环境生物工程课件

環境生物工程環境生物工程環境中主要污染物生物淨化與生物廢料再生微生物與環保石油污染的生物治理耐熱微生物生物脫硫研究環境基本概念

在環境科學領域，環境的含義是：以人類社會為主體的外部世界的總體。按照這一定義，環境包括了已經為人類所認識的，直接或間接影響人類生存和發展的物理世界的所有事物。它既包括未經人類改造過的眾多自然要素，也包括經過人類改造過和創造出的事物。需要特別指出的是，隨著人類社會的發展，環境的概念也在變化。以前人們往往把環境僅僅看作單個物理要素的簡單組合，而忽視了它們之間的相互作用關係。進入七十年代以來，人類對環境的認識發生了一次飛躍，人類開始認識到地球的生命支持系統中的各個組分和各種反應過程之間的相互關係。對一個方面有利的行動，可能會給其他方面引起意想不到的損害。主要環境汙染物簡介

一、空氣主要污染物1.二氧化硫(SO2)二氧化硫主要由燃煤及燃料油等含硫物質燃燒產生。二氧化硫對人體的結膜和上呼吸道粘膜有強烈刺激性另外，二氧化硫對金屬材料、房屋建築、棉紡化纖織品、皮革紙張等製品容易引起腐蝕，剝落、褪色而損壞。還可使植物葉片變黃甚至枯死。

2.氮氧化物(NOx)NOx污染主要來源於生產、生活中所用的煤、石油等燃料燃燒的產物(包括汽車及一切內燃機燃燒排放的NOx)；其次是來自生產或使用硝酸的工廠排放的尾氣。當NOx與碳氫化物共存於空氣中時，經陽光紫外線照射，發生光化學反應，產生一種光化學煙霧，它是一種有毒性的二次污染物。

3.粒子狀污染物空氣中的粒子狀污染物數量大、成分複雜，它本身可以是有毒物質或是其他污染物的運載體。煤煙、工業生產過程中產生的粉塵、建築和交通揚塵、風的揚塵等，以及氣態污染物經過物理化學反應形成的鹽類顆粒物。4.酸雨指降水的pH值低於5.6時，降水即為酸雨。降水酸度pH＜4.9時，將會對森林、農作物和材料產生明顯損害。

5.一氧化碳（CO）6.氟化物（F）指以氣態與顆粒態形成存在的無機氟化物。氟化物對眼睛及呼吸器官有強烈刺激，吸入高濃度的氟化物氣體時，可引起肺水腫和支氣管炎。7.鉛及其化合物（Pb）指存在於總懸浮顆粒物中的鉛及其化合物。主要來源於汽車排出的廢氣。鉛進入人體，可大部分蓄積於人的骨骼中，損害骨骼造血系統和神經系統，對男性的生殖腺也有一定的損害。引起臨床症狀為貧血、末梢神經炎，出現運動和感覺異常。我國尿鉛80微克/升為正常值，血鉛正常值小於50微克/毫升。二、地面水主要污染物

1.氨氮指以氨或銨離子形式存在的化合氨。氨氮主要來源於人和動物的排泄物，生活污水中平均含氮量每人每年可達2.5～4.5公斤。氨氮是水體中的營養素，可導致水富營養化現象產生，是水體中的主要耗氧污染物，對魚類及某些水生生物有毒害。

2.石油類主要來源於石油的開採、煉製、儲運、使用和加工過程。石油類污染對水質和水生生物有相當大的危害。漂浮在水面上的油類可迅速擴散，形成油膜，阻礙水面與空氣接觸，使水中溶解氧減少。油類含有多環芳烴致癌物質，可經水生生物富集後危害人體健康。

3.化學耗氧量（COD）是指化學氧化劑氧化水中有機污染物時所需氧量。水中有機污染物主要來源於生活污水或工業廢水的排放、動植物腐爛分解後流入水體產生的。水體中有機物含量過高可降低水中溶解氧的含量，當水中溶解氧消耗殆盡時，水質則腐敗變臭，導致水生生物缺氧，以至死亡。二、地面水主要污染物4.生化需氧量(BOD5)生化需氧量也是水質有機污染綜合指標之一，是指在一定溫度(20℃)時，微生物作用下氧化分解所需的氧量。其來源、危害同化學需氧量。

