非灭菌条件下酸性蓝45在白腐真菌反应器中的降解特性

在非灭菌条件下维持白腐真菌反应器连续运行是在水处理领域实际应用白腐真菌的前提.采用臭氧控制白腐真菌反应器中的污染细菌,以连续运行方式考察了自由悬浮培养的白腐真菌体系中控菌、产酶、pH变化及对酸性蓝45的降解特性.结果表明,在白腐真菌反应器系统的控菌单元,以0.0144 mg/min臭氧投加速率,可成功将白腐真菌反应器内污染细菌控制在1×106 CFU/mL以下,其去除率接近99%;成功实现了白腐真菌反应器连续合成锰过氧化物酶（最大剩余酶活50 U/L）和对酸性蓝45 的持续降解（40％～80％）;发现pH值在6左右时,白腐真菌培养体系仍然具有合成锰过氧化物酶和对酸性蓝45的持续降解的能力;提出在控制污染细菌的前提下,如何维持白腐真菌的持续生长及高产酶是进一步实现白腐真菌反应器连续运行的主要问题.     

Trametes sp.SQ01和Chaetomium sp.R01混合培养对四种染料的脱色

利用本实验室新构建的白腐菌Trametes sp.SQ01和毛壳菌Chaetomium sp.R01混合培养体系,对刚果红、酸性红、橙黄G和溴酚蓝4种染料进行了脱色研究.结果表明,SQ01与R01混合培养所产生的锰过氧化物酶(MnP)酶活比菌株SQ01单独培养时提高了约5.5倍.菌株R01的接种量、接种时间对混合培养中...     

白腐真菌木质素降解酶的反应器发酵

为了获得更高的白腐真菌木质素降解酶的产量和相应的控制策略,应用5L搅拌罐生物反应器对氮限制下(C/N=56/2.2)P.chrysosporium产木质素降解酶进行了放大研究.结果表明,在分批发酵试验中,锰过氧化物酶(MnP)和漆酶(Lac)分别在培养第6d和第7d达到峰值,其酶活随时间的变化规律与摇瓶试验基本相同;而采用氮限制液体培养基进行补料没有获得更高的酶活,因此,可以得出采用发酵液体培养基作为补料液不利于白腐真菌持续产酶.另外,在分批发酵和分批补料发酵过程中,均发现体系pH值变化与白腐真菌生长和次生代谢产酶具有较好的相关性,当白腐真菌进入次生代谢阶段开始产酶时,体系pH值开始下降,随着发酵后期酶活的降低,pH值下降的幅度也逐渐变小,当体系酶活接近为0.0U/L时,pH值基本不再变化.因此,在实际发酵过程中,可以依据体系pH的变化间接了解白腐真菌的生长和产酶情况,而分批补料策略还有待于进一步研究.     

白腐真菌发酵中胞外蛋白酶对MnP的产生及其稳定性的影响

在摇瓶试验中通过投加4种对应不同蛋白酶的抑制剂,研究了白腐真菌 Phanerochaete chrysosporium 固定化发酵过程中所产的胞外蛋白酶对其MnP的产生以及稳定性的影响.在培养1d后投加 Pepstatin A 可使MnP峰值提高且提前1d出现,而投加PMSF、EDTA后MnP峰值出现时间不变但峰值皆下降;培养4d后投加 PMSF 和Pepstatin A可使MnP酶活提高且稳定性增强;培养过程中投加 HgCl2 均会抑制菌体生长,使 MnP酶活水平较低.在培养1d后直接补人初级蛋白酶浓缩液.MnP 峰值酶活稍有提高.且第3d补入初级蛋白酶浓缩液会使MnP提前1d出现.在离体条件下,EDTA 和 HgCl2均可抑制MnP酶活;初级蛋白酶和次级蛋白酶均会导致MnP不稳定,但投加 PMSF 和 Pepstatin A 后,MnP稳定性增强.以上结果表明,在培养过程中初级蛋白酶部分组分对MnP的产生过程具有促进作用;初级蛋白酶和次级蛋白酶会导致离体MnP迅速失活,且证实其中2种组分--丝氨酸蛋白酶和天冬氨酸蛋白酶--可导致离体MnP不稳定.     

