黄原胶降解菌的筛选及紫外诱变选育:
黄原胶降解菌的筛选及紫外诱变选育,黄原胶是由野油菜黄单孢菌分泌的中性水溶性多糖,其工业产品外观为淡褐黄色粉末状固体。由于 黄原胶具有独特的剪切稀释性质、良好的增粘性、理想的乳化稳定性,对酸、碱、热、反复冻融的高度 稳定性以及对人体的完全无毒无害等许多优良的特性,使其在石油、食品、医药、曰用化工等十几个领 域有着极其广泛的应用[1]。超乎寻常的稳定性极大地扩展了黄原胶的应用范围,但同时在应用中也存在 —些问题。在钻井、压裂施工完成后,其中所含的增粘剂——黄原胶,必须及时降解破胶,以防止堵塞 油层而影响油气生产。而常用的化学破胶方法虽然能降解黄原胶,但低温破胶效果差,同时存在安全、 环保隐患。笔者从土壤中筛选出一株可有效降解黄原胶的菌株,并对其进行紫外诱变选育以获得更为高 效的菌株,为钻井、压裂过程中黄原胶的生物破胶奠定了基础。
1试验材料
1. 1菌种来源
试验菌种来自与黄原胶长期接触的土壤,以工业黄原胶为唯一碳源,经常规分离得到[2,3]。
1 2培养基
选择性培养基[4]: K2HPO4 • 3氏0 (1.0g) +K2H2PO4 (1_0g) +NH4NO3 (1.0g) + 黄原胶 (5. 0g),定容至 1L,调 pH 值为 7. 0; 121°C灭菌 18min。
平板培养基[]:黄原胶(_0g) +酵母浸膏(1_0g) +蛋白胨(1_0g) +葡萄糖(1_0g) +琼脂 (20_ 0g),定容至 1L,调 pH 值为 7_ 0; 115C灭菌 20min。
基础培养基[2]: K2HP04 • 3H20 (1_0g) +K2H2P04 (1_0g) +NH4N03 (1_0g) +NaCl (_ 0g)+MgS04• 7H2O(0•2g)+ 黄原胶(_0g)+ 无水 CaCU和FeCU(微量),定容至 1L,调
pH 值为 7_ 0; 121°C灭菌 18min。
试验中若无特殊说明,所涉及的液体培养基均为基础培养基。
1. 3试验方法
黄原胶降解菌计数法[]:试验采用浊度法间接反映黄原胶降解菌的浓度,即测定黄原胶溶液在 600nm处的吸光值(OD_)。OD_的大小与细菌浓度的高低呈正比例关系,OD_值越大,表明细菌浓 度越高;ODs。。值越小,表明细菌浓度越低。
黄原胶溶液粘度测定方法[6]:采用ZNN-D6A型六速旋转粘度仪测定25C时的黄原胶溶液粘度。
黄原胶降解菌的筛选
z 1黄原胶降解菌的分离、筛选
经常规分离得到一组能以黄原胶为唯一碳源并使其粘度降低的细菌——黄原胶降解菌,选择降解速 度最快、降粘效果最好的菌株进行试验。试验步骤如下:①配制选择性培养基,在250ml的三角锥形 瓶中装入100ml,灭菌后,将所采集的与黄原胶长期接触的土样取10g,研细后分别加入上述10个锥形 瓶中,搅拌使土样悬浮均匀,在30°C、120r/mm的气浴恒温振荡器中培养,观察黄原胶粘度变化;② 当黄原胶的粘度明显降低后,取1ml混合液,按1:10的比例进行梯度稀释,将稀释好的菌液按1ml 的量加入到灭菌的平板培养皿中,在30C生化培养箱中培养48h,长出单个菌落;③挑取单个菌落分 别接种于液体培养基中,在30C、120r/min的气浴恒温振荡器中培养,观察培养基粘度变化;④选取 黄原胶粘度降低(<5mPa*s)最快的一株菌种(该菌株命名为XDfr1菌株)进行菌种保藏,并进行 后续试验。
22黄原胶降解菌的生长及降粘效果 将父08-1菌株按5%的接 种量接种到黄原胶液体培养基 中,黄原胶降解菌的筛选及紫外诱变选育,置于 30°C、120r/min 的 气浴恒温振荡器中培养,每隔 一段时间测定其粘度和OD_
