Kometaboliczna biodegradacja 4-chlorofenolu przez szczep Stenotrophomonas maltophilia KB2

Szczyrba, E.; Szczotka, A.; Bartelmus, G.; Gąszczak, A.; Greń, I.; Kolarczyk, H.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Kometaboliczna biodegradacja 4-chlorofenolu przez szczep Stenotrophomonas maltophilia KB2

Autorzy

Szczyrba E. , Szczotka A. , Bartelmus G. , Gąszczak A. , Greń I. , Kolarczyk H.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Cometabolic biodegradation of 4-chlorophenol by Stenotrophomonas maltophilia KB2 strain

Języki publikacji

Abstrakty

W pracy badano biodegradację 4-chlorofenolu przez szczep Stenotrophomonas maltophilia KB2 w układzie kometabolicznym z fenolem jako substratem wzrostowym. Eksperymenty prowadzono w reaktorze okresowym, w temperaturze 30°C, przy pH środowiska 7 i natlenieniu rzędu 5–7 mgtlenu•l-3. Zmieniając w szerokim zakresie początkowe stężenia fenolu (50 do 300 g•m-3) i 4-chlorofenolu (25 do 100 g•m-3) analizowano wpływ zmian stężeń obu substratów na szybkość ich transformacji i wzrost biomasy. Oszacowano również wartości współczynnika wydajności transformacyjnej substratu wzrostowego (W) oraz współczynnika f, wskazującego, jaka część równoważników redukcyjnych z utlenienia fenolu została użyta do transformacji 4-chlorofenolu.

The cometabolic biodegradation of 4-chlorophenol by Stenotrophomonas maltophilia KB2 strain in the presence of phenol as the sole carbon and energy source was studied. The experiments were carried out in a batch bioreactor. The tests were conducted at 30°C, pH 7 and oxygenation maintained at the level of 5–7 mg•l-3. The effect of changes in initial concentration of both substrates on the rate of biomass growth and substrates transformation were analyzed. The initial concentration of phenol was changed within the range of 50–300 g•m-3 and 4-chlorophenol within the range of 25–100 g•m-3. The values of growth substrate transformation yield (W) and the f coefficient, indicating the fraction of reductant from phenol oxidation used to transform 4-chlorophenol, were also estimated.

Słowa kluczowe

kometabolizm fenol chlorofenol

cometabolism phenol chlorophenol

Wydawca

Instytut Inżynierii Chemicznej Polskiej Akademii Nauk

Czasopismo

Prace Naukowe Instytutu Inżynierii Chemicznej Polskiej Akademii Nauk

Rocznik

2016

Tom

nr 20

Strony

137--154

Opis fizyczny

Bibliogr. 34 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Szczyrba E.

Instytut Inżynierii Chemicznej PAN Gliwice, ul. Bałtycka 5, 44-100 Gliwice

autor

Szczotka A.

Instytut Inżynierii Chemicznej PAN Gliwice, ul. Bałtycka 5, 44-100 Gliwice

autor

Bartelmus G.

Instytut Inżynierii Chemicznej PAN Gliwice, ul. Bałtycka 5, 44-100 Gliwice

autor

Gąszczak A.

Instytut Inżynierii Chemicznej PAN Gliwice, ul. Bałtycka 5, 44-100 Gliwice

autor

Greń I.

Katedra Biochemii, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Śląski w Katowicach ul. Jagiellońska 28, 40-032 Katowice

autor

Kolarczyk H.

