木质素过氧化物酶降解四环素机理的研究

为探究过氧化物酶对四环素类抗生素的降解机理,以白腐真菌Phanerochaete chrysosporium表达的木质素过氧化物酶(LiP)粗酶为研究对象,研究其产酶条件及其降解四环素(TC)的机理。结果表明:低浓度Mn2+可促进产酶,碳源、氮源限制是产酶的重要条件;降解反应进行10min后,H2O2消耗至阈值0.045mmol/L,LiP对TC的降解停止,其降解率达到82%;TC降解反应趋于平衡时,补加TC和H2O2后,LiP依然可以高效发挥作用,其二次降解率达到65%;LiP作用于不同初始浓度(10mg/L、25mg/L、50mg/L、100mg/L)TC,显示LiP对不同浓度TC均可有效降解,TC降解率分别为62%、80%、82%和90%;降解产物的抑菌性试验反映出降解产物较TC母体的抑菌性明显降低;LC/MS捕获到6种可能的降解产物E-TC、TP 461、E-TP 461、TP 477、TP 475和TP 445,并推测出LiP降解TC可能的降解途径。     

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.      

木质素降解酶在不同堆肥基质中的吸附传输特性研究

为了深入探究木质素降解酶在不同堆肥基质中的吸附传输特性,通过批量实验对比了土壤、菜叶、稻草和米糠对木质素降解酶的吸附性能,并进行了动力学分析和等温吸附模型拟合,同时通过柱淋洗实验考察了木质素降解酶在4种堆肥基质中的迁移传输特性.结果表明,堆肥基质对木质素降解酶的吸附与基质种类有关,土壤、菜叶、稻草和米糠对木素过氧化物酶(LiP)和锰过氧化物酶(MnP)的吸附量分别为1.22、 1.27、 1.13、 1.22 U·g-1和5.09、 4.88、 4.43、 3.95 U·g-1.比较LiP和MnP吸附的动力学模型,准二级动力学方程为表征木质素降解酶吸附的最佳模型,其R2值为0.9732～0.9997, Elovich方程拟合较差,准一级动力学方程拟合最差;Langmuir模型对等温吸附数据进行拟合效果最好,而实验数据不适合用Freundlich方程表征.土壤、菜叶、稻草和米糠对LiP和MnP饱和吸附容量分别为1.23、1.30、1.17、1.14 U·g-1和5.70、 5.19、 4.73、 4.14 U·g-1.LiP和MnP在稻草和米糠基质中传输效果较好,可传输到最深层10 mL处,而在土壤和菜叶基质中则被滞留在浅层.     

白腐真菌F2的生长及产木质素降解酶特性的研究

考察了从我国生物资源中筛分出的白腐真菌F2的生长特性,采用多因素试验法研究了F2菌产木质素降解酶的特性;用统计学方法对试验数据进行了误差分析,并分析了多种影响因素对F2菌产木质素降解酶的影响.实验结果表明:F2菌在PDA培养基平板上和Tien＆Kirk培养基中都生长良好且生长速率较高;在自由悬浮振荡培养(不通氧气)条件下,F2菌产LiP的最高酶活可达60 5U·L-1,MnP的最高酶活可达263 4U·L-1,其产酶能力超过了黄孢原毛平革菌在自由悬浮振荡培养(不另外通入氧气)条件下的产酶能力.本研究还发现向培养基中添加的Cu2+浓度超过1μmol·L-1时会抑制F2菌产LiP,以往的文献未报道过Cu2+的这种抑制作用.     

