木质素降解酶对四环素的降解可行性

选取了使用广泛、在环境中残留量大、生物毒性大、不易被生物降解的四环素类抗生素中的四环素,考察了其被木质素过氧化物酶(LiP)和锰过氧化物酶(MnP)粗酶液体外降解的效果,证明2种酶对四环素均有较强的降解作用,并在此基础上比较了3个不同酶活(15 U·L-1、40U·L-1、70 U·L-1)下的降解率.结果表明,同等酶活(40 U·L-1)下,LiP比MnP的降解能力强,在适宜的反应条件下,LiP对50 mg·L-1四环素的降解率在5min内可达95%以上,而MnP在2h后仅达70%.对于LiP,当酶活从15 U·L-1升高至40 U·L-1时,降解率提高约15%,当酶活进一步升高至70 U·L-1时,降解率变化不大,而提高酶活可明显提高MnP对四环素的降解率.此外,通过反应进程中补加H2O2,可以明显提高MnP对四环素的降解率.     

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.      

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.     

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。     

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.     

简青霉Penicillium simplicissimum木质素降解能力

从土壤中分离得到一株真菌经鉴定为简青霉Penicillium simplicissimum,将该菌用于木质素类化合物利用、染料脱色、天然木素降解及产酶特性等研究,充分证实该菌具有木质素降解能力.简青霉降解木质素是木质素过氧化物酶(LiP)、漆酶(Lac)和木聚糖酶共同作用的结果,降解主要发生在LiP与木聚糖酶活高产的初级代谢阶段,与白腐真菌表现出不同的作用机制.25d培养可使稻草木质素绝对量损失0.23g,降解率达14.94%,同时纤维素、半纤维素也有较高程度的降解.而pH值、Cu²⁺和Mn²⁺浓度对木质素的降解有较大影响.     

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.     

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。     

褐煤降解真菌—青霉菌P6的胞外酶研究

具有强降解褐煤能力的青霉菌株P6在液体培养条件下,可产生较强的过氧化物酶(包括木素过氧化物酶和锰过氧化物酶)活性,并具有酯酶活性,不产生内葡聚糖酶和木