Biodegradation

A mixed culture with the ability to aerobically biodegrade 1,4-dioxane in the presence of tetrahydrofuran (THF) was enriched from a 1,4-dioxane contaminated aquifer. This consortium contained 3–4 morphologically different types of colonies and was grown in mineral salts media. Biodegradation of 1,4- dioxane began when THF concentrations in batch experiments became relatively low. No biodegradation of 1,4-dioxane was observed in the absence of THF and the measured cell yield was similar during degradation of 1,4-dioxane with THF or with THF alone. However, when the consortium was grown in the presence of 14C-1,4-dioxane plus THF, 2.1% of the radiolabeled 1,4-dioxane was present in the particulate fraction. The majority of the 14C (78.1%) was recovered as 14CO2, while 5.8% remained in the liquid fraction. This activity is interesting since the non-growth substrate is mineralized, yet only minimally assimilated into biomass. Using THF as the growth substrate, 1,3-dioxane, methyl t-butyl ether, ethyl t-butyl ether and t-amyl methyl ether.

2,4,6-Trinitrotoluene (TNT) là một hợp chất nổ độc hại và dai dẳng, xuất hiện như một chất ô nhiễm tại nhiều địa điểm trên toàn cầu. Kiến thức về động lực vi sinh vật điều khiển quá trình phân hủy TNT còn hạn chế, đặc biệt là trong các trầm tích tầng nước ngầm bản địa, nơi nó trở thành mối đe dọa đối với nguồn nước. Mục đích của nghiên cứu này là định lượng ảnh hưởng của các chất cải tạo hữu cơ đến tỷ lệ và con đường phân hủy TNT kỵ khí trong một nền văn hóa làm giàu thu được từ trầm tích tầng nước ngầm bị ô nhiễm trong lịch sử và so sánh động lực quần thể vi khuẩn. TNT đã dễ dàng phân hủy trong tất cả các vi sinh cảnh, với tỷ lệ phân hủy cao nhất đạt được dưới điều kiện có lactate, tiếp theo là điều kiện có ethanol và điều kiện có chất hữu cơ tự nhiên (được chiết xuất từ trầm tích tại hiện trường). Mặc dù con đường phân hủy giảm cho TNT đã được quan sát thấy trong tất cả các điều kiện, phân tích điện di gel gradient biến tính (DGGE) cho thấy các thành phần quần thể vi khuẩn rõ rệt. Trong tất cả các vi sinh cảnh, các dòng Gram-negative γ- hoặc β-Proteobacteria và Gram-positive Negativicutes hoặc Clostridia đã được quan sát. Một loài Pseudomonas cụ thể đã được phát hiện được kích thích trong tất cả các điều kiện. Theo phân tích thang đo đa chiều không metric của các hồ sơ DGGE, các cộng đồng vi sinh cảnh có sự tương đồng cao nhất với trầm tích từ hiện trường bị ô nhiễm nặng bởi TNT, so với trầm tích bị ô nhiễm vừa phải và không bị ô nhiễm, cho thấy rằng sự ô nhiễm TNT chính nó là yếu tố chính điều khiển cấu trúc cộng đồng vi sinh vật. Tổng thể, những kết quả này cung cấp một hướng chứng minh mới về các vi khuẩn chủ chốt điều khiển sự phân hủy TNT trong các trầm tích tầng nước ngầm và động lực của chúng phản ứng với việc bổ sung carbon hữu cơ, hỗ trợ cách tiếp cận này như một công nghệ hứa hẹn để kích thích khả năng sinh học tại chỗ phân hủy TNT dưới bề mặt.

