聚合物降解菌的分離篩選及鑒定，聚丙烯酰胺是一種高分子量的聚合物，常規菌種降解難度很大。本研究通過采自聚 合物含量高的陝北油田地區的泥漿池廢液和周邊土壤中的樣品，分離篩選對聚丙烯酰胺 環境有高度適應能力和對聚合物有降解潛力的菌株，並對最終得到目標菌種進行分離鑒 定。

1實驗材料

1.1菌種來源

菌種由陝西長慶43-1號油田泥漿池廢液和4-23號油田廢棄泥漿池周圍土壤中分別分

離篩選得到。 1.2主要試劑與儀器

主要試劑列表如下:

表2-1主要實驗試劑 Table2-1 Main Reagents

試劑名稱生產公司

蛋白酶K西安潤德生物技術有限公司

RNaseA西安潤德生物技術有限公司

三（羥甲基）胺基甲烷（Tris)西安市雁塔區保昕化學試劑有限公司

十六烷基三甲基溴化胺（CTAB)陝西昕泰生物科技發展有限公司

十二烷基硫酸鈉（SDS)西安潤德生物技術有限公司

聚乙烯聚吡咯烷酮（PVPP)西安永屹生物技術有限公司

Tris飽和酚上海索萊寶生物科技有限公司

溴化乙錠i：EB)西安國安生物科技有限公司

其它試劑：氯化鈉、乙酸鈉、EDTA、氯仿、異戊醇、異丙醇、乙醇等，均為分析 純。

主要儀器列表如下:

表2-2主要實驗儀器 Table2-2 Main experimental apparatus

儀器名稱生產公司

SartoriusBS210S 電子天平北尕賽文利斯天平有限公司

Eclipse E200 顯微鏡曰本尼康公司

顯微攝像係統日本尼康公司

LDZX-40BI立式壓力蒸汽滅菌鍋上海申安醫療器械廠

GZX-DH400-BS-II電熱恒溫幹燥箱上海躍進醫療器械廠

SXK-103超淨工作台安徽蚌埠淨化設備廠

DNP-9052細菌培養箱上海躍進醫療器械廠

ZHWY-A211C臥式旋轉型搖床上海智城分析儀器製造有限公司

SPX-250IC人工氣候箱上海博迅實業有限公司

PYX-DHS-35X40隔水式電熱恒溫培養箱上海市躍進醫療器械廠

手持式土壤PH測試儀廣州銘睿電子土壤酸度計

土壤水份測定伩哈爾濱宇達電子技術有限公司銷售部

1.3培養基

菌種篩選培養基。其組成如下：乳酸鈉4ml，KH2P040.02g，聚合物降解菌的分離篩選及鑒定，NaCl 10g, MgS04 *7^0 為0.2g,維生素C0.2g，酵母膏l.Og,模擬水為1000ml的lg/LHPAM。滅菌冷卻後加 入經紫外滅菌的FeS04(NH4)2S04 • 6H20。

實驗用部分水解聚丙烯酰胺分子量1.7-2.2X107,水解度18.6-29.3%,高效pH範圍 4-13,固含量之90%,殘單0.05-0.15%,白色顆粒粉末，由鞏義市拓普淨水材料有限公司 提供。

富集培養基：在菌種篩選培養基中分別加0.1%酵母膏和0.1%蛋白腖，用於菌株的 平板培養和斜麵保存。

細菌分離及斜麵培養基：蛋白腖l〇g，牛肉膏4.5g,氯化鈉5g，瓊脂20g，蒸餾水 lOOOmL, pH 值 7.2〜7.5。

真菌分離及斜麵培養基(PDA培養基):馬鈴薯200g煮出液，蔗糖20g，瓊脂15〜20g， 蒸餾水1000 mL, pH值自然。

2實驗方法

2.1菌株的富集

實驗樣品采自陝西長慶43-1號油田泥漿池廢液周圍土壤和4-23號油田廢棄泥漿池 周圍土壤的共4處采樣點。采樣方法：用小鐵鍬除去地麵浮土後，取地表或地下10 cm 的土壤樣品，置於-2(TC保存。

表2-3采集土壤特性

Table2-3 Collected soil characteristics

編號PH含水率

43-1號采樣點18.558.3%

43-1號采樣點28.898.5%

4-23號采樣點18.3715.1%

4-23號采樣點28.2115.6%

將所采集的HPAM汙染土樣稱量10g,接入200mL已滅菌的富集液體培養基中， 在30°C旋轉式搖床中(轉速200 r/min)旋轉培養4d後，移取一定量含菌的富集培養液接 入新鮮滅菌過的富集培養基中，在相同條件下培養4d，一共重複3次，得到富集的HPAM 降解混合菌。

