环境生物学

X17200602576壳聚糖固定化云芝漆酶的制备及特性/陈辉(北京大学环境学院环境科学系)…∥北京大学学报(自然科学版)/北京大学.-2006,42(2).-254~258环图N-4以壳聚糖为载体,戊二醛为交联剂制备固定化漆酶,测定了不同戊二醛浓度、交联时间、给酶量以及固定化时间对固定化漆酶活性的影响。结果表明,固定化反应的最佳条件为戊二醛浓度5%,交联时间8h,给酶量20mg/g载体,固定化时间6h,在此条件下制备的固定化漆酶酶活性保持率为52.2%。此固定化漆酶具有最大活性时的溶液pH值在4.5,相比于自由漆酶的最佳pH值5.0,其向酸性偏移;与自由漆酶相比,固定化…     

白腐真菌批式发酵动力学模型研究

为了进一步认识白腐真菌发酵产酶机理并指导相关发酵工艺设计,在一系列试验研究的基础上,建立了描述黄孢原毛平革菌批式发酵过程的动力学模型,并采用自由悬浮和固定化2种培养条件下的试验数据分别回归了模型各参数.模拟计算结果表明,生物量、葡萄糖、氨氮、木质素酶浓度的的计算值与实测值的偏差在15%以内.对比2种培养条件下的模型参数发现,二者得到的最大生物量浓度均为1.78 g/L;固定化培养菌体的比增长速率值(0.668 3 d-1)大于自由悬浮培养值(0.514 4d-1);自由悬浮培养中绝大部分葡萄糖消耗于非生长菌体代谢,固定化培养中则部分葡萄糖用于菌体生长,且氨氮消耗更快;菌体的产酶过程与生长无关;自由悬浮培养条件下,菌丝小球可合成MnP(231 U/L),其MnP合成能力为115.8 U·(g·d)-1,且高峰后依然可以保持26.1 U·(g·d)-1,适合采用补料-分批发酵的模式提高MnP的产量及其发酵效率;固定化培养条件下,菌体可同时合成MnP(410 U/L)和LiP(721 U/L),但其LiP和MnP合成能力在酶活高峰之后明显下降,分别由248.9 U·(g·d)-1和80.1 U·(g·d)-1下降到0 U·(g·d)-1和6.04 U·(g·d)-1,故而在考虑补料-分批发酵模式时,补料时机应选择在培养中期的LiP与MnP峰值之前.     

利用固定化技术与添加表面活性剂增强双酚A降解率的研究

以SiO_2为载体,戊二醛为交联剂,用以固定游离态漆酶降解双酚A(Bisphenol A,BPA).同时,对比了游离态漆酶与固定化漆酶在不同pH值与温度下的最佳酶活与酶稳定性,再通过添加表面活性剂来增加酶活及BPA去除效果.结果表明,与游离态漆酶相比,固定化漆酶对不同酸碱的适应性与耐热性均有所提高,在pH为2~8时,固定化漆酶的活性均高于游离态漆酶,且最佳活性温度也从游离态漆酶的40℃提高至50℃.在BPA降解率方面,固定化漆酶的降解率皆高于游离态漆酶,反应6 h后,对100 mg·L~(-1)BPA的去除率可分别达到92%与85%.通过添加非离子型表面活性剂Triton X-100,反应4 h后固定化漆酶可完全降解BPA,相对活性为67%;游离态漆酶于6 h将BPA降解完全,相对活性为32%.实验证实Triton X-100可作为酶活诱导剂用以提高漆酶活性及BPA的降解率,降低了处理成本且具有一定的应用前景.     

改性蒙脱土固定化辣根过氧化物酶对2，4，6-三氯苯酚的催化去除及其影响因素研究

以黄腐酸改性的蒙脱土为模板固定辣根过氧化物酶(Horseradish peroxidase,HRP)研究其催化去除水中2,4,6-三氯苯酚(2,4,6-trichlorophenol,2,4,6-TCP)的效果及其影响因素,并与自由酶催化反应做对比研究了不同催化时间、pH值、温度和固定化HRP浓度对催化反应的影响,以及对固定化HRP催化降解2,4,6-TCP进行了动力学分析,考察了固定化HRP的重复使用性和储存稳定性.结果表明:黄腐酸活化的蒙脱土固定的HRP具有很高的生物活性,固定后的HRP活性高达112 U·g-1;固定化HRP催化降解100μmol·L-12,4,6-TCP,20 min后对2,4,6-TCP的去除率已达到96%,催化降解速率高于自由酶;HRP经过黄腐酸改性的蒙脱土固定化后,催化降解2,4,6-TCP的最优pH值为6;固定化后的HRP其催化反应的适宜温度范围(10~50℃)比自由酶(30~50℃)更宽泛.改性蒙脱土载体固定HRP对2,4,6-TCP的去除作用主要是由固定化HRP的催化作用引起的,吸附去除率贡献仅达到0.77%,氧化去除率仅为2.81%.固定化HRP催化2,4,6-TCP的Linerweaver-Burk反应动力学参数中最大反应速率Vmax=7.14×10-4mol·L-1·min-1,米氏常数Km=1.56×10-3mol·L-1.在储存稳定性方面,固定化HRP的储存稳定性极高,50 d后依然可以保留80%的活性.     