Bã cà phê là chất thải rắn chính từ quá trình chế biến ướt quả cà phê. Do sự hiện diện của các yếu tố chống sinh lý và chống dinh dưỡng, bã cà phê không được coi là cơ chất thích hợp cho quá trình biến đổi sinh học bởi các nông dân trồng cà phê. Các biện pháp nghiêm ngặt gần đây từ các cơ quan kiểm soát ô nhiễm đã buộc phải xử lý tất cả các chất thải rắn và lỏng phát sinh từ các trang trại cà phê. Một nghiên cứu đã được tiến hành để đánh giá hiệu quả của một loài giun đất ngoại lai (Eudrilus eugeniae) và một loài giun đất nội địa (Perionyx ceylanesis) từ trang trại cà phê trong việc phân hủy bã cà phê thành vermicompost có giá trị. Giun đất ngoại lai được phát hiện là phân hủy bã cà phê nhanh hơn (112 ngày) so với giun đất nội địa (165 ngày) và hiệu suất vermicomposting (77,9%) cùng với sản lượng vermicompost (389 kg) được ghi nhận cao hơn đáng kể với giun đất nội địa. Tỷ lệ sinh sản của giun đất (280%) và sản lượng giun (3,78 kg) được ghi nhận cao hơn đáng kể với giun đất ngoại lai. Tỷ lệ phần trăm nitơ, photpho, kali, canxi và magiê trong vermicompost được phát hiện là tăng lên trong khi tỷ lệ C:N, pH và carbon hữu cơ tổng số giảm xuống như một chức năng của quá trình vermicomposting. Các chất dinh dưỡng thực vật, nitơ (80,6%), photpho (292%) và hàm lượng kali (550%) được phát hiện tăng lên đáng kể trong vermicompost sản xuất bằng cách sử dụng giun đất nội địa so với các giá trị ban đầu, trong khi hàm lượng canxi (85,7%) và magiê (210%) được phát hiện tăng lên đáng kể trong phân hữu cơ được sản xuất bằng cách sử dụng giun ngoại lai. Vermicompost và vermicasts từ giun đất nội địa ghi nhận số lượng quần thể nhóm vi sinh vật chức năng cao hơn đáng kể so với giun ngoại lai. Nghiên cứu cho thấy rằng bã cà phê có thể được sử dụng rất tốt làm cơ chất cho quá trình vermicomposting sử dụng giun đất ngoại lai (Eudrilus eugeniae) và giun đất nội địa (Perionyx ceylanesis).

Một chủng vi khuẩn đã được phân lập từ bùn hoạt tính với khả năng sử dụng ibuprofen làm nguồn carbon và năng lượng duy nhất. Phân tích hệ gen 16S rRNA đã xếp chủng này vào chi Variovorax thuộc nhóm β-proteobacteria. Khi phát triển trên môi trường chứa ibuprofen, vi khuẩn tích lũy một hợp chất trung gian có màu vàng tạm thời, hợp chất này biến mất khi acid hóa, một đặc điểm phù hợp với các chuyển hóa phân cắt vòng meta. Phân tích GC/MS của siêu natri đã được biến đổi cho thấy hai phổ hợp lệ cho trihydroxyibuprofen mang đầy đủ ba nhóm hydroxyl trên vòng thơm. Những chuyển hóa này chỉ được phát hiện khi 3-fluorocatechol, một chất ức chế phân cắt vòng meta, được thêm vào các văn hóa Ibu-1 và sau đó siêu natri được biến đổi với acid anhydride và diazomethane. Những phát hiện này gợi ý khả năng chuyển hóa ibuprofen có thể xảy ra thông qua con đường phân cắt vòng meta trihydroxyibuprofen. Các phổ giống hệt, phù hợp với các chuyển hóa trihydroxyibuprofen đã hydroxyl hóa được cho là này, cũng được thu được từ bùn hoạt tính có bổ sung ibuprofen, nhưng chỉ khi nó bị đầu độc bởi 3-fluorocatechol. Sự hiện diện của các chuyển hóa trihydroxylated giống nhau trong cả bùn hoạt tính đã bổ sung và siêu natri của văn hóa cho thấy rằng con đường phân cắt vòng extradiol trihydroxyibuprofen cho phân hủy ibuprofen có thể có ý nghĩa môi trường.

Gordonia terrea IIPN1 đã được phân lập và đặc trưng hóa từ đất thu thập tại các khu vực khoan dầu. Chủng vi sinh vật này có khả năng phân hủy pyridine và 4-methylpyridine như nguồn carbon và nitrogen duy nhất. Chủng vi sinh vật này không thể phân hủy các dẫn xuất pyridine khác. Các tế bào đang phát triển đã phân hủy hoàn toàn 30 mM pyridine trong 120 giờ với năng suất sinh trưởng đạt 0,29 g g−1. Các tế bào nghỉ được nuôi cấy trên 5 mM pyridine đã phân hủy 4-methylpyridine mà không gặp thời gian trì hoãn và ngược lại. Nguồn carbon và nitrogen bổ sung không làm thay đổi đáng kể tốc độ sinh trưởng đặc hiệu và tốc độ phân hủy của các tế bào nghỉ.

