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    生物降解 2020/5/9

    編輯:湖北康諾達生物科技有限公司時間:2020-06-08

    一、生物降解的定義:

    生物降解(biodegradation)是指有機物在微生物酶的作用下,經過一系列的生化反應轉化成簡單化合物的過程。有機物可以全部轉化成無機物,也可以是發生局部的轉化。后者常稱之為生物的轉化作用(biotransformation)。生物降解系統中的碳源、微生物組成、營養和環境條件直接影響生物降解和轉化的過程以及生物降解的效率。

    二、生物降解的優勢:

    生物降解的本質是酶促反應。微生物是生物降解的主體。微生物反應體系中既有細胞的生長,又有基質的消耗和產物的生成。微生物具有來源廣、易培養、

    繁殖快、適應性強和易實現變異等特性;污染物的生物降解與轉化過程可在常規環境下高效并相對徹底地完成;微生物通過有針對性地進行篩選,培養和馴化能

    很好地適應各種環境,可以使大多數的有機物質實現生物降解。

    因此,與物理化學處理方法相比有許多優越之處:成本更低,反應條件溫和易控,降解效率高,降解徹底無二次污染。但實現高效的生物降解,在生產中總是遇到種種難題。

    三、可生物降解性評價:

    可生物降解性指復雜有機物在微生物作用下分解為簡單物質的可能性或者生化活性。 常用多種方法進行描述:

    測定 BOD 5 /COD Cr 值,﹥0.45,生化性較好;﹥0.30,可生化;﹤0.30,較難生化;(若 BOD5 較高,仍可采用生化方法)﹤0.25,不宜生化。

    以瓦氏呼吸儀進行耗氧量測定等,通過生物氧化率即耗氧量與其理論完全需氧量之比來定義可生物降解性。呼吸曲線,通過內源呼吸曲線與外源呼吸曲線的相對位置直觀表示描述可生化降解性。

    化學結構性因素如鏈長、官能團、取代基、異構體等均可影響化學物質的可生物降解性。結合可生物降解性,對物質進行分類:

    易降解物質:淀粉、蛋白質等;

    難降解物質:農醫藥、纖維素等;

    持久性污染物:DDT、六六六等;

    不可降解物:尼龍、塑料等。

    四、生物降解的實現

    微生物是生物降解反應的主體,是決定生物降解效率的主要因素,生物降解過程實際是一系列酶促反應。生物降解微生態系統中微生物種群過于單一和簡單,就可能導致系統中的微生物不具備生物降解所需的全部酶的遺傳合成信息,就不足以進行完整的生物代

    謝,不可能具有徹底降解和礦化有機物質的能力。隨著對優化生物降解過程中微生物菌群的重視,關于生物降解反應器的研究,也逐漸過渡到構建具有多重生物選擇作用的反應器形式,通過形成具有高生物相濃度、高傳質速度、穩定和復雜的微生態系統,以提高生物降解效能,拓寬生物降解的廣譜性。

    隨著微生物技術的發展,對生物降解的研究已經從生物降解反應器中微生物數量和活性研究,逐漸深入到對多樣生微生物菌群的協同作用,以及對微生態系統及微生物群落對生物降解機理的研究。生物降解系統中,不僅要重視反應器微生物數量和傳質效果的提高,還要重視生物降解微生態系統的功能性優化,要提升微生態系統的穩定性和抗負荷沖擊能力。研究和評價微生物降解過程中的微生態環境,外源菌株與土著微生物之間的協同或拮抗關系,微生物降解反應器中群落的性質以及反應器操作的條件,將生物處理工藝和反應器微生物生態學相結合,構建新型的微生態生物降解反應器及工藝,開展環保微生物領域的功能性微生物降解菌群、合成微生物體系的研究與應用,將是環保生物技術領域的重點和熱點。

    外源微生物菌群對生物降解微生態系統的優化作用,體現在以下幾個方面:一是形成優勢種群,抑制反應器中不利的微生物生長,恢復和完善生物降解微生態系統的平衡性;二是利用優勢微生物種群對污染物的降解,實現微生態系統功

    能的優化和強化;三是強化微生態系統降解功能的正向反饋機制,提升反應器運行的穩定性。

    微生物生態系統中,不僅具有微生物種類和代謝功能的多樣性,還具有共生存環境的多樣性,菌群結構直接影響微生物對有機物的生物轉化和生物降解過程。因為酶降解的特異性,決定了特定的微生物只能吸收、利用、降解、轉化特定類

    型的化學物質,狀態稍有變化的化合物就可能不被生物降解和轉化。這是實施生物強化技術,進行個性化定制服務的理論依據之一!

    KONODO公司持續開展了功能性菌株的篩選鑒定,建立了自有的功能菌株庫,構建了多種功能的合成菌群體系,開發了多種功能性微生物制劑,建立了復合菌群生物降解微生態系統優化技術體系,在環保微生物應用領域逐步獲得客戶的認可和應用。

    五、生物降解的機制和機理

    擬以代表性化合物的微生物降解為例,闡述相關物質的降解機理及規律。如纖維素的降解機理、芳香族化合物的降解機理、藥物類物質的微生物降解機理、洗滌劑的微生物降解機理等。