水体致黑硫离子高效氧化菌的固定化条件优化

S~(2-)是导致城市河流水体变黑的主要污染物。该文开展了水体致黑硫离子高效氧化菌寡养单胞菌(Stenotrophomonas sp.)的固定化条件优化研究,分别考察了固定化初始p H、吸附时间、接种量及载体添加量这4个固定化过程中的主要因素对寡养单胞菌氧化黑臭水体中S~(2-)的影响,以及对COD、NH_3-N和TP去除的影响。实验结果表明,固定化初始pH、吸附时间、接种量以及载体添加量皆可显著影响寡养单胞菌对S~(2-)的氧化率,以及对COD、NH_3-N和TP的去除率。适宜的单因素条件分别为:固定化初始pH值8.0,吸附时间37.5 h,接种量5%和载体添加量1.0 g;在单因素实验条件下,S~(2-)氧化率最高可达76.8%,COD、NH_3-N和TP去除率最高可分别达到31.2%、60.7%和31.9%。在此基础上,响应面优化结果表明,最佳的固定化组合条件为:固定化初始pH值为8.1,吸附时间为37.4 h,菌体接种量为6.0%,人造沸石载体添加量为0.98 g。在上述最优条件下,S~(2-)氧化率的预测值最高可达到82.4%,与实际值拟合率达到99%以上,较未固定化的菌体对S~(2-)的氧化率提高了47.7%。     

聚氨酯泡沫固定化产碱杆菌细胞生物转化氰化物

利用1株产碱杆菌DN25作为降氰菌株,以聚氨酯泡沫为载体进行固定化,研究其转化特性.结果表明,采用吸附生长法能有效实现菌株DN25的固定,固定细胞量可达到每g泡沫载体生物量干重0.35g.固定化细胞的最适转化温度和pH为35℃、8.0.对于低浓度氰化物,固定化细胞和游离细胞的转化速率相当;对于高浓度氰化物,固定化细胞具有明显优势,不仅可耐受更高浓度的氰化物转化,其转化速率也高于游离细胞,最大转化速率为507mg/(L·h),是游离细胞的2.8倍.通过初步的摇瓶模拟序列批式反应,固定化细胞活性可保持20d.     

木质素过氧化物酶和锰过氧化物酶对染料脱色的性能比较

通过控制培养基中Mn2+的浓度获得只含有木质素过氧化物酶(LiP)或锰过氧化物酶(MnP)的单一酶培养物,用于比较LiP和MnP对染料降解脱色的条件和能力的差异.结果表明,LiP对橙Ⅰ降解脱色的最佳条件为h2O₂0.15 mmol/L,pH 3.0,温度40 ℃;MnP为h2O₂0.15 mmol/L,pH 3.5,温度40 ℃.最佳条件下,考察LiP和MnP作用下染料浓度和染料类型对脱色的影响,发现LiP作用下脱色率明显高于MnP作用下的脱色率,表明LiP可作用的染料浓度比MnP高,可作用的染料范围比MnP大.由此认为LiP具有比MnP更强的脱色能力.      

固定化青霉菌吸附活性艳蓝KN-R的脱色研究

利用植物载体玉米芯对青霉菌X5进行了固定化研究.通过正交试验确定载体固定化真菌的最优条件,考察了pH值、温度、盐浓度、葡萄糖浓度对菌株脱色的影响.结果表明,菌量为8g/L,载体大小为1/3×1cm²×π×1cm,载体个数为15个,摇床转速为100r/min条件下玉米芯能够有效地固定菌体,固定化菌对染料脱色的最佳温度为30℃,pH值为3.0,葡萄糖浓度为10g/L,盐度对脱色有一定的影响,在最优条件下,固定化菌对活性艳蓝KN-R脱色率达到95%以上.固定化菌对活性艳蓝脱色符合二级动力学方程,生物吸附过程较好地符合Freundlich吸附模型,固定化菌体重复利用5次后,脱色率仍达73.51%.     