The anaerobic degradability of alcohol ethoxylates with various degrees of branching and several related substances was studied. Different inocula were employed in order to increase the probability of obtaining capable bacteria, and the degradation assays were fed with several small doses of the test substances in order to avoid inhibition by too high initial concentrations. Mineralization was quantified by monitoring the biogas production and inorganic carbon concentration in the liquid phase. Almost complete mineralization was achieved in the assays with linear alcohol ethoxylate, poly(ethylene glycol), dodecanol, 2-ethyl-hexanoic acid and 3-methyl-valeric acid. No significant degradation was detected in the assays with highly branched alcohol ethoxylate, 2-butyl-branched alcohol ethoxylate, alcohol alkoxylate, poly(propylene glycol) and iso-tridecanol. A 2-ethyl-branched alcohol ethoxylate was transformed to (2-ethyl-hexyloxy)-acetate, which was not further degraded. Apparently already the first step of anaerobic degradation of alcohol ethoxylates, the ethoxylate chain shortening, is sterically hindered by the alkyl branching. Alkyl branching in alcohol ethoxylates and the inclusion of propylene oxide units in alcohol alkoxylates seem to have a clearly more detrimental effect on anaerobic degradability than on aerobic degradability.

The white rot fungus Phanerochaete chrysosporium, which generally mineralizes substituted aromatics to CO2, transformed linear alkylbenzene sulfonate (LAS) surfactants mainly at their alkyl side chain. Degradation of LAS was evidenced by a zone of clearing on LAS-containing agar plates and colorimetric analysis of liquid cultures. Disappearance of LAS was virtually complete within 10 days in low nitrogen (2.4 mM N), high nitrogen (24 mM N) and malt extract (ME) liquid media. After 5 days of incubation in ME medium, transformation of LAS was complete at concentrations≤4 mg l-1, but decreased at higher concentrations. The LAS degradation was not dependent on lignin peroxidases (LiPs) and manganese-dependent peroxidases (MnPs). Mineralization of14C-ring-LAS to 14CO2 by P. chrysosporium was <1% regardless of the culture conditions used. Thin layer chromatography and mass spectral analyses indicated that P. chrysosporium transformed LAS to sulfophenyl carboxylates (SPCs) through oxidative shortening of the alkyl side-chains. While LAS disappearance in the cultures was not dependent on LiPs and MnPs, transformation of the parent LAS moieties to SPCs was more extensive in low N medium that favors expression of these enzymes. The SPCs produced in LN cultures were shorter in chain-length than those produced in ME cultures. Also there was a notable shift in the relative abundance of odd and even chain length metabolites compared to the starting LAS particularly in the low N cultures suggesting the possible involvement of processes other than or in addition toβ-oxidation in the chain-shortening process.

Việc giảm thiểu tự nhiên lâu dài của 1,4-dioxane (dioxane) và sự phân hủy sinh học được tăng cường của nó sau khi bổ sung Pseudonocardia dioxanivorans CB1190 đã được đánh giá bằng cách sử dụng các cột nước ngầm chảy. Không quan sát thấy sự giảm thiểu tự nhiên của dioxane ngay cả sau 2 năm acclimat hóa. Tuy nhiên, sự loại bỏ dioxane đã được quan sát thấy trong các cột đã được bổ sung (34% khi lưu lượng vào là 200 µg/L và 92% cho 5 mg/L). Gene thmA mã hóa cho tetrahydrofuran monooxygenase, chất khởi đầu cho sự phân hủy dioxane của CB1190 chỉ được phát hiện tại cổng nuôi cấy và tồn tại trong nhiều tháng sau khi nuôi cấy, điều này cho thấy khả năng bền vững của việc bổ sung sinh học và tiềm năng của nó để cung cấp khả năng phân hủy sinh học nâng cao lâu dài. Tuy nhiên, do sự kết tụ rộng rãi và khả năng di động hạn chế của CB1190, tiềm năng catabolic bổ sung có thể bị giới hạn ở khu vực gần cổng nuôi cấy. Theo đó, việc bổ sung sinh học với CB1190 dường như phù hợp hơn cho việc thiết lập các rào cản sinh học. Hiệu quả của việc bổ sung sinh học có liên quan đến sẵn có của oxy. Sục khí vào lưu lượng vào của cột để tăng oxy hòa tan đã cải thiện đáng kể việc loại bỏ dioxane (p <0.05), gợi ý rằng (đối với các địa điểm có điều kiện hạn chế oxy) việc bổ sung sinh học có thể được hưởng lợi từ các phương pháp kỹ thuật để cung cấp oxy bổ sung.