值,得到粘度和ODs。。的变化 曲线如图1所示。
由图1可以看出,开始阶 段(前12h) XDfr1菌液浓度 几乎没有变化,12h后菌浓度 迅速增大,48h菌浓度趋于稳 定,48〜72h,菌浓度几乎不 变,之后菌浓度逐渐降低。而黄原胶粘度在前12h几乎没有变化,12〜36h之间粘度迅速降至最低 (<5mPa*s);之后则几乎没有变化。这表明,黄原胶粘度的降低与XDB-1菌株的生长基本同步,黄原 胶粘度的降低是XDB-1菌株的作用所致。
3黄原胶降解菌的紫外诱变选育
3.1诱变选育的目的
由于筛选出的XDfr1菌株对黄原胶的作用时间相对较长,在油田实际应用中还存在一定的局限。 试验试图通过紫外诱变,筛选出能在更短时间内能有效降解黄原胶的菌株[7 ]。
3.2紫外诱变选育方法
紫外诱变选育的方法如下:①将筛选出的XDB-1菌株在液体培养基中培养36h后,按1:10的比 例进行梯度稀释,将稀释好的菌液按1ml的量加入到灭菌的培养皿中,然后分别在紫外灯(15W, 20cm)下暴露0. 5、1、2、3、5和10min。将经过紫外线照射的培养皿按常规方法涂黄原胶平板,放入 30°C生化培养箱中培养。②待平板培养48h后,分别挑出其中形状不同的菌落的一部分接种于黄原胶斜 面培养基,在30C恒温生化培养箱培养48h长出菌苔,置于冰箱保存;另一部分接种于液体培养基, 在30C、120r/mm的气浴恒温振荡器中培养,观察培养基粘度变化。③选取黄原胶粘度降低 (<5mPa*s)最快的一株菌(该菌株命名为XDfr2菌株)进行菌种保藏,并进行后续试验。
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石油天然气学报江汉石油学院学报)
2010年10月
3. 3选育菌株的生长及降粘效果 将诱变后的XDB-2菌株 按5%的接种量接种到黄原胶 液体培养基中,置于30°C、
120r/min的气浴恒温振荡器 中培养,间隔_段时间测定其 粘度和〇Ds。。值,得到粘度和 〇Ds。。的变化曲线如图2所示。
由图2可以看出,开始阶 段(前8h) XDB-2菌液浓度 几乎没有变化,黄原胶降解菌的筛选及紫外诱变选育,8〜32h菌浓 度迅速增大,32h后菌浓度几 乎不变,48h菌浓度逐渐降 低。而黄原胶粘度在前8h几乎没有变化,8〜24h之间粘度迅速降至最低(<5mPa*s),之后粘度几 乎没有变化。这表明,黄原胶粘度的降低与XDB-2菌株的生长基本同步,黄原胶粘度的降低是XDB-2 菌株的作用所致。对比图1、图2可以看出,诱变前后细菌在黄原胶液体培养基中都能很好地生长,但 与诱变前的XDfrl菌株相比,诱变后的XDB-2菌株降解黄原胶的速度明显加快(从36h缩短为24h)。
4结 论
1)黄原胶作为一种生物聚合物,具有可生物降解性,黄原胶降解菌的筛选及紫外诱变选育,能从自然界中筛选出有效降解黄原胶的细菌, 这为黄原胶生物破胶提供了可能。
2) 通过室内试验筛选出一株能有效降解黄原胶的细菌(XDB-1菌株),试验表明它能在36h内将 黄原胶液体培养基的粘度降至最低(<5mPa*s)。而通过进一步的紫外诱变,筛选出一株能在24h有 效降解黄原胶使其粘度降至最低(<5mPa*s)的菌株(XDB-2菌株)。与XDfr1菌株相比,XDfr2菌 株使黄原胶降粘所需时间由36h缩短为24h。这对于加快黄原胶的生物降解,进而应用于含黄原胶的钻 井液、压裂液的低温生物破胶,具有重要意义。
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