱氢酶活力仍丧失60%左右。在pH值分别为5、6、7、8、9、10的条件卷3期环境科学2.5磁场作用下PSB细胞的电镜扫描观察对加磁粉的PSB菌体做电镜扫描,发现由于磁粉具有较强的吸附性能,菌体可以磁粉做为载体被吸附固定形成菌膜,见电镜扫描照片(图6、图7)。3,~刀、结’-(l)稳恒弱磁场作用下PSB自然细胞和固定化细胞脱氢酶活力比对照组均有提高,磁场强弱与脱氢酶活力提高不存在线性关系,而存在最佳值,磁场作用具有一定累积效应。(2)无磁场作用时,固定化PSB细胞在同等条件下比自然细胞脱氢酶活力高1.5一2倍。在最佳磁场作用下,固定化PSB细胞脱氢酶活力比不加磁场对照组提高20%一30%,而自然细胞只提高10%一20%,固定化细胞保存稳定性良好。(3)用投加钡铁氧体磁粉法建立磁场方法简单、经济,管理方便。此外还可使菌体以磁粉为载体被吸附固定形成菌膜,以减少菌体流失。本实验表明,合理应用固定化细胞技术及磁技术于废水生恤处理,将会发挥巨大柞阴矜值得进一步试验研究。参考文献1顾祖宜等.中国环境科学.1985,5(2):292吴国庆等.环境科学.1989,10(5):463李国栋.生物磁学及其应用.北京:科学出版社,1983:1314刘信.近代微生物学研究.1988(l):545HarberditzlW.Nature.1967,213:726WajdaTR团.Environ.Biophys.1980,18:2757麻海珍,吴国庆.太原工业大学学报.1993,24(4):518HirayamaKK.WaterRes二1986,20(4):491~一、~、~、、人~、入人产~以,~~幼~~铲、、一一,一人内一一~一·环境信息oco污水净化装置简介丹麦环境与能源代表团技术座谈会于1994一。6在北京召开。其中,Puritek公司开发的污水处理工艺—OCO工艺,较有新意。OCO污水净化工艺流程由(X二O曝气池及二沉池组成。曝气池由3个相互联接的圆形结构及带有半圆形隔板的结构组成,它分为厌氧区(第1区)、缺氧区(第2区)和好氧区(第3区),每个区中有一个放在水下的搅拌器,使水产生水平流动。在无隔板区,可以做到控制水流混合的程度。OCO较传统装置不同的是,这种循环不用泵,而是用两区间搅拌器控制水的混合程度。在确保好氧及缺氧区水的有效相互循环的条件下,按照一个设置好的循环顺序来控制曝气池中的曝气及水流条件:在曝气条件下,第3区的搅拌器转动,而第2区的不运行,此时,可忽略2区的混合,这样,第2区保持缺氧,而第3区是好氧;当曝气在特定的时间停止,搅拌器2开始运行,可导致水流进入3区,因而进行2区水的混合。然后再进行下一次循环,如此往复。在第2区和第3区真正分开的那部分,装有一定数量的曝气头。只有在这部分,废水才进行曝气。在〔犯0池子中有好氧、缺氧、厌氧3种不同的运行条件,在同一池子中去除有机物和氮成为可能。而且装置在确保废水在好氧和缺氧条件的交替运行的次数越多,氮的去除率就越高。在()CO池中,废水中磷的去除是通过生物除磷和硫酸亚铁絮凝沉淀完成的。其操斗鳞夔梦单纯采用絮凝沉淀剂要便宜。OCO污水净化装置中氮和磷的去除率及有机物去除率都较高,且此方法较之传统的污水处理装置可以节约占地,构筑物费用及操作运行费用。北京市环境保护科学研究院申立肾和王晓惠供稿万UANJINGKEXUEVol.16No.3,1995AbstractseoneseJourna,。fEnvironmenta,scieneeResponseCharaeteristiesofphenolonaTyr娜1-Immobilizedeellshadadehydrogenaseactivityof.翻耸Bi~.HuXia妙aetal.(压pt.ofl弓。%一200%hlgherthannativeeellsundertheChem.Teaeher‘5School,YangzhoOUi、iv.,sameeondit沁nsbutwithoutanappliedmgneticYangzhou225002):Chin.J.En一.Sci.,16field.(3),1995,PP.1一3Theresponsetimedeereasesinthepreseneeofeatechol.Theprineipalfaetorsinfluencing‘thesensitivityweredeseribed.TheamPe和metriebiosensoroftyrosinasewasmobilizingtyrosinaseontopreparedfirst枯byim-Preaetivate乒网yamidesupportwhieheontaetedtighilywithwax一im‘pregnatedgraPhiteel七etrode.AmPero饥etrie们。ea-surementsofphenolinwaterwereearriedoutbyapplyingapotentialof一0.200VvsSCEina0.1mof/Lpho印hatebufferofpH6.50ands又10一了mol/Leateeholat25℃.ThePreParation,sto-rageandreplaeementofimmobilizedenzymeareeorlvenient.Noaetivityofimmobilizedenzymewaslostduringfivemonthsofstorage,with11,,earrangeofZ丫10一了一1.25又10一5mol/LofPhenol.Keywords:eleetr记e,biosensor,enz她e,ty-rosinase,phenol.EffectOfMa醉eticFleldonIkhydrogenaseAc-tivityOfPurPleNo朋ulfurPhot朋ynthetieBaete-r如,MaHaishenetal.(TaiyuanUnjv.ofTeeh-nology,Taiyuan030024):Ch云:.J.Envlron.Sri.,16(3),1995.PP.4一7SomeProPertiesofnativeandimmobil议edeellsofpurplenonsulfurphotosynthetiebaeteria(PSB)werestudiedandeomParedundertheeonditionof斌以gnetiefield.Theresultsshowthatunderthecon山tionofoptimummagnetiefieldbothtypesofcellswerethermallyandPHstable,withanoPti-mumdehydr娘enasetemperatureof30一40℃,andanoPtimumpHof8.AseomParedtotheeontrol,thedehydr鲍enaseaetivitywas10%一20%hig一herfo:nativecellsandwas20%一30写higherforimmobilizedeells.Themagnetie.fieldaugmentedthesensitivityofPSBtometalinos(凡,‘,Mn,‘,Mg,+).Butthesetwotypesofeeuswer。differentinthevalueofoptimu示mag