不同白腐真菌复配方式对产酶的影响

通过对1株和由多株白腐真菌复配共同参与下的复合菌产酶量和达到最高酶活所需时间进行比较,筛选出白腐真菌最佳产酶的复配方式.结果表明,青顶拟多孔菌和糙皮侧耳菌两株菌相互发生协同作用,促进漆酶的分泌,产酶量为50.45U·mL-1;青顶拟多孔菌、糙皮侧耳菌和偏肿拟栓菌这3株菌在分泌过程中促进作用大于抑制作用,产酶量最高为75.98U·mL-1;青顶拟多孔菌、糙皮侧耳菌和血红密孔菌三者相互之间出现拮抗作用,产酶量最低为2.91 U·mL-1;实验证明,在白腐真菌之间既存在拮抗作用,也存在协同作用,因此达到最高酶活所用时间也不同.     

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.     

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.      

基于好氧丝状生物膜的白腐真菌垃圾渗滤液处理体系构建

如何实现白腐真菌好氧丝状生物膜的连续生长,是白腐真菌废水处理技术面临的难题。针对此问题,作者研发中空的脉管载体,其上固定的Phanerochaete chrysosporium好氧丝状生物膜可从载体的外部和中空内部同时获取氧和基质,实现生物膜的连续生长;继而还构建出新型的白腐真菌反应器控制气泡和废水流向,减少对生物膜的冲击,并在非灭菌条件下以批次运行的方式实现P. chrysosporium好氧丝状生物膜连续401 d的木质素过氧化物酶(33～199 U/L)表达;完成了18批次(401 d)的垃圾渗滤液的连续处理,NH_3-N和COD去除率分别达83%～97%和56%～74%。这表明:固定于脉管载体的P. chrysosporium好氧丝状生物膜实现了在垃圾渗滤液中长期的连续生长,并成功构建出能连续运行的白腐真菌垃圾渗滤液处理体系,为白腐真菌废水处理技术的工程应用奠定了基础。     

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。     

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.     

黄孢原毛平革菌在多种氨氮浓度下木质素降解酶的产生

在氨氮浓度0．0308-0．924g／L，下对黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)在空气环境中进行自由悬浮振荡培养，在氨氮浓度0．0308-0．308g／L下可检测到木质素过氧化物酶活性，最高酶活为42．8U/L；在氨氮浓度0．0308g／L和0．154g/L下可检测到漆酶活性，最高酶活为35．0U／L，在氨氮浓度不低于0．154g/L时，葡萄糖消耗速率大致相当，明显高于在氨氮浓度0．0308g／L下的葡萄糖消耗速率；氨氮在葡萄糖耗尽时达到最低值，然后开始增大；木质素过氧化物酶和漆酶的活性峰与葡萄糖和氨氮的最大消耗基本对应。实验结果对木质素降解酶发酵和白腐真菌在环境工程中的直接应用具有启发意义。     

不同共代谢基质对白腐菌降解吲哚的作用研究

选用氨氮、苯酚和喹啉作为吲哚的共代谢基质,通过白腐菌BP对共基质体系的降解研究了白腐菌在秸秆滤出液培养基中对不同共基质体系的代谢过程,并进行了动力学分析,考察了不同共代谢基质物质对白腐菌漆酶分泌和吲哚降解的影响.结果显示,不同降解体系中的白腐菌都可去除99%以上的吲哚.充分的氮源可提高白腐菌的活性和漆酶酶活的峰值;共基质苯酚和喹啉可以增加白腐菌漆酶产量,为吲哚的降解提供较多的电子,同时苯酚和喹啉也能得到较高的去除.在秸秆滤出液中,白腐菌在pH为6～8之间对吲哚都具有较强的降解能力.吲哚在白腐菌的代谢过程中,可能首先在吡啶环的2和3位发生一步羰基化.     