2. 2菌株的篩選

取O.lmL菌液塗布於以HPAM為唯一碳源的篩選培養基上，30°C培養48h，待平板 長出菌落後選擇生長良好且性狀差異明顯的菌落，連續平板劃線純化，將純化的菌株轉 接於篩選養基斜麵培養Id後4"C保存於冰箱。

2. 3形態鑒定

根據《Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology》（Buchanan R.E. and Bergey N.E., 1994)和《常見細菌係統鑒定手冊》（東秀珠和蔡妙英，2001)的方法，進行各菌株 的形態鑒定，包括細菌個體形態觀察(革蘭氏染色、芽孢染色和菌體大小等)和菌落形態 觀察(菌落形態、菌落質地、菌落邊緣、光學特性和菌落的顏色等)。

2. 4菌株的常規生理生化性質測定

挑取篩選到的菌株分別接入篩選養基中，在溫度30°C、轉速200 r/min的旋轉式搖 床中搖瓶培養4d後，將得到的菌液在篩選養基平板上劃線，並在30°C的細菌培養箱中 培養活化l-2d。選擇活化良好的菌株作為實驗菌株，參照《簡明第八版伯傑細菌鑒定手 冊》[48]《常見細菌係統鑒定手冊》[49]對篩選的細菌進行生理生化性質測定，將細菌初步 鑒定到屬。鑒定方法主要有革蘭氏染色法、芽孢染色法、V-P實驗、葡萄糖氧化發酵實 驗、澱粉水解試驗、甲基紅試驗、接觸酶試驗、明膠液化、半固體瓊脂穿刺、細菌的運 動性觀察、硫化氫反應等，各實驗均重複3次。具體實驗方法如下：

(1)革蘭氏染色：挑取少量菌苔塗布在載玻片上，風千，在火焰上固定塗片，滴加結 晶紫染色1-2 min，水洗，滴加碘液衝去殘水，並用碘液覆蓋約1 min,水洗。用濾紙吸 去載玻片上的殘水，將玻片傾斜，在白色背景下，用95%的乙醇脫色，直至流出的乙醇 無紫色時，立即水洗。用番紅液複染約2 min,水洗。幹燥後，用油鏡觀察。菌體被染 成藍紫色的為革蘭氏陽性菌，被染成紅色的為革蘭氏陰性菌。

(2)芽孢染色：加1-2滴水於小試管中，用接種環挑取2-3環菌苔於試管中，攪拌均勻， 製成濃的菌懸液。加孔雀綠染液2-3滴於小試管中，並使其與菌液混合均勻，然後將試 管置於沸水浴的燒杯中，加熱染色15-20 min。用接種環挑取試管底部菌液數環於潔淨 載玻片上，塗成薄膜，然後將塗片通過火焰3次溫熱固定。水洗，直至流出的水無綠色 為止。用番紅染液染色2-3 min，傾去染液並用濾紙吸幹殘液。幹燥後用油鏡觀察。芽 孢呈綠色，芽孢囊及營養體為紅色。

(3)尿素酶（Urease)試驗：挑取培養了 18~24h的待試菌培養物接種於液體培養基管 中，搖均，於36°C各培養lOmin，60min和120min，分別觀察結果。若結果為粉紅色為、 則呈陽性。

(4)氧化酶（Oxidase)試驗：在瓊脂斜麵上滴加試劑1〜2滴，數分鍾內直接觀察結果。 使用Kovacs氏試劑陽性者呈粉紅色或深紫色，Ewing氏改進試劑呈藍色。

(5)過氧化氫酶的測定：將測試菌種接種於合適的培養基斜麵上，適溫培養18〜24h。 取一幹淨的載波片，在上麵滴1滴3〜10%的H202,挑取1環培養了 18〜24h的菌苔純培 養，在H202溶液中塗抹，若有氣泡出現，則為過氧化氫酶陽性，無氣泡者為陰性。

(6)甲基紅（Methyl Red)試驗：挑取新的待試純培養物少許，接種於MR-VP生化 鑒定管，在通用培養基30°C下培養3〜5天，從第二天起，每日取培養液lml,加入甲基 紅指示劑1〜2滴，觀察結果。陽性呈鮮紅色，弱陽性呈淡紅色，陰性為黃色。從發現陽 性開始到第5天仍為陰性的，即可判定結果。

(7)V-P試驗：將實驗菌接種於通用培養基於36°C培養48h,培養液lml加O’Meara 試劑lml，搖動試管1〜2min,靜置於36°C恒溫箱，若4h內不呈現伊紅的紅色即判定為 陰性，聚合物降解菌的分離篩選及鑒定，反之為陽性。