5.揮發酚水體中的酚類化合物主要來源於含酚廢水酚類屬有毒污染物，但其毒性較低。酚類化合物對魚類有毒害作用，魚肉中帶有煤油味就是受酚污染的結果。6.汞汞（Hg）及其化合物屬於劇毒物質，可在體內蓄積。水體中汞對人體的危害主要表現為頭痛、頭暈、肢體麻木和疼痛等。總汞中的甲基汞在人體內極易被肝和腎吸收，其中只有15%被腦吸收，但首先受損是腦組織，並且難以治療，往往促使死亡或遺患終生。

7.氰化物氰化物具有劇毒。氰化氫對人的致死量平均為50微克；氰化鈉約100微克；氰化鉀約120微克。氰化物經口、呼吸道或皮膚進入人體，極易被人體吸收。急性中毒症狀表現為呼吸困難、痙攣、呼吸衰竭，導致死亡。三、雜訊從物理定義而言，振幅和頻率上完全無規律的震盪稱之為雜訊。從環境保護角度而論，凡是人們所不需要的聲音統稱為雜訊。雜訊的顯著特點是：無污染物存在、不產生能量積累、時間有限、傳播不遠、振動源停止振動雜訊消失、不能集中治理。雜訊來源於交通工具、工廠機器設備、建築施工和人們的社會、家庭活動。雜訊對人類的危害個是多方面的，其主要表現為對聽力的損傷、睡眠干擾、人體的生理和心理影響。當人在100分貝左右雜訊環境中工作時會感到刺耳、難受，甚至引起暫時性耳聾。超過140分貝的噪聲會引起眼球的振動、視覺模糊，呼吸、脈膊、血壓都會發生波動，甚至會使全身血管收縮，供血減少，說話能力受到影響。

生物淨化與生物廢料再生幾個世紀來，人們相信有大氣、土壤和水體等組成的自然系統足以吸收人類的生活以及工農業生產所產生的各種廢物；這種想法在工業還不發達、人口密度不大的時代和地區還有些道理，但在工業高度發達、人口密度日益增高的今天，這種看法就明顯落後了；當代，世界各國也都尋求通過立法來解決環境污染的問題，即消除、最迴圈、再生（Remove，Recycle、Regeneration）。生物淨化與生物廢料再生生物淨化是指利用生物來除去環境中的生物垃圾和有毒物質的過程。生物垃圾包括工農業生產過程中所產生的廢棄物，現在人們普遍認為，生物垃圾是製造許多有經濟價值的產品的原材料。

在今天人口膨脹、食品及能源資源不足的情況下，對資源的充分再利用就更顯得意義重大，目前這一問題已經引起了世界各國的充分重視。環境的污染莫斯科1993年

格德.魯德威

1973年以後在莫斯科工業區附近，已經出生了90名四肢不全的畸形兒。(國家地理雜誌)美國密歇根州銅礦及工廠產生的尾料將湖水染紅戰爭的污染－可憐的伊拉克

(from國家地理雜誌)酸雨的危害美國紐約州，阿第倫達克山1980年

泰德.史匹格爾

早春時節的酸雨酸雪污染了河川，造成一場致命的“酸流”，令溪鱒紛紛死於鰓部傷害。(國家地理雜誌)現代生物技術在降解非生物物質中的應用環視四周，有毒廢棄物給人們所造成的環境問題是觸目驚心的：據統計，僅在1985一年中，全世界所產生的有毒廢棄物五氯苯（PCP）就達到50000噸；目前，全世界投入生產的化學物質有500多萬種，而且這個數字還在以每年數千種的速度不斷上升。現代生物技術在降解非生物物質中的應用過去，人們通常採用焚燒和化學處理這兩種方法來處理這些有毒廢棄物，遺憾的是這些方法成本較高，而且會產生新的污染物質。現代生物技術在降解非生物物質中的應用到20世紀60年代中期，人們發現一些土壤微生物可以降解非生物物質，例如除草劑、殺蟲劑、製冷劑等。人們可以通過利用微生物的方法來清除有毒廢棄物，這種通過微生物降解廢物的方法為人類提供了一種安全有效的方法，且成本低廉。生物降解途徑的基因工程轉移質粒：某一菌株常常局限於分解免疫種化合物，但在廢棄物中通常含有多種化學物質，因此，很有必要擴展某一特定菌株的分解範圍。最簡單的方法是通過結合作用把編碼不同降解途徑的酶的基因導入同一受體菌中。如果兩種質粒具有同源性，那麼他們可能會重組成為一個大的、具有多種功能的融合質粒。生物降解途徑的基因工程