培养基种类和培养条件对白腐真菌生长和产酶特性的影响

以白腐真菌(Phanerochaete chrysosporium)为研究对象,比较了该菌种在人工合成培养基和天然培养基中的生长和产酶特性,考察了竹子浸出液,pH,载体和抗生素等对白腐真菌在天然培养基中生长和产酶特性的影响.结果表明,天然培养基中白腐真菌的生物量、菌丝小球直径和木质素过氧化物酶(LiP)活性均大于人工培养基.以天然培养基为基础培养基,加入竹子浸出液可以促进白腐真菌的生长和提高木质素过氧化物酶活性;较低pH(4.5)条件下菌丝小球直径较小;载体的加入使得菌体以附着形式生长;抗生素两性霉素B对白腐真菌的生长和产酶的影响存在阈值,当ρ(两性霉素B)超过50　mg/L时,白腐真菌的生长和产酶受到明显的抑制.      

固定化细胞膜的制备及其特性研究

以聚乙烯醇(PVA)为载体混合固定硝化菌和反硝化菌,采用循环冷冻-解冻的方法制备 固定化细胞膜,研究了载体浓度、冷冻-解冻次数对PVA膜机械强度、底物在膜中的扩散系数 和固定化细胞活力的影响.同时设计了一种与固定化细胞膜相配套的新型生物脱氮反应器,考 察了固定化细胞膜的操作稳定性.结果表明,浓度为13%～15%(w/w)的PVA,循环冷冻-解冻5次左 右,制得的PVA膜具有较高的机械强度,并且所得固定化细胞的活性亦较高.15%的PVA经过5次 冷冻-解冻制成的膜,可以承受的最大拉伸应力为1.52MPa,氨氮在其中的扩散系数为0.75×10 ^-9m²/s. 运行2个月固定化细胞的活性没有下降,固定化细胞膜亦未出现溶胀或变形.     

Mesoporous silicas synthesis and application for lignin peroxidase immobilization by covalent binding method

Immobilization of enzymes on mesoporous silicas (MS) allows for good reusability. MS with two-dimensional hexagonal pores in diameter up to 14.13 nm were synthesized using Pluronic P123 as template and 1,3,5-triisopropylbenzene as a swelling agent in acetate buffer. The surface of MS was modified by the silanization reagents 3-aminopropyltriethoxysilane. Lignin peroxidase (LiP) was successfully immobilized on the modified MS through covalent binding method by four agents: glutaraldehyde, 1,4- phenylene diisothiocyanate, cyanotic chloride and water-soluble carbodiimide. Results showed that cyanotic chloride provided the best performance for LiP immobilization. The loaded protein concentration was 12.15 mg/g and the immobilized LiP activity was 812.9 U/L. Immobilized LiP had better pH stability. Acid Orange II was used to examine the reusability of immobilized LiP, showing more than 50% of the dye was decolorized at the fifth cycle.     

固定化蛋白酶对废水中蛋白质的水解效果与机理

采用吸附方法将蛋白酶固定于活性炭、大孔树脂和硅胶载体上,分别研究了3种载体蛋白酶固定化效果,酶活性以及对淀粉加工黄浆废水中蛋白质的水解效果.批次试验结果表明,3种载体蛋白酶固定效果分别为:硅胶20.31%,大孔树脂37.85%,活性炭61.95%;酶活性最高时pH均为5.5;酶活性分别为3.6mg/min、21.48mg/min和18.68mg/min .水解后,大孔树脂和活性炭固定酶的水解产物氨基酸总量分别较水解前增加21.26倍和14.6倍;产物中检出1 6种氨基酸,较水解前增加2种.以大孔树脂为载体构建固定化酶反应器进行连续进水试验,结果表明:进水中蛋白质浓度明显影响反应器的水解效果,当其蛋白质浓度与反应器的酶浓度匹配时(500mg/L) ,反应器能获得80 %蛋白质水解率和36.1%有机物水解酸化率.挥发性水解产物组成以乙醇和乙酸为主,分别占50.3%,33.3%.为乙醇型水解.     

壬基酚降解酶的固定化及特性研究

用海藻酸钠包埋法对壬基酚(NP)降解酶进行了固定化研究,并对固定化酶的最适反应温度和最适pH、及其稳定性进行了探讨。实验结果表明,用3%海藻酸钠、2%CaCl2溶液固定化的酶活力最高;固定化NP降解酶的最适反应温度为35℃,最适pH为7.0,其热稳定性和pH稳定性都有一定程度的提高。。     

Immobilization of activated sludge using improved polyvinyl alcohol （PVA） gel

The microbial immobilization method using polyvinyl alcohol(PVA)gel as an immobilizing material was improved and used for entrapment of activated sludge.The oxygen uptake rate(OUR)was used to characterize the biological activity of immobilized activated sludge.Three kinds of PVA-immobilized particles of activated sludge,that is,PVA-boric acid beads,PVA-sodium nitrate beads and PVA-orthophosphate beads were prepared,and their biological activity was compared by measuring the OUR value.The bioactivity of both autotrophic and heterotrophic microorganisms of activated sludge was determined using different synthetic wastewater media (containing 250 mg/L COD and 25 mg/L NH_4~ -N).The experimental results showed that the bioactivity and stability of the three kinds of immobilized activated sludge was greatly improved after activation.With respect of the bioactivity and the mechanical stability,the PVA-orthophosphate method may be a promising and economical technique for microbial immobilization.     

