海研站菌S52菌株Cr(Ⅵ)还原酶活性和稳定性及其还原Cr(Ⅵ)的条件优化

目的:研究温度和pH值对海研站菌S52菌株六价铬[Cr(Ⅵ)]还原酶活性和稳定性的影响,优化最佳还原条件,并探讨金属离子和小分子物质对其还原能力的影响.方法:将S52菌株的种子液接种于LB培养基中过夜培养,将菌液离心过滤后得到的胞外活性物质、超声波冰浴破菌得到胞内活性物质和对照组S52全菌液分别加入到含50 mg·L-1 Cr(Ⅵ)的LB培养基中,在37℃、pH值为8.0条件下培养,于0、3、6、12、24和48 h分别用二苯碳酰二肼分光光度法测定各组溶液中的Cr(Ⅵ)浓度,计算不同时刻Cr(Ⅵ)还原率、细胞内外还原酶的相对活性及相对稳定性.设定温度为25℃、30℃、35℃、40℃、45℃和50℃,pH值为5.0、6.0、7.0、8.0、9.0和10.0,采用混合实验设计,计算细胞内外还原酶在0、3、6和12 h对Cr(Ⅵ)的还原率,分析不同温度和pH值处理组中细胞内外Cr(Ⅵ)还原酶对Cr(Ⅵ)还原率的变化,探讨最佳还原条件.分别将浓度为0.2 mmol·L-1的Cu2+、Mn2+和Cd2+溶液,1 mmol·L-1的十二烷基磺酸钠(SDS)和乙二胺四乙酸(EDTA),1％的Triton×100和吐温80加入到培养基中作为处理组,以未作处理的培养基为对照组,在最优还原条件下与50 mg·L-1 Cr(Ⅵ)反应3 h,测定并计算Cr(Ⅵ)还原率,比较不同金属离子和小分子物质处理组中细胞内外还原酶对Cr(Ⅵ)的还原率.结果:3 h时,胞内酶和胞外酶对Cr(Ⅵ)的还原率达到最高,且胞内酶的还原能力高于胞外酶(P<0.05).当温度一定时,pH值从5.0到6.0,胞内酶和胞外酶对Cr(Ⅵ)的还原率均明显升高;随着pH值逐渐升高,其还原率大幅降低.当pH值一定时,随温度升高,胞内酶对Cr(Ⅵ)的还原率逐渐提高,胞外酶对Cr(Ⅵ)的还原率逐渐降低.不同温度、pH值组间Cr(Ⅵ)还原率比较差异有统计学意义(P<0.05),温度与pH值之间具有明显的交互效应(P<0.05).与对照组比较,Cu2+处理组胞内酶和胞外酶对Cr(Ⅵ)的还原率明显升高(P<0.05),而Cd2+和Mn2+处理组胞内酶和胞外酶对Cr(Ⅵ)的还原率明显降低(P<0.05);与对照组比较,小分子物质TritonX-100处理组胞内酶和胞外酶对Cr(Ⅵ)的还原率差异无统计学意义(P>0.05),而吐温80、EDTA和SDS处理组胞内酶和胞外酶对Cr(Ⅵ)的还原率明显降低(P<0.05).结论:S52菌株的Cr(Ⅵ)还原酶在细胞内和细胞外均可发挥还原作用,且胞内酶的还原作用更强.胞内酶最适温度为35℃～45℃,最适pH值为7.0;胞外酶最适温度为25℃～30℃,最适pH值为7.0.不同金属离子和小分子物质对Cr(Ⅵ)还原酶活性有不同的影响.