(8)葡萄糖的氧化發酵試驗：以培養18〜24h的幼齡菌種，穿刺接種在基礎培養基中， 每株菌接4管，其中2管用油封蓋，以隔絕空氣閉管。另2管不封油為開管，同時留有 不接種的閉管作為對照。適溫培養1、2、4、7天觀察結果。氧化型產酸：僅開管產酸。 發酵型產酸：開管及閉管均產酸。如產氣，則在瓊脂柱內產生氣泡。

(9)硝酸鹽（Nitrate)還原試驗：臨試前將試劑磺胺酸冰醋酸溶液和試液a —萘胺乙醇 溶液各0.2ml等量混合，取混合試劑約0.1ml，加於液體培養基或瓊脂斜麵培養物表麵， 立即或於lOmin內呈現紅色即為試驗陽性，若無紅色出現則為陰性。

(10)靛基質（Imdole)試驗：將待測菌種接種於試驗培養基管，於36°C培養24h時後， 先加少量乙醚或二甲苯，搖動試管以提取和濃縮靛基質，待其浮於培養液表麵後，再沿 試管壁徐徐加入Kovacs氏試劑數滴，觀察結果。若在試劑和培養基接觸麵上呈紅色， 即為陽性。

(11)三糖鐵（TSI)瓊脂試驗：以接種針挑取待試菌可疑菌落或純培養物，穿刺接種 並塗布於斜麵，置36°C培養18〜24h，觀察結果。

(12)氨基酸脫羧酶的測定：用幼齡培養液作為菌種，直接接種。接種後封油，對照管 與測定管同時接種封油。腸肝菌科的細菌於37°C培養4天觀察。當指示劑呈紫色或帶紅 色調的紫色者為陽性，呈黃色者為陰性。對照管應呈黃色反應。

(13)硫化氫（H2S)試驗.•在含有硫代硫酸鈉指示劑的培養基中，沿管壁穿刺接種於 36C培養24~28h,培養基呈黑色為陽性。陰性應繼續培養至6天再觀察結果。

(14)檸檬酸鹽或丙酸鹽的利用：取幼齡菌種接種於斜麵上，適溫培養3〜7天，培養基 呈堿性（藍色）者為陽性反應，不變者則為陰性。

(15)葡萄糖酸鹽的氧化：用pH7.2的磷酸緩衝液配製成含1%葡萄糖酸鹽的溶液，分 裝試管，每管2mL。挑取30°C溫培養的18~24h的菌落至2mL的葡萄糖酸鹽溶液中製 成濃的菌懸液，置30°C過夜。每管加入0.5mL的斐林試劑，放在沸水浴中加熱10分鍾, 觀察結果。試管中液體由藍色變為黃綠，綠橙色或出現紅色沉澱者為陽性反應，如溶液 不變色者為陰性。

(16)耐鹽性試驗：以肉湯培養液根據鑒定需要，配成不同濃度的NaCl，如2%、3.5%、 5%、7%、10%等。培養基要求十分澄清，接種時應采用幼齡菌液，直針接種，適溫培 養3〜7d，與未接種的對照管對比，目測生長情況。

(17)酪素水解試驗（酪蛋白水解)：取5g脫脂奶粉加入50mL蒸餾水中，稱1.5g瓊脂 溶於50mL蒸餾水中，將兩液分開滅菌。稍冷卻後將兩液混勻倒平板，即成牛奶平板。 將平板倒置過夜後將菌種點接在平板上。適溫培養1、3、5天，觀察結果，記錄菌落周

圍和下麵酪素是否已被分解而呈透明。

(18)苯丙氨酸脫氨試驗：將菌種接種於該培養基斜麵上，30°C下溫培養3〜7d。取10% 的FeCl3水溶液4滴，滴加在生長菌苔的斜麵上，當斜麵和試劑液麵處呈藍綠色時則為 陽性反應。

(19)產糊精結晶試驗：在大試管中裝碾過的小麥0.5g，碳酸鈣0.2g, H20 10mL,滅 菌後接種，35°C培養3d、5d和7d後，取1滴盧哥爾氏捵液混勻，幹燥後，用顯微鏡觀 察有暗褐色或藍色的六角形結晶的糊精，假若大量形成，則排列為扇形或針狀。

(20)在pH5.7營養肉湯上的生長：取菌液一環，接種於上述培養基中，同時接種普通 肉湯液（7.2pH)作對照。適溫培養1〜3d後觀察生長情況。

(21)需氧性試驗：用接種環挑取一環肉湯菌液，穿刺接種到基礎培養基中，30°C培養， 在3至7天觀察結果。如細菌在瓊脂柱表麵上生長者為好氧菌，如沿著穿刺線上生長者 為厭氧菌或兼性厭氧菌。