Immobilization of an enzyme from a Fusarium fungus WZ-I for chlorpyrifos degradation

The free enzyme extracted from WZ-I,which was identified as Fusarium LK.ex Fx,could effectively degrade chlorpyrifos,an organophosphate insecticide.The methods of immobilizing this free enzyme and determined its degradation-related characteristics were investigated.The properties of the immobilized enzyme were compared with those of the free enzyme.The optimal immobilization of the enzyme was achieved in a solution of 30 g/L sodium alginate at 4°C for 4-12 hr.The immobilized enzyme showed the maximal activity at pH 8.0,45°C.The maximum initial rate and the substrate concentration of the immobilized enzyme were less than that of the free enzyme.The immobilized enzyme,therefore,had a higher capacity to withstand a broader range of temperatures and pH conditions than the free enzyme.With varying pH and temperatures,the immobilized enzyme was more active than the free enzyme in the degradation reaction.In addition,the immobilized enzyme exhibited only a slight loss in its initial activity,even after three repeated uses.The results showed that the immobilized enzyme was more resistant to different environmental conditions,suggesting that it was viable for future practical use.     

固定化酶催化氧化去除水溶液中酚的研究

用海藻酸钙凝胶包埋辣根过氧化物酶制成固定化以过氧化氢为氧化剂,进行了固定化酶催化氧化去除水溶液中酚的实验研究。对于１００ｍｌ酚住房为１００ｍｇ／Ｌ的单一苯酚或邻氯基水溶液,控制条件为：３％海藻酸钠液３０ｍｌ,凝胶粒径１ｍｍ,固定化时间１ｈ,酶包埋量５０ｕ,反应时间１ｈ,ｐＨ６及过氧化氢加入量２ｍｍｏｌ,单一苯酚和单一 基酚水溶液的酚去除率可分别超过８０％和７０％。     

固定化碳酸酐酶在立式反应器催化吸收模拟烟气中CO2的实验研究

利用海藻酸钠包埋和戊二醛交联法固定碳酸酐酶,并在立式反应器进行了固定化酶吸收CO2的特性实验.实验结果表明:固定化酶的酶活力回收率是56.3%;固定化酶显著加快模拟烟气中CO2的吸收;载酶量小时,气体流量是影响吸收CO2效果的主要因素,气体流量增大,载酶量成为主要因素;气体流量增大,载酶量对反应终止p H的影响减小;载酶量增大,气体流量对反应终止p H的影响减小;气体流量增大,CO2吸收效率下降,载酶量提高,CO2吸收效率上升;气体流量为650 m L·min-1和载酶量为1 mg时,固定化酶催化吸收CO2效果显著;固定化酶具有较高的操作稳定性;SEM显示反应后的固定化酶表面出现大量形状不规则的小孔,空隙结构变得发达.     

A screen-printed, amperometric biosensor for the determination of organophosphorus pesticides in water samples

An amperometric biosensor based on screen-printed electrodes (SPEs) was developed for the determination of organophosphorus pesticides in water samples. The extent of acetylcholinesterase (AChE) deactivation was determined and quantified for pesticide concentrations in water samples. An enzyme immobilization adsorption procedure and polyacrylamide gel matrix polymerization were used for fabrication of the biosensor, with minimal losses in enzyme activity. The optimal conditions for enzyme catalytic reaction on the SPEs surfaces were acetylthiocholine chloride (ATChCl) concentration of 5 mmol/L, pH 7 and reaction time of 4 min. The detection limits for three organophosphorus pesticides (dichlorvos, monocrotophs and parathion) were in the range of 4 to 7 g/L when an AChE amount of 0.1 U was used for immobilization.     

大孔树脂共价固定化漆酶及其对孔雀石绿的脱色研究

以大孔树脂为固定化载体,戊二醛为表面活化剂,采用共价结合法固定漆酶。以ABTS为漆酶底物,通过对固定化漆酶活性的测定,确定大孔树脂固定漆酶的最佳固定条件为：戊二醛浓度=2%、pH=6、活化时间=2 h、固定时间=10 h。在此条件下制备的固定化漆酶能够保持79%的初始活性,获得的固定化漆酶活力能够达到1．94 U·g-1。在酸性条件(pH=3)下,游离漆酶的活性在3 h内丧失71%,而固定化漆酶仅丧失37%,显示出固定化漆酶良好的环境稳定性。固定化漆酶对孔雀石绿染料的脱色率在5h内可达到96%。