文 献 综 述

一、选题背景

苯酚是有机合成的重要原料，是造纸、炼焦、炼油、塑料、橡胶、农业和医药合成等行业生产的原料或中间体，大量用于酚醛树脂以及其他高分子材料、药物、燃料、炸药等^[5][13]。随着各行业对苯酚需求量的增加，各企业的含酚废水排放量也日益增加。苯酚具有很强的毒性，且结构稳定，不易分解，一旦含有苯酚的污水被排放到自然水体中，它将污染水源，危害鱼类，即使浓度仅为5#8211;25 mg/L，也会造成很大污染，因此，苯酚被列为优先控制污染物^[6]。目前，含酚废水的处理工艺有物理法、化学法、生物法等。生物方法中，投菌法虽然仍处于研究阶段，但已经显示出很大的优越性^[14]。从自然界获得的降解菌，通过驯化、纯化及改良，再次投入到污染源中，将苯酚作为唯一碳源，而代谢的产物无二次污染，因此不仅经济，并且安全，从而受到越来越多的关注^[15]。
降酚菌对苯酚的降解分为好氧降解和厌氧降解两种，大多情况下都为好氧降解。降酚菌的好氧代谢途径比较复杂，是一条羟化降解路径，苯酚羟化酶是其降解的关键因素。如图1^[1]，在好氧代谢过程中，一种是邻苯二酚-1，2-加氧酶(CatA)途径，另一种是邻苯二酚-2，3-加氧酶(C#8322;#8323;O)途径。苯酚在苯酚羟化酶作用下先被转化成为邻苯二酚（见图1中2号位）。第一种途径：邻苯二酚在CatA酶的催化作用下邻位碳原子断键，裂解为己二酸，沿着β-酮基己二酸的途径降解，最终生成乙酰辅酶A、琥珀酸等产物进入微生物三羧酸循环；第二种途径：在邻苯二酚C#8322;#8323;O酶的催化作用下间位碳原子开环，裂解成2-羟基粘糠半醛，经催化剂作用后形成4-羟基-α-酮基戊酸，最终生成乙酸和丙酮酸等产物进入三羧酸循环(TCA)，进入糖代谢途径，继续被降酚菌利用。

此外，在厌氧条件下苯酚也能被降解。有研究发现，苯酚在厌氧降解时，是直接将苯酚羧化为4-羧基苯甲酸，进而转化成苯甲酰辅酶A，然后转化为乙酸等小分子物质，最终达到降解的目的，这类途径被称作是KolbeSchmitt羧化反应^[2]。

二、国内外本研究领域的发展现状及趋势

目前，国内外的研究大多集中在苯酚降解菌的分离和鉴定，对苯酚的降解特性以及耐受苯酚能力的探索上，目前共筛选获得57个属、212种苯酚降解菌^[2]，主要包括细菌和真菌两大类，如产碱菌属、假单胞菌属、醋酸钙不动杆菌、根瘤菌属、皮状丝孢酵母、真氧产碱杆菌等^[6]。苯酚降解菌的种类和外界因素都会影响到苯酚降解效率。常见外界因素有苯酚浓度、接种比例、pH值、温度、转速、金属离子、盐度、外加碳源和含氧量等，这些因素对降酚效率的影响和同一因素对不同菌株的降酚效率的影响皆有所不同。

随着科学技术的快速发展，现代化技术手段逐渐被运用到高效菌株的培育中，如B#225;rbara Safont等人将降解菌固定在环糊精颗粒上，以此提高降解速率^[4]；Galina Satchanska等人使用晶胶固定菌株^[12]。在国内也有人开始降解菌改良的研究，张黎等人以海藻酸钠为载体对一株苯酚高效降解菌进行固定化包埋, 并通过正交试验确定了制备固定化小球的最佳条件^[8]；邱凌峰运用补料分批（Fed-batch）的方法培养菌株，该方法不仅可以避免底物产生抑制作用，并且能获得高浓度的菌液^[10]。张孝龙等人将筛选出的高效苯酚降解菌制备成相应的菌剂与碟管式反渗透(DTRO)技术组合形成”生物强化-DTRO”工艺，该工艺不仅可以有效去除废水中的酚类化合物，还能减少反渗透膜污染，以及增加膜的通透性^[9]。S. Sivasubramanian等人将5中降酚菌株混合，联合降解率得到很大提升^[11]。高效菌株的研究和应用技术已得到蓬勃发展，可以预想，降酚菌株用于处理工业废水必将在实际应用中发挥出巨大的作用。

三、研究的基础^[7]

1、16 SrRNA基因序列分析技术

16S rRNA参与蛋白质的合成过程，其功能是任何生物必不可少的，而且在生物进化的漫长过程中其功能保持不变。16S rRNA基因序列同源性小于97%，可以认为属于不同的种，同源性小于93%~95%，可以认为属于不同属。该技术的基本原理是待鉴定的微生物中扩增16S rRNA基因片段，通过克隆、测序获得16S rRNA基因序列信息，再与GenBank的数据库中的16S rRNA基因序列进行比对和同源性分析比较，建构系统发育树，了解该微生物与其他微生物之间在遗传进化过程中的亲缘关系（系统发育关系），从而达到对其分类鉴定的目的。