تجزيه زيستي زايلن توسط باكتريهاي آزاد و تثبيتشده Sphingomonas paucimobilis strain TY4-HX ، بر اكسيد گرافن

Xylene biodegradation by free and immobilized Sphingomonas paucimobilis strain TY4-HX on graphene oxide

سابقه و هدف :در چند دهه اخير،زايلن به همراه تعدادي ديگر از تركيب هاي آروماتيك موجود در نفت خام و ديگر محصول هاي پتروشيمي به‌عنوان يكي از آلاينده‌هاي مهم خاك محسوب شده اند، بنابراين هدف از اين بررسي، يافتن سويه باكتري براي تجزيه زيستي اين تركيب و افزايش راندمان تجزيه اين تركيب به كمك تثبيت اين باكتري بر روي تركيب هايي با ساختار نانويي مانند اكسيدگرافن است.مواد و روش‌ها:در اين پژوهش، تجزيه زيستي زايلن با استفاده از باكتري‌هاي آزاد و تثبيت‌شده به كمك اكسيد گرافن در شرايط بهينه بررسي شد. باكتري‌هاي تجزيه‌كننده زايلن از خاك‌آلوده جداسازي شد و با استفاده از توالي ژن s rdna 16 شناسايي گرديد. كه باكتري شناسايي شده sphingomonas paucimobilis سويهty4-hx: بود. براي تجزيه زايلن با استفاده از سلول‌هاي آزاد و تثبيت‌شده ، ميزان بهينه ph، دما، و غلظت زايلن به كمك روش rsm به ترتيب برابر با7، c°32وg/l 1.5 تعيين شد.نتايج و بحث:سلول‌هاي آزاد تحت شرايط بهينه قادر به تجزيه زيستي زايلن به مقدار 45.8 % طي 24 ساعت بود. در اين مطالعه از اكسيد گرافن به‌منظور تثبيت باكتري sphingomonas paucimobilisسويهty4-hx استفاده شد. با استفاده از روش‌هاي ftir و sem مشخص شد كه اين سويه بااتصال به سطح اكسيد گرافن قادر به ايجاد بيوفيلم شده است. باكتري‌هاي تثبيت‌شده به اين روش قادر به تجزيه زيستي زايلن به مقدار بيش از 86.3 % تحت شرايط بهينه و در زمان 24 ساعت بود.نتيجه‌گيري:با توجه به نتايج به دست آمده، باكتري‌هاي تثبيت‌شده نسبت به همان سويه از باكتري‌هاي آزاد، از عملكرد بهتري در پالايش خاك‌آلوده به زايلن برخوردار بودند.

Introduction: In recent decades, xylene has been considered as one of the most important pollutants in soil, along with other aromatic compounds in crude oil and other petrochemicals. Therefore, the aim of this study was to find bacteria for the biodegradation of this compound and to increase the degradation efficiency of this compound with the help of immobilizing the bacterium on compounds with a nanostructure such as graphene oxide. Material and methods: In the current study, biodegradation of xylene by free and immobilized bacteria on graphene oxide was studied under optimized conditions. Isolated xylene degrading bacteria from contaminated soils were identified based on 16S rDNA gene sequencing and submitted to gene bank as Sphingomonas paucimobilis strain TY4-HX. Using response surface methodology, optimum values of pH, temperature and xylene concentration for xylene degradation by free and immobilized cells were determined as 7, 32ºC and 1.5g/l, respectively. Results and discussion: Free bacterial cells were able to degrade 45.8% of the xylene after 24h under optimized conditions. Analyzes by Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) and Scanning Electron Microscope (SEM) showed that the strain adhered onto the Graphene oxide surface and developed a biofilm. Immobilized cells were able to degrade up to 86.3% of the xylene after 24h under optimized conditions. Conclusion: Our results indicated that free and immobilized Bacteria had a suitable application potential in the treatment of xylene-containing soils.