共代谢研究进展及其成果对环保的应用现状 共代谢(Co 一 metabolism),又可称为共氧化(Co·丽 dation)或联合氧化。但多数使用共代谢这一词。自然界中许多微生物都有共代谢的能力,各种各样的底物(有机污染物)都可能被利用,其降解反应可能涉及除氧化作用之外的各种反应。因此,微生物不能依靠某种有机污染物生长,并不一定意味着这种污染物能够抵御其他微生物的攻击,因为当存在其他可降解有机污染物时,这种污染物就会通过共代谢作用而实现生物降解。能进行共代谢的微生物有无色杆菌、节杆菌、黑曲霉、固氮菌、芽抱杆菌、短杆菌、黄色杆菌、微杆菌、微球菌、红色微球菌、黄色假单胞菌、黄色链霉菌等等。
共代谢及其在废水处理中的研究 微生物共代谢最早由 Leadbetter 和 Fos-ter 于 1959 年提出,他们在研究中发现,甲烷产生菌 P.methanica 能够将乙烷氧化成乙醇、乙醛而不能利用乙烷作为生长基质的现象,并将这一现象称之为共氧化,其定义为微生物在生长基质的存在下对非生长基质的氧化。乙烷的共氧化离不开甲烷菌所产生的非专一性的关键酶,但不能为甲烷菌提供其生命活动所需的能量及新陈代谢所需的原料。后来,Jensen 对其内涵进行扩展,提出共代谢的概念。共代谢不仅指生长基质存在时繁殖细胞对非生长基质的作用,而且还包括生长基质被完全消耗时处于内源呼吸状态的微生物对非生长基质的转化。
1、在常规活性污泥系统中,可降解目标污染物的微生物数量和活性通常是较低的,添加某些营养物包括碳源、氮源物质,将有助于降解菌的生长,改善处理系统的运行性能。共基质在提供可被直接利用的启动碳源、氮源时,使目标降解菌可在短时间内迅速繁殖,生物量大大增加并保持较高的活力,从而促进污染物的生物降解。
2、基质的分解代谢为其生物降解提供了必需的辅酶 NADH、维生素和生长繁殖所需的其他营养物质易生物降解的苯酚与吡咯共基质降解研究证实,苯酚的降解不仅为代谢吡咯的微生物提供了充足的碳源和能源,同时为其代谢途径提供了还原力、各种辅基和辅酶。咪唑、呋喃与吡咯具有类似的现象。
3、基质的存在诱导了相关降解酶的生成,加速了降解反应的速度共代谢降解是由微生物细胞分泌的关键酶或酶系作用决定的,影响的主要因素包括:关键
酶的诱导、毒性抑制作用、自我恢复、能量供应等。投加基质类似物,利用目标污染物的降解产物、前体作为代谢诱导酶的诱导物,可以提高了酶活性。
4、微生物的协同作用为难降解废水的生物降解提供了各种有利的环境条件在微生物共代谢反应中产生的既能代谢转化生长基质又能代谢转化目标污染的非专一性的酶,是微生物共代谢反应发生的关键,这种非专一性的酶被称为关键酶。共代谢的作机理实际上是非专一性关键酶的产生和作用的机理。