Instytut Inżynierii Chemicznej PAN Gliwice, ul. Bałtycka 5, 44-100 Gliwice

Bibliografia

[1]. Klein J.A., Lee D.D., 1978. Biological treatment of aqueous wastes from usual conversion processes. Biotechnol. Bioeng., 8, 379.
[2]. U.S. Environmental Protection Agency, 1980. Ambient water quality criteria for chlorinated phenols. 440/5-80-032. U.S. Washington.
[3]. ATSDR, 2015. Comprehensive environmental response, compensation and liability act (CERCLA), priority list of hazardous substances.
[4]. http://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/
[5]. Gaofeng W., Hong X., Mei J., 2004. Biodegradation of chlorophenols. A review. Chemical Journal on Internet., 6, 1-67.
[6]. Field J.A., Sierra-Alvarez R., 2008. Microbial degradation of chlorinated phenols. Rev. Environ. Sci. Biotechnol., 7, 211-241.
[7]. De Los Cobos-Vasconcelos D., Santoyo-Tepole F., Juarez-Ramirez C., Ruiz-Ordaz N., Galindez-Mayer C.J.J., 2006. Cometabolic degradation of chlorophenols by a strain of Burkholderia in fedbatch culture. Enzyme Microb. Technol., 40, 57-60.
[8]. http://www.ciop.pl/
[9]. Hill G.A., Milne B.J., Nawrocki P.A., 1996. Cometabolic degradation of 4-chlorophenol by Alcaligenes eutrophus. Appl. Microbiol. Biotechnol., 46,163-168.
[10]. Arora P.K., Bae H., 2014. Bacterial degradation of chlorophenols and their derivatives. Microb. cell fact. 13, 1-31. (http://www.microbialcellfactories.com/content/13/1/31).
[11]. Criddle C.S., 1993. The kinetics of cometabolism. Biotechnol. Bioeng. 41, 1048-1056.
[12]. Horvath R.S., 1972. Microbial co-metabolism and the degradation of organic compounds in nature. Bacteriol. Rev., 36 (2), 146-155.
[13]. Aktas Ö., 2012. Effect of S0/X0 ratio and acclimation on respirometry of activated sludge in the cometabolic biodegradation of phenolic compounds. Bioresource Technol., 111, 98-104. DOI: 10.1016/j.biortech.2012.02.027.
[14]. Kim M.H., Hao O.J., 1999. Cometabolic degradation of chlorophenols by Acinetobacter species.Wat. Res., 33 (2), 562-574.
[15]. Alvarez-Cohen L., Speitel Jr. G.E., 2001. Kinetics of aerobic cometabolism of chlorinated solvents. Biodegradation, 12, 105-126. DOI: 10.1023/A:1012075322466.
[16]. Greń I., Guzik U., Wojcieszyńska D., Łabużek S., 2008. Molekularne podstawy rozkładu ksenobiotycznych związków aromatycznych. Biotechnologia, 2 (81), 58-67.
[17]. Wojcieszyńska D., Guzik U., Hupert-Kocurek K., Siupka P., 2011. Mikrobiologiczny rozkład chlorofenoli, uciążliwych odpadów przemysłu chemicznego. Przemysł Chemiczny, 90 (8), 1515-1519.
[18]. Wojcieszyńska D., Greń I., Łabużek S., Respondek M., 2007. Specyficzność substratowa oraz wrażliwość monooksygenazy fenolowej ze szczepu Stenotrophomonas maltophilia KB2 a jej potencjalne zastosowanie w bioremediacji środowiska. Biotechnologia, 2 (77), 181-191.
[19]. Saéz P.B., Rittmann B.E., 1993. Biodegradation kinetics of a mixture containing a primary substrate (phenol) and an inhibitory co-metabolite (4-chlorophenol). Biodegradation, 4, 3-21. DOI: 10.1007/BF00701451.
[20]. Wang Q., Li Y., Li J., Wang Y., Wang C., Wang P., 2015. Experimental and kinetic study on the cometabolic biodegradation of phenol and 4-chlorophenol by psychrotrophic Pseudomonas putida LY1. Environ. Sci. Pollut. Res. Int., 22, 565-573. DOI: 10.1007/s11356-014-3374-x.