Chakrabarty等人在20世紀70年代首先構建成功了含有多種降解功能的細菌菌株。他們使用不同的質粒來構建能分解石油中的一系列碳氫化合物的菌株，該菌株被稱為“Superbug”，因為它的代謝能力遠遠高於其他菌株。生物降解途徑的基因工程具體實驗如下：通過結合作用，pCAM質粒(具有降解莰酮功能)被轉入含有pOCT質粒（具有辛烷降解能力）的菌株中，但這兩種質粒是不相容的，不能作為兩個獨立的質粒而共存於同一個細胞中。經過重組，這兩種質粒形成了一個較小的，同時具有pCAM

和pOCT的降解功能的單一質粒。通過接合作用將帶有pNAH的質粒（具有萘降解功能）轉入含pXYL質粒（具有降解二甲苯功能）的菌株中。pNAH質粒於pXYL質粒是相容質粒，可在同一宿主菌中共存。然後將pCAM/OCT融合質粒轉入pNAH與pXYL質粒共存的菌株中，這種新的重組菌株在原油中比含有單一質粒或兩種質粒的菌株能夠更好的生長。微生物與環保我們大家誰也不願意生活在一個充滿污染的環境之中，然而，環境污染卻有日益加劇的趨勢。

微生物與環保

這一方面是源於工業和現代文明的發達；一方面也由於人類尚缺乏環保意識和治理環境污染的有效方法。

全球商業性捕魚簡史

1900年與1995年之比較微生物與環保

海上石油洩漏事件時有發生；包含著眾多有害物質的污水大量傾入江河湖海；工廠的黑煙的遮住了美麗的天空；由難以分解的一次性塑膠袋造成的白色污染總是令人不安……

微生物與環保

所有這一切，依靠工業及其相關技術是難以解決的，而現代生物技術在環境保護方面卻可以發揮它的“奇效”。

微生物與環保前面我們已經談到過，微生物本領很大。形形色色的微生物構成的微生物大軍已經形成了在人類生產生活的各個領域皆能大出風頭的“全能選手”。在環境保護領域也不例外。

微生物與環保微生物的生存空間十分廣闊，到處都有這些小傢伙寄生的蹤跡。十分有意義的是，微生物通過自身的代謝活動，可以改變其賴以寄生的各種物質的化學性質，比如說把纖維物質轉化為汽油、沼氣等。在種類繁多的微生物中也不難找到可以用來清除污水、汙物中有害物質的種類，利用它們對這些有機、無機的污染物質的吸收轉化功能，對環境保護將起到積極的作用。

微生物與環保

然而，要有效地清除環境污染，單純依靠天然微生物資源是遠遠不夠的。科學家們依靠基因工程、細胞融合等高超技術，不僅對現有微生物種類進行反復的篩選和改造，而且重新組建了一批清除污染的“尖兵”。具有特殊功能“工程菌”、“超級菌”，能夠高效率地分解有機污染物，從而將應用生物技術消除環境污染提高到了一個嶄新的水準。

微生物與環保

近些年來，能夠消除海面上石油污染的“石油菌”，能夠分解毒性很強的金屬汞化物的新型耐汞細菌，甚至能夠把毒性很強的有機物，如酚類、氰類等分解利用的生物工程菌紛紛應運而生，顯示出了微生物在治環境污染方面的潛在應用價值。比如，科學家們將能降解石油的幾種基因，結合轉移到一株假單孢菌中，構建成了能夠降解多種原油成分的“超級微生物”。在油田、煉油廠、油輪以及被石油污染了海洋、陸地，它都可以發揮去除石油污染的效力。

微生物與環保選用能夠降解污染物的微生物，採用生物技術將它們富集起來，再將這些微生物固定在生物膜上，做成生物反應器，安裝在廢水處理池中，就可能達到淨化污水的作用。

日本的科學家則研製成了新型的有機廢棄物處理裝置，它是一種高速發酵處理裝置，利用發酵促進劑在２４小時之內就可以使廢棄物分解發酵，然後再採用烘乾法進行處理，以達到清除污染物的目的。