(22)澱粉水解試驗：待測菌種培養18〜24h得到純培養物，塗布接種於澱粉瓊脂平板， 於36°C培養24~48h，然後將碘試劑直接滴浸於培養表麵，立即檢視結果，陽性反應時 澱粉被分解，瓊脂培養基呈深藍色、菌落或培養物周圍出現無色透明環、或肉湯顏色無 變化。陰性反應則無透明環或肉湯呈深藍色。

(23)生長溫度的測定：放置於恒溫水浴培養。聚合物降解菌的分離篩選及鑒定，指示溫度計應放在同樣的試管和培養基 內，在指定溫度下培養2〜5d，觀察生長情況。在接近0°C的低溫培養，則觀察時間可延 長至7~10山甚至30d#目測生長情況，與未接種的空白培養基對比，注意混濁度、沉 澱物和懸浮物等項。

(24)形成芽孢的培養基形成芽孢是芽孢杆菌的關鍵性特征，但不是所有的芽孢杆菌都 能在任何條件下形成芽孢。在鑒定細菌時，為了確定是否屬芽孢菌，需要對那些在一般 條件下不形成芽孢的細菌，采用生孢子培養基，來確定是否能形成芽孢。

3實驗結果及討論

3.1菌株的分離篩選形態鑒定結果

經過富集培養基富集，對目標菌株進行分離、純化，共得到2株具有降解HPAM潛 能的菌株。

陝西長慶43-1號油田泥漿池廢液中分離的菌種如圖1所示，命名為CJ419。革蘭氏 染色為陰性，菌株細胞呈小杆狀，可運動；在牛肉膏蛋白腖培養基上為乳白色菌落，光 滑。

4*23號油田泥漿池廢液中富集分離的菌種如圖2所示，命名為FA16。革蘭氏染色為 陽性，菌體為短杆狀，在牛肉膏蛋白腖培養基上為白色菌落，菌落不規則生長、表麵有

褶皺.

3. 2麵株的生理生化性質鑒定結果

依據《Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology》和 < 常見細菌係統鑒定手冊》, 對菌株CJ419和FA16的分別進行吲哚試驗、接觸酶反應等生理生化特征鑒定，結果見 表24。

表24拮抗菌株CJ419和FA16生理生化特征 Table 2-4 Antagonistic strains CJ419 and FA16 physiological and biochemical characteristics

項目菌株CJ419項目菌株FA16

嚴格好氧+鞭毛數>1

過氧化氫酶+熒光色素-

硝酸鹽還原+在4。<：生長+

澱粉水解+在41°C生長-

吲哚產生-從蔗糖產生果聚糖+

H2S產生-精氨酸雙水解酶+

酪素水解+氧化酶反應+

檸檬酸鹽利用+反硝化+

pH5.7營養肉湯+明膠水解+

V.P試驗+澱粉水解■

溫度45 °C+葡萄糖

利用+

溫度65 °C■海藻糖+

葡萄糖產酸+L-脯氨酸+

乳糖產酸6•苯丙氨酸+

甘露醇產酸 葡萄糖產氣 10%NaCl+

+DL-精氨酸+

由表2>4可知，菌株FA16的生理生化特征與假單胞菌標準株保持一致。通過查閱 《Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology》和《常見細菌係統鑒定手冊》，聚合物降解菌的分離篩選及鑒定，綜合菌 株形態特征和生理生化特征，可初步確定菌株屬於假單胞菌

菌株CJ419的生理生化特征與枯草芽孢杆菌標準菌株保持一致。綜合菌株形態特征 和生理生化特征，通過查閱相關鑒定手冊，可初步確定菌株屬於芽孢杆菌(Bacillus spp.)。

4小結

(1)從聚合物含量很高的陝西長慶43-1號油田泥漿池廢液和4-23號油田廢棄泥漿 池周圍土壤中采樣，將所采集的HPAM汙染土樣富集培養基，連續傳代得到富集的 HPAM降解混合菌。取菌液塗布於以HPAM為唯一碳源的篩選養基上，選擇生長良好 的性狀差異明顯的菌落，連續平板劃線純化，通過對樣品的篩選得到對聚丙烯酰胺有高 度適應能力和降解能力的兩株菌株，分別命名為CJ419和FA16。

(2)對兩菌株進行宏觀形態和顯微鑒定、生理生化鑒定，依據《Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology》和《常見細菌係統鑒定手冊》，最終初步確定CJ419為假單 胞菌FA16 為枯草芽孢杆菌 。

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