嗜盐菌的研究进展

刘莹+张继天+史雅颖

摘 要：文章在综述国内外学者对嗜盐菌研究进展的基础上，分别介绍了中度嗜盐细菌与极端嗜盐古菌的分类现状及其聚集相容性物质与保钾排钠的嗜盐机理，然后对其在食品工业、治理环境污染等方面的应用研究进行总结与展望。

关键词：嗜盐菌；分类现状；嗜盐机理；应用前景

随着近年来对嗜盐菌研究力度的不断加大，越来越多新的嗜盐菌种得以被人们所认知。其中，能在很宽的盐浓度范围生长，对营养的要求较低，更易于适应环境的中度嗜盐细菌和能在极端环境下完成生命化学过程的极端嗜盐菌凭借着各自优势，备受研究者的关注。本文旨在介绍中度嗜盐菌与极端嗜盐菌在分类、嗜盐机理及应用等方面的最新研究进展，并对其进行了总结与展望，望加深读者对中度嗜盐菌与极端嗜盐菌的了解，并为人们一步探求嗜盐菌的应用价值提供理论基础。

1 嗜盐菌的分类及嗜盐机理

1.1 中度嗜盐菌的分类及嗜盐机理

Kushner根据嗜盐微生物对盐浓度的不同需要，将其主要分为非嗜盐菌、轻度嗜盐菌、中度嗜盐菌、边缘极端嗜盐菌与极端嗜盐菌五大类[1]。其中，中度嗜盐菌的最适生长盐浓度为0.5～2.5mol/L。中度嗜盐菌广泛存在于Spirocheles、Proteobacteria、Flavobacterium-Bacteroides等几大主要的细菌门类之中[2]。生活在高渗环境中的中度嗜盐菌可以抗衡外界的高渗透压，并且还能维持其正常的形态、结构与生理功能，其原因在于中度嗜盐菌可以利用其体内产生的大量内溶质或保留从外界环境中取得的溶质抵御胞外的高渗环境。这类具有渗透保护作用，且不会影响细胞内正常代谢途径的溶质被称为相容性溶质。此外，中度嗜盐菌会根据自身生长环境的改变而对其体内积累的相容性溶质做出相应的改变。如：以色列盐单胞菌种在低于3.5%盐浓度环境下培养时细胞内积累的主要相容性溶质为海藻糖；而在高盐条件下培养时细胞内积累的主要相容性溶质却为四氢嘧啶[3]。

1.2 极端嗜盐菌的分类及嗜盐机理

根据Kushner的分类方法，极端嗜盐菌的最适生长盐浓度为2.5～5.2mol/L。并且至目前为止，极端嗜盐古菌共有27个属。极端嗜盐菌虽生长在高钠环境中，但其细胞内的钠离子浓度却并不高。如：Halobaterium cutirubrum 虽然生活在钠离子浓度为3.3mol/L，钾离子浓度为0.05mol/L的环境中，但胞内的钠离子浓度与钾离子浓度却分别为0.8mol/L与5.33mol/L。其细胞内的钠离子浓度约为细胞外的1/4而钾离子浓度却为细胞外的100倍以上。由此可以推断，极端嗜盐菌的生长不仅需要高浓度的钠离子，并且还需要适当浓度的钾离子以维持细胞内外盐浓度的平衡。此外，Roebler等人研究发现嗜盐菌的细胞量与氯离子浓度有关，嗜盐菌对氯离子的摄入量常伴随着其生长速率的加快而增加，因此可推断，氯离子可能对酶与蛋白质起稳定作用。

2 嗜盐菌的应用进展

2.1 嗜盐菌在食品工业中的应用

我国人民在很早以前就懂得利用嗜盐微生物进行食品加工，这些嗜盐微生物不仅能够美化食品风味，提高食品的生产效率，并且还能抑制其他细菌的生长。2010年，王宇等人从腌制品咸鱼中分离得到一株中度嗜盐菌，由鉴定证实该菌隶属于Halobacillus属。2011年，孙业盈等人在蜢子虾酱中分离得到一株中度嗜盐菌，经鉴定为盐脱氮枝芽胞杆菌（Virgibacillus halodenitrificans）。2012年，吕彦等人从蟹酱中分离纯化得到三株中度嗜盐菌，隶属于葡萄球菌属下的三个不同的种：琥珀葡萄球菌（Staphylococcus succinus）、科氏葡萄球菌（Staphylococcus cohnii）、马胃葡萄球菌（Staphylococcus equorum）。2013年，马长琦等人在四川泡菜盐卤中分离获得54株中度嗜盐菌，均为革兰氏阳性菌。这些分离、鉴定嗜盐菌的研究报道将为未来研究嗜盐菌在食品中的主要作用及对发酵食品的安全性研究奠定理论基础。

2.2 嗜盐菌在废水处理中的应用

早在1995年时Rhykerd等人就已证实嗜盐菌可以降解石油烃类。近几年我国研究人员也通过实验证实，废水经从被炼油废水污染的土壤底泥中分离得到嗜盐菌处理后可达到GB8978-1996《水综合排放标准》二级标准。而使用驯化后的嗜盐菌处理污水，利用厌氧-好氧联合工艺，甚至可使排放的污水达到GB8978-1996《污水综合排放标准》一级标准。这些研究证实嗜盐菌可以在油田含盐采出废水中存活并代谢废水中的石油污染物。

在此之后，研究人员又对嗜盐菌对有机污染物的降解效果进行了研究。赵 等人研究降解多氯联苯嗜盐菌的分离和降解特性时发现了嗜盐菌对多氯联苯具有降解能力。李晓琳等人以一株盐生盐杆菌SYGJ-1为研究对象，证实当该菌处于最适温度37℃，最适pH范围6.8～9.0时，对苯酚的去除效率约为40%。并得出结论：极端嗜盐菌可有效降解有机污染物，并且菌体生长量与降解效率呈正相关。此外，研究人员还发现将分离筛选的嗜盐微生物与生物活性碳技术相结合，可以强化高盐废水的处理。

随着生物技术的蓬勃发展，利用嗜盐微生物处理高盐废水凭借其成本低，见效快等优点，在减轻废水对环境所造成的危害，处理高盐废水等方面具有广阔的应用前景。虽然大量研究表明嗜盐微生物可在高盐环境下降解有机污染物为嗜盐菌生物法处理高盐废水提供了可行性，但目前仍无真正的工程实例。望日后的深入研究能够进一步开发嗜盐菌的应用领域，并将其真正應用于工业生产之中。

参考文献

[1]Kushner D J. Life in high salt and solute concentrations： halophilic bacteria. Microbial life in extreme environments. Academic Press，1978：317-368.

[2]Ventosa A. Nieto J J. Oren A.Biology of Moderately Halophilic Aerobic Bacteria[J]. Microbiology and Molecular Biology Reviews，1998，62（02）：504-544.

[3]Regev R， Peri I， Gilboa H， et al. C NMR study of the interrelation between synthesis and uptake of compatible solutes in two moderately halophilic eubacteria. Arch Biochem Biophys，1990，278： 106-112.

作者简介：刘莹（1995，2-），女，汉族，江苏南京人，江苏师范大学敬文书院本科生，研究领域：微生物学与分子生物学。