微生物與環保

上面我們講了微生物可以用來清除地上的污染。那麼，能不能利用微生物來淨化空氣呢？

能！早在１９５７年，美國人就獲得了“利用微生物處理廢氣”的專利。國外在這方面給予了高度重視，做了大量的工作。比如，德國的一家肉類加工廠，把微生物懸浮液當作吸收劑，製成一個兩級工作的填料塔生物吸收裝置，來淨化含有氨、胺、硫、醇、脂肪酸、乙醇和酮等臭味物質的廢氣。收到了不錯的效果。

微生物與環保

利用微生物消除環境污染還可以與工農業廢棄物的綜合利用結合起來，即“變廢為寶”。這的確是一個容易被人接受並可獲得一定的經濟效益的環境治理途徑。

比如說，我們的城市垃圾中含有許多有機廢物，運到農村，經堆肥處理後，可以成為優良的土壤改良劑和優質肥料，因此，高效、快速的堆肥技術，一直是國內外競相研究的重點之一。此外，前面提到的從纖維性的廢棄物中生產酒精、沼氣作為替代燃料，從木材、紙漿廠排放的亞硫酸鹽廢液中提取有用的木糖，利用糖廠廢料生產單細胞蛋白等都是變廢為寶的典型事例。

微生物與環保

防患於未然也同樣需要借助於微生物的幫助。比如，以生物農藥代替化學農藥，以生物肥料代替化學肥料，不僅是農學家和生物學家關注的話題，也同樣是環境保護學家所關注的話題。

微生物與環保

總之，微生物在治理環境污染方面，將發揮它的神奇的、不可替代的作用。龐大的微生物家族無疑將成為我們人類對付環境污染的活的武器庫。

由於石油中含有的有毒硫雜環、氮雜環所造成的酸雨對森林的破壞和城市光化學污染由於石油洩漏所造成大批魚類死亡的可怕景象由於石油污染所造成海鳥死亡的可怕景象微生物處理石油污染的效果石油廢水中常見的有毒烴類有機化合物石油廢水中常見的有毒含硫有機化合物石油廢水中常見的有毒的含氮有機化合物必要性：生物法處理石油廢水比化學法更具有競爭力。由於大部分噻吩類、哢唑類雜環化合物的化學鍵相當牢固，因此在常規的溫度和壓力下，化學法幾乎不可能降解石油污染廢水中的有機硫、有機氮及其它難以降解的雜環化合物。在已經篩選到的幾株特殊微生物基礎上，研究：(1)以噻吩類雜環(Thiophene）作為模式反應物，研究嗜熱、耐有機溶劑細菌的脫有機的代謝反應機制及其硫雜環降解的關鍵基因。一、研究內容(2)以CA(Carbozole，簡稱CA)作為模式降解物，研究一株具有耐有機溶劑且能降解攻擊哢唑能力的細菌氮雜環代謝反應機制及其某些關鍵基因。(3)以十二烷烴或石蠟為模式化合物，研究一株具有油水分離功能的特殊細菌油水分離機制，為進一步的應用打下理論基礎。含原油廢水的處理效果石蠟＋水的處理效果(4)研究高溫嗜熱細菌生長生存(大於75℃,好氧)的生理學和降解雜環和直鏈烷烴化合物的反應機制，並分離這些極端微生物的某些特殊功能基因高效雜環物降解的基因工程菌硫雜環降解微生物氮雜環降解微生物具有油水分離功能的微生物嗜熱、抗有機溶劑特殊微生物(5)糅合上述極端微生物的幾個特殊功能基因，構建高效雜環物降解的工程菌雜環降解微生物高密度發酵目的基因表達的最佳誘導方案(1)減少昂貴的誘導物使用量(2)增加目的基因的表達

(3)方案：

I.無機硫源(氮源)＋有機誘導物II.廉價無機硫源(氮源)高密度培養，再誘導(6)極端微生物和工程菌發酵工藝優化研究齊魯石化濟南煉油廠勝利油田孤島採油廠硫雜環降解微生物氮雜環降解微生物具有油水分離功能的微生物嗜熱、抗有機溶劑特殊微生物(7)提供上述菌株進行小試和現場石油廢水處理中試研究小試中試(1)生長細胞代謝途徑的研究：