[21]. Liu J., Jia X., Wen J., Zhou Z., 2012. Substrate interactions and kinetics study of phenolic compounds biodegradation by Pseudomonas sp. cbp1-3. Biochem. Eng. J., 67, 156-166. DOI:10.1016/j.bej.2012.06.008.
[22]. Tobajas M., Monsalvo V.M., Mohedano A.F., Rodriguez J.J., 2012. Enhancement of cometabolic biodegradation of 4-chlorophenol induced with phenol and glucose as carbon sources by Comamonas testosteroni. J. Environ. Manage., 95, 116-121. DOI:10.1016/j.jenvman.2010.09.030.
[23]. Wang J., Ma X., Liu S., Sun P., Fan P., Xia Ch., 2012. Biodegradation of phenol and 4-chlorophenol by Candida tropicalis W. Procedia Environ. Sci., 16, 299-303. DOI:10.1016/j.proenv.2012.10.042.
[24]. Sinha P.K., Sinha A., Das M., 2011. Microbial removal of phenol and p-chlorophenol from industrial waste water using Rhodococcus sp. RSP8 and its growth kinetic modeling. J. Water Resource Prot., 3, 634-642. DOI: 10.4236/jwarp.2011.38073.
[25]. Monsalvo V.M., Mohedano A.F., Casas J.A., Rodríguez J.J., 2009. Cometabolic biodegradation of 4-chlorophenol by sequencing batch reactors at different temperatures. Bioresource Technol., 100, 4572-4578. DOI:10.1016/j.biortech.2009.04.044.
[26]. Jiang Y., Ren N., Cai X., Wu D., Qiao L. Lin S., 2008. Biodegradation of phenol and 4-chlorophenol by the mutant strain CTM 2. Chin. J. Chem. Eng., 16, 796-800.
[27]. Jiang Y., Wen J., Lan L. Hu Z., 2007. Biodegradation of phenol and 4-chlorophenol by the yeast Candida tropicalis. Biodegradation, 18, 719-729. DOI: 10.1007/s10532-007-9100-3.
[28]. Lee C.-Y., Lee Y.-P., 2007. Degradation of 4-chlorophenol by enriched mixed cultures utilizing phenol and glucose as added growth substrate. World J. Microb. Biot., 23, 383-391. DOI: 10.1007/s11274-006-9235-0.
[29]. Loh K.-Ch., Wu T., 2006. Cometabolic transformation of 2-chlorophenol and 4-chlorophenol in the presence of phenol by Pseudomonas putida. Can. J. Chem. Eng., 84, 356-367.
[30]. Bae H.S., Lee J.M., Kim Y.B., Lee S.T., 1996. Biodegradation of the mixtures of 4-chlorophenol and phenol by Comamonas testosteroni CPW301. Biodegradation, 7, 463-469.
[31]. Loh K.-C., Wang S.-J., 1998. Enhancement of biodegradation of phenol and a nongrowth substrate 4-chlorophenol by medium augmentation with conventional carbon sources. Biodegradation, 8, 329-338. DOI: 10.1023/A:1008267607634.
[32]. Wang S.-J., Loh K.-C., 2000. New cell growth pattern on mixed substrates and substrate utilization in cometabolic transformation of 4-chlorophenol. Water Res., 34, 3786-3794. DOI:10.1016/S0043-1354(00)00144-5.
[33]. Wang S.-J., Loh K.-C., 2001. Biotransformation kinetics of Pseudomonas putida for cometabolism of phenol and 4-chlorophenol in the presence of sodium glutamate. Biodegradation, 12, 189-199. DOI: 10.1023/A:1013170322269.
[34]. Szczyrba E., Kaleta J., Szczotka A., Bartelmus G., 2015. Kinetyka biodegradacji fenolu przez szczep Stenotrophomonas maltophilia KB2 w reaktorze okresowym. Prace Naukowe IICh PAN, 19, 5-19.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-fbde74b0-e020-4ab4-a630-2c7f19c2132c