Variation of peroxidase isoenzyme and biofilm of Phanerochaete chrysosporium in continuous membrane bioreactor for Reactive Brilliant Red X3-B treatment

The influence of a Reactive Brilliant Red X-3B (RBR X-3B) dye on the peroxidase isoenzyme of Phanerochaete chrysosporium was determined, and the biofilm structure in a white rot fungal continuous membrane bioreactor (MBR) was also investigated by scanning electron microscope (SEM). The variation of peroxidase isoenzyme and the decolorization rate in the continuous MBR were evaluated. The results showed that the 100 mg/L RBR X-3B could stimulate the production of the peroxidase isoenzyme in the shaking-flask culture. In addition, two new peroxidase isoenzyme bands with relative mobility (Rf) value of 0.27 and 0.28 appeared, but the activity was lower than the blank control of 11 d. In the continuous MBR, the system worked stably during the first 60 d, the main peroxidase isoenzyme bands existed and three new bands with Rf value of 0.10, 0.27, and 0.28 appeared. Meanwhile, the biofilm grew well and the average decolorization rate could reach 90.6%. But the bands of peroxidase isoenzyme decreased rapidly at day 65, only two bands with Rf value 0.24 and 0.26 existed, and the decolorization rate decreased to 78.3%. Therefore, 5 bottles of P. chrysosporium mycelial pellet were added into the MBR, and then the activity of the peroxidase isoenzyme and the decolorization rate had a slight recovery. Finally, the decolorization rate finally decreased to 75.2%. These results contribute to a comprehensive understanding of the variation of peroxidase isoenzyme and biofilm in continuous MBR by white rot fungi.     

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.     

Effects of culture conditions on ligninolytic enzymes and protease production by Phanerochaete chrysosporium in air

The production of ligninolytic enzymes and protease by Phanerochaete chrysosporium was investigated under different culture conditions. Different amounts of medium were employed in free and immobilized culture, together with two kinds of medium with different C/N ratios. Little lignin peroxidase （LIP） （〈 2 U/L） was detected in free culture with nitrogen-limited medium （C/N ratio： 56/2.2, in mmol/L）, while manganese peroxidase （MnP） maximum activity was 231 and 240 U/L in 50 and 100 ml medium culture, respectively. Immobilized culture with 50 ml nitrogen-limited medium gave the highest MnP and LiP production with the maximum values of 410 and 721 U/L separately on the day 5; however, flasks containing 100 ml nitrogen-limited medium only produced less MnP with a peak value of 290 U/L. Comparatively, carbon-limited medium （C/N ratio： 28/44, in mmol/L） was adopted in culture but produced little MnP and LiE Medium type had the greatest impact on protease production. Large amount of protease was produced due to glucose limitation. Culture type and medium volume influence protease activity corporately by affecting oxygen supply. The results implied shallow immobilized culture was a possible way to gain high production of ligninolytic enzymes.     

白腐真菌对活性艳红染料X-3B的脱色实验研究

探讨了白腐真菌对活性艳红染料X-3B废水的脱色效果。实验结果表明白腐真菌可以有效地对染料废水进行脱色。白腐真菌在空气曝气培养条件下,比在空气静置培养状态下具有更强的脱色降解能力;而且当在染料废水中加入一定量的碳源物质(葡萄糖)能提高白腐真菌脱色能力。最后,通过考察细胞外液对染料废水的脱色效果,表明白腐真菌对染料进行脱色的核心体系位于细胞体外。实验结果对白腐真菌在环境工程中的直接应用具有一定的价值。     

稻草固体介质中白腐菌对喹啉的降解研究

研究了稻草固体介质中侧耳属白腐菌BP对喹啉的降解。实验结果表明,浓度分别为250mg/L和150mg/L喹啉的降解率能达到93.47%和97.40%。白腐菌BP可以有效对喹啉进行降解。漆酶和锰过氧化物酶在降解过程中起着较重要的作用,但酶活的高低与降解率大小并不完全成正比。高效液相色谱分析表明降解过程中没有中间代谢物的积累,喹啉能得到彻底矿化。