分別以DBT、CA、長鏈烷烴和其代謝中間衍生物反應物，檢測胞內外代謝中間物和末端產物，各種反應物的利用及其代謝產物的產生來判斷不同生長條件下的代謝途徑和流向。

(2)休止細胞雜環降解途徑的研究：

在非生長體系中，用具有各種活力的休止細胞作為降解雜環的催化劑，分別用DBT、THA、CA、長鏈烷烴及其代謝中間衍生物作為反應底物，確定生物降解酶催化體系的反應途徑。(3)脫硫基因、脫氮基因及其它特殊降解基因研究：

基因的分離，確認，以及該基因在大腸桿菌中的高效表達，該基因產物的特性分析，基因的序列分析，重組體的構建。二、研究關鍵(對上述特殊微生物，由淺入深，三個層次展開)：(1)微生物油水分離機制的研究：

由於該研究完全屬新發現，很難找到有價值的參考報導。擬從微生物產生表面活性劑或長鏈烷烴聚集固化現象來探討。(2)超高溫微生物的優化培養：

由於我們所獲得的超高溫嗜熱耐熱微生物來源於油田微生物，探討這些微生物超高溫生長的生理和發酵工藝的優化技術是較為關鍵的研究。三、擬解決的技術難點

四、預期達到的研究目標(1)本項研究的成功可以填補多項特殊菌雜環降解途徑研究上的空白。(2)可闡明上述極端微生物雜環降解途徑和反應機制：生長體系雜環化合物的降解機制；休止細胞雜環化合物的降解機制；DBT、THA、CA和長鏈烷烴分解途徑的酶反應機制及其某些關鍵基因。

(3)該專案的相關的研究內容及研究方法分別可在國內外重要雜誌每年有4篇以上高質量的論文發表。申報2~3項國內外發明專利。(4)分離、克隆3~4個具有獨立知識產權的具有特殊降解雜環功能基因；提供3~4株有明顯降解處理石油廢水能力的菌株。

六、預期可獲得的發明專利等知識產權

根據我們所掌握的資訊資料，至少在下列內容可申報獨立的發明專利權(見查新證明書)：(1)耐熱微生物處理含氮、含硫廢水；(2)超高溫微生物處理石油廢水;(3)石油廢水油水分離的微生物技術；如果經費充足，我們擬申報1~2項國際專利。選取3-4株耐有機溶劑、耐高溫菌株進行模式化合物研究，降解率達到80%每年4篇以上高水準的論文分離、克隆3-4個功能基因片斷申報2-3項專利生長體系、催化劑降解機制研究在採油廠進行石油廢水處理，日處理量達到100-200立方，對雜環及有機烴類降解率達到90%DNA改組進行改造，提高降解活力、底物作用範圍填補特殊菌雜環及有機烴降解的某些研究空白主要研究內容及預期達到的目標總圖八、研究方法與實施方案1研究方法(1)

定性確定極端微生物可能的雜環降解途徑

利用GC/MS定性測定雜環降解途徑中的各反應物，代謝中間物和最終產物。(2)定量確定極端微生物雜環降解活力

利用GC定量測定各種反應物和產物，同時尋找比色方法，如與Gibbs顯色法測定代謝反應終端產物(HBP和DHBP)的方法進行比較。(3)雜環降解基因克隆方案(a)質粒分離：使用熱突變或化學突變，驗證菌株降解有機污染物的性狀是否丟失。如果性狀丟失，那它就是由質粒控制的，則提取質粒，通過酶切轉化，篩選陽性克隆，獲得該DNA片段。反之，則採取下述方案。(b)染色體上目的基因的定位克隆：目的基因在染色體上，採用AFLP分子標記進行基因定位。發酵設備及檢測控制系統

B|Braun公司(4)雜環降解生物催化劑大量製備：用申請者所在課題組從德國貝朗公司引進的電腦全自動控制的2L發酵罐進行發酵，提供該項研究所需要的大量的具有高降解活力的菌體。酶的性質及結構分析以噻吩為模式物進行有機硫雜環降解研究以哢唑為模式物進行有機氮雜環降解研究以石蠟為模式物進行有機烴降解和油水分離機理研究基因分離、克隆酶的分離及純化質粒的分離以AFLP為分子標記，克隆染色體上功能片斷分子改造，並在異源宿主內進行高效表達應用GC-MS研究菌株的代謝途徑進行小規、中試模的廢水處理試驗採取的研究方法（技術路線、實施方案）總圖微生物技術環境工程化學與化學工程山東大學環境生物技術研究小組脫有機硫微生物脫有機氮微生物具有油水分離功能的微生物嗜熱、抗有機溶劑特殊微生物耐熱細菌生物脫有機硫模式反應體系的研究提綱生物脫硫的意義和背景微生物脫硫的途徑我們的研究進展生物脫硫的實際應用1.生物脫硫背景環境問題已成為影響人類生存的重大問題，化石燃料煤和石油中所含有的硫是環境的主要污染源之一。微生物脫硫操作簡單，成本低。脫有機硫是一個世界性難題，已受到廣泛關注。化石燃料煤和石油中所含有的有機硫和無機硫是環境的重要污染源嚴重性