藜芦醇对LiP催化降解双酚A的影响研究

藜芦醇(veratryl alcohol,VA)作为木质素过氧化物酶的天然底物,在木质素过氧化物酶(lignin peroxidase,LiP)催化降解双酚A的过程中扮演着重要的角色。该研究考察了其对木质素过氧化物酶催化去除双酚A的影响,结果表明,在过氧化氢存在条件下,VA能有效提高LiP催化去除双酚A的催化效率,且当VA浓度为10 mmol/L时降解效果达到最佳。当LiP部分或全部失活时再向溶液中加入VA试剂,VA能使处于半失活状态的酶在一定时间后恢复活性,VA溶液的浓度越高,酶活恢复得就越好。     

铜绿假单胞菌对白腐菌产木质纤维素降解酶的影响

采用固态发酵的方法,考察了两株不同型号的铜绿假单胞菌（AB93066和ATCC9027）对白腐菌（黄孢原毛平革菌）产木质纤维素降解酶（木素过氧化物酶LiP、锰过氧化物酶MnP和羧甲基纤维素酶CMCase）的影响,并对酶提取液的pH值、表面张力及稻草降解残渣中挥发性有机质含量的变化进行了分析.结果表明,添加5.72%的A...     

锰过氧化物酶(MnP)对农药毒死蜱降解的初步研究

以广泛使用的有机磷杀虫剂毒死蜱为研究对象,利用白腐菌P.sordida YK-624菌株所产锰过氧化物酶(MnP)对其进行生物降解的初步研究。首先比较确定了MnP降解毒死蜱所需要的降解体系,即对于毒死蜱的降解,需要在有机酸(丙二酸)存在的缓冲体系中进行,此体系不需要表面活性剂Tween 80,但必须含有Mn2+和葡萄糖氧化酶氧化葡萄糖产生的H2O2。随后对主要影响因素的试验结果表明,MnP降解毒死蜱较好的条件是在pH 4.5的丙二酸缓冲体系中含7.5 mmol/L MnSO4、2.5 mmol/L葡萄糖以及40 U葡萄糖氧化酶,温度30℃。此时,400 U/L的MnP可将30 mg/L的毒死蜱经3 d时间降解77.51%。同时,利用GC-MS对毒死蜱酶降解后的产物进行了初步分析,得到1种可能的酶解产物O,O,O’,O’-四乙基二硫代焦磷酸酯,不同于水解和细菌降解途径,值得进行进一步研究。     

葡萄糖补料对白腐真菌P.chrysosporium产木质素降解酶的影响

为了提高木质素降解酶的产量,采用氮限制培养基(C/N=56.0/8.8),研究了葡萄糖补料对P.chrysosporium产木质素降解酶的影响.结果表明,在培养第1d即接种24h后进行葡萄糖补料,可以刺激菌丝体的生长和产酶,补料浓度达到2g·L-1时,补料体系中的MnP酶活可提高至空白对照样(不进行补料)的2.5倍.同时,对葡萄糖分批补料方式进行的试验结果显示,培养过程中每24h进行1次补料,葡萄糖补料终浓度为1.5g·L-1的补料方式,与每48h的补料方式相比,产酶效果更好.MnP酶活峰值和达到峰值时酶的总产量可提高至空白对照样(不进行补料)的2.7倍和3.0倍,且酶活能够在200U·L-1以上稳定4d.实验结果说明,葡萄糖补料可以有效刺激白腐真菌产酶,且连续低浓度葡萄糖补料可获得较优的产酶效果.     

聚乙烯醇降解酶酶解聚乙烯醇最优条件研究

为了提高聚乙烯醇(PVA)降解酶的催化降解能力,对假单胞菌Pseudomonas.sp XT11-Z90S产生的聚乙烯醇降解酶的降解条件进行了优化.同时,通过单因素实验研究了PVA浓度、温度、缓冲液pH对降解酶活性及PVA降解率的影响.最后,应用响应面分析方法对影响聚乙烯醇降解酶酶活的3个因素进一步优化.结果表明,单因素实验得出的适宜PVA浓度、温度、pH分别为1.0g·L-1、50℃、7.0.响应面分析法得出的最适的降解条件为:PVA浓度0.84g·L-1,温度53.5℃,pH值6.8.在最优条件下,PVA降解酶酶活达到了20.3U.mL-1,比优化前的12.2U.mL-1提高了66.4%.且6h后其降解率达到了52.6%.     

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.     

