利用Enterobacter hormaechei NMD菌株对废旧发动机油进行生物降解的响应面方法（RSM）优化及其生长动力学研究

《Biodegradation》：Response surface methodology (RSM) optimization of used engine oil biodegradation by Enterobacter hormaechei NMD and their growth kinetics

发动机油生物降解研究成功分离出9株细菌，鉴定为Enterobacter hormaechei NMD菌株，其表面活性剂产率最高（乳化指数72%，疏水细胞67%）。通过响应面法确定最佳降解条件为32.5℃、pH6.5、4%油浓度，降解效率达80%，GC/MS验证代谢产物并建立Monod动力学模型（μmax=0.112 h?1，Ks=9.5 mg/L）。

　　

摘要

由于难以处理或再利用，使用过的机油被视为一个主要的环境问题。通过富集方法，从阿伯塔巴德的油污染区域分离出了九种细菌菌株。其中，NMD菌株被认为是最佳的生物表面活性剂生产菌株，其乳化指数和细胞疏水性分别高达72%和67%。根据形态学特征和16S rRNA序列分析，该菌株被鉴定为Enterobacter hormaechei NMD菌株。利用Box-Behnken设计的方法，通过响应面分析法评估了可能影响生物降解速率的各种因素，包括pH值、培养温度和油浓度。方差分析（ANOVA）表明，回归系数（R²）为0.99，P值为0.0325，最适合用于描述使用过的机油降解的第二阶二次回归模型。模型的F值为338.13，P值<0.0001，说明所建立的模型具有统计学意义；最佳参数（即温度、pH值和接种量）对机油降解效率有显著影响。最优参数分别为32.5℃、6.5和4%（体积比）。在优化条件下，使用过的机油的降解效率达到了80%，与预测值非常接近。通过Monod动力学方程计算了以使用过的机油为唯一碳源的该菌株的生长速率，其最大生长速率（μmax (h-1)）为0.112，Ks值为9.5，μmax/Ks比为0.011 mg/L/h。通过GC/MS分析确认了机油的降解过程，并鉴定了其代谢产物，从而全面了解了降解产物和降解效率。这是首次报道NMD生物表面活性剂在使用过的机油上的生长动力学，这些参数有助于评估该分离菌株有效降解污染物的能力，并为开发更高效的生物修复策略提供指导。未来的研究应包括详细的代谢组学研究、更大规模生物修复过程的优化研究，以及通过固定化技术和联合使用方法提高细菌降解效率。