1998年我國有一半以上城市降水pH低於5.6。華中地區酸雨出現頻率大於70%，降水的年均pH低於5.0，酸雨面積占國土面積的30%，是繼歐洲、北美後世界第三大中酸雨區。迫切性

隨著能源危機的逐步加劇，開採高硫化石燃料成為必然。高硫化石燃料必須預先經過脫硫處理才能進一步使用。煤炭的化學結構模型石油大分子的放大結構圖有機硫類型有機硫化物包括硫醇、硫化物及含硫的雜環化合物如噻吩等，共分為13類,包括176種不同結構，其中噻吩含量最多。煉油過程中物理和化學的除硫成本大原油中大多數的H2S是在油井現場的油氣分離過程中除去的。在煉油廠採用催化裂解和加氫脫硫(HDS)過程，加熱到350

C後蒸餾除去結合硫，但這些技術需高溫、高壓，且能耗大。目前相當多的資金用於石油的物理化學法脫硫上，1993年全世界用於HDS過程的資金達250億美元。到下個世紀，隨著需求的增加和低硫原油的耗盡，高硫原油將不斷增加，因此石油脫硫成為必然。生物脫有機硫的優勢BDS在常溫常壓下操作，而且能耗比HDS低70%-80。該過程還可回收有機磺酸鹽等高值化學品，可為煉油廠增加經濟效益。採用BDS技術的投資額約為加氫脫硫技術(HDS)的一半，操作費用比HDS低10%-25%。據報導，採用BDS可使FCC汽油的硫含量從1400ppm降至150ppm(以滿足整個汽油組分平均硫品質含量為50ppm的要求)。從整個汽油組分來講，煉油廠每m3成品汽油的BDS成本1.59-2.65US$，低於HDS成本。2.微生物脫硫的途徑以二苯並噻吩為模式化合物的脫硫途徑以苯並噻吩為模式化合物的脫硫途徑以噻吩為模式化合物的脫硫途徑二苯噻吩(Dibenzothiophene,簡稱DBT)被作為一個脫有機硫模式化合物來研究在高餾分油中，超過60%的硫是以二苯噻吩(Dibenzothiophene，簡稱DBT）及其衍生物的形式存在的，因此實驗室一般使用DBT作為生物脫硫研究的模式化合物。生物脫有機硫代謝途徑類型(1)碳架破壞途徑(C-C鍵被切斷)(2)碳架保留途徑(專一地切斷C-S鍵而保留完整的碳架)

(1)碳架破壞途徑(C-C鍵被切斷)

(1)碳架保留途徑

(專一地切斷C-S而保留完整的碳架)

苯並噻吩（Benzothiophene，BTH）脫硫代謝途徑FCC汽油中主要的含硫有機化合物包括BTH及其衍生物，其中BTH占30%。

Finnertyetal.（1983）報導了幾株可以利用BTH為專一硫源和碳源進行生長的菌株，不過由於其損失燃料熱值而沒有應用價值。近幾年發現能夠了專一性降解BTH菌株，主要包括戈登氏菌株，類芽孢桿菌，中華根瘤菌以及紅球菌。

FCC汽油中硫化合物的分佈及煉製油品要求含硫化合物含硫量(ppm)煉製汽油硫含量(ppm)Mercaptans68Thiophene5266C1-Thiophene66167Tetrahydrothiophene1621C2-Thiophene183233C3-Thiophene12680C4-Thiophene1390Benzothiophene3090微生物脫有機硫—BTH降解途徑A是BTHB是BTHsulfoxideC，D是BTHsulfoneF是benzo[e][1,2]oxathiinS-xoideE是o-hydroxystyreneG是2-(2’-hydroxyphenyl)ethan-1-al微生物包括：戈登氏菌株（Gordoniasp.）213E類芽孢桿菌（Paenibacillussp.）A11-2紅球菌（Rhodococcussp.）T09中華根瘤菌（Sinorhizobiumsp.）KT55紅球菌KT462噻吩（Thiophene）代謝