Polycyclic aromatic hydrocarbon biodegradation and extracellular enzyme secretion in agitated and stationary cultures of Phanerochaete chrysosporium

The extracellular enzyme secretion and biodegradation of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) were studied in agitated and shallow stationary liquid cultures of Phanerochaete chrysosporium. Veratryl alcohol and Tween80 were added to cultures as lignin peroxidase (LIP) and manganese peroxidase (MnP) inducer, respectively. Shallow stationary cultures were suitable for the production of enzyme, whereas agitated cultures enhanced overall biodegradation by facilitating interphase mass transfer of PAHs into aqueous phases. The use of a LIP stimulator, veratryl alcohol, did not increase PAH degradation but significantly enhanced LiP activity. In contrast, Tween80 increased both MnP secretion and PAH degradation in shallow stationary cultures. On the other hand, high PAH degradation was observed in agitated cultures in the absence of detectable LIP and MnP activities. The results suggested that extracellular peroxidase activities are not directly related to the PAH degradation, and the increased solubility rather than enzyme activity may be more important in the promotion of PAH degradation.     

Cooperation between ligninolytic enzymes produced by superior mixed flora

Since the ability to degrade lignin with one kind of white-rot fungi or bacteria was very limited, superior mixed flora‘s ability to degrade lignin was investigated by an orthogonal experiment in this paper. The results showed that superior mixed flora reinforced the ability to degrade lignin, the degradation rates of both sample 9 and 10 were beyond 80% on the day 9. The cooperation between lignin peroxidase(LiP), Mn-dependent peroxidase(MnP) and laccase (Lac) for lignin degradation was also studied. By examining the activities of three enzymes produced by superior mixed flora, it was found that Lac was a key enzyme in the process of biological degradation of lignin but Lip was not; the enzyme activity ratios of Lac/MnP and Lac/LiP were significantly correlative with the degradation rate of lignin at the 0.01 level; and the ratio of MnP/LiP was an important factor affecting the degradation rate of lignin.     

Biodegradation of pyrene by Phanerochaete chrysosporium and enzyme activities in soils: Effect of SOM, sterilization and aging

The impacts of soil organic matter （SOM）, aging and sterilization on the production of lignin peroxidase （LIP） and manganese peroxidase （MnP） by Phanerochaete chrysosporium during the biodegradation of pyrene in soils were investigated. The biodegradation of pyrene by P. chrysosporium decreased with increasing SOM content, whereas the maximum activities of LiP and MnP increased, which indicates that SOM outweighed pyrene in controlling enzyme production. Sterilization enhanced the degradation of pyrene due to the elimination of competition from indigenous microbes, whereas aging led to a reduction in the degradation of pyrene primarily through changes in its sorbed forms. Both sterilization and aging could reduce SOM content and alter its structure, which also influenced the bioavailability of pyrene and the enzyme activity. The sterilization and aging processes caused changes in the degradation of pyrene, and the enzyme activities were greater in soils with high SOM contents. MnP was related to the degradation of pyrene to a greater extent, whereas LiP was more related to the decomposition of SOM.     

裂褶菌F17对偶氮染料刚果红的脱色降解及其产物分析

利用本实验室新构建的染料脱色降解体系,对裂褶菌F17(Schizophyllum sp.F17)脱色降解刚果红进行了研究,分析了该菌的主要降解酶,并对刚果红降解产物进行分离和鉴定.结果表明,裂褶菌F17在此体系中对刚果红表现出较高的脱色降解能力,菌球加入48h后脱色率达到91.5%;酶活检测表明,该菌主要产生锰过氧化物酶(MnP),并在脱色48h时,MnP酶活达到最大值96.1U·L-1.此外,对脱色96h和192h后的脱色液进行紫外-可见扫描,发现刚果红在可见光区495nm处的吸收峰已消失,并在紫外区出现多个吸收峰.通过高效液相色谱分离得到1种刚果红降解产物,用质谱和傅立叶红外光谱鉴定,发现该产物相对分子量为184.2,主要官能团为-C6H4-和芳基-NH2,结合刚果红结构和该产物的核磁共振波谱推断其为联苯胺;并且随着降解时间的延长,联苯胺逐渐被降解.