噻吩代表了最簡單的雜環含硫化合物。生物處理方法，一般都會導致噻吩的降解，而得到開環的化合物。至今還沒有報導通過硫專一途徑脫除噻吩中硫的菌株。其他含硫化合物的代謝

硫醇和烷烴化的硫醇。菌株為排硫硫桿菌（Thiobacillus

thioparus），可以通過甲基硫醇氧化酶作用，氧化硫醇定量生成甲醛，S0和過氧化氫。我們的研究進展篩選獲得一株可以脫硫的耐熱菌株分析了菌株脫硫的途徑克隆了菌株脫硫的基因進行了燃料油脫硫實驗室小試微生物脫有機硫研究的關鍵在眾多的文獻報導和最新的情報資料中我們注意到以下幾點：(1)有價值的菌株的獲取。我們不能用世界上已被專利保護的菌株用於將來實際的生物脫有機硫工藝中。(2)由於生物脫有機硫技術主要將被用在石油行業上，我們認為所用的菌株最好是耐熱性微生物。嗜熱耐熱性微生物的優勢I.石油煉製過程中的精餾後，即使在HDS後的油品溫度也較高。如用耐熱性的微生物可省去冷卻過程所帶來的麻煩，並可提高生物脫有機硫的反應速率；II.耐熱微生物所含有的耐溫酶類具有重要的生產潛力和應用前景。脫有機硫的耐熱微生物酶催化劑熱穩定好，反應速度快，較一般常溫微生物優勢明顯；III.已發現的具降解DBT能力的微生物(如紅平紅球菌、諾卡氏菌)耐熱能力較差，僅能在30oC附近生長和脫硫;一些耐熱能力較強的假單胞菌、嗜酸熱硫化葉菌等微生物能在50oC左右降解DBT，但均僅能攻擊C-C鍵，而不能有效脫除DBT中的有機硫；IV.有必要尋找能耐熱、能有效攻擊C-S鍵的微生物，如能從自然界篩選到耐熱性具碳架保留途徑的脫有機硫菌株最佳，並可填補這一領域的研究空白，具有重要的理論價值和應用前景。菌株特性研究根據16SrDNA序列分析，在NCBI上檢索相近的序列，然後建立系統進化樹，菌株X7B和Mycobacteriumgoodii有最近的親緣關係。Phylogenetictreesbasedupon16SrDNAsequencesofX7BX7B菌株脫硫途徑分析菌株X7B可以脫除DBT中的硫，生成2-hydroxybiphenyl，該物質進一步被O-Methyltransferase作用，在羥基上甲基化，生成了2-methoxybiphenyl，總結其代謝途徑如圖。菌株X7B代謝DBT的途徑OMT針對Benzothiophene，作為模式化合物，進行了降解分析，表明菌株可以利用BTH為唯一硫源生長並脫除其中的硫生成了O-羥基苯乙烯(圖)。菌株X7B代謝BTH的GC/MS分析菌株X7B代謝BTH的GC/MS分析菌株X7B代謝BTH的GC/MS分析菌株X7B代謝BTH的途徑o-hydroxystyrene菌株脫硫研究進展以Thiophenecarboxylicacid為模式化合物，進行了菌株代謝THC的途徑分析。菌株代謝THC分析推測的THC代謝途徑菌株脫硫基因克隆根據已經發表的紅平紅球菌IGTS8的脫硫基因序列，設計引物，進行PCR擴增獲得了脫硫基因。將脫硫基因連接到T載體上，在大腸桿菌宿主進行表達，結果表明菌株可以利用DBT為唯一硫源進行生長，並能夠脫除其中的硫生成2-HBP。同時表明不和X7B菌株一樣，沒有生成2-MBP。證明甲基化的性狀是和另外的酶相關。菌株脫硫基因克隆根據脫硫基因測序結果，在NCBI檢索DszC酶的同原性序列並進行了分析，結果如圖。Arensforf等（2002，68(2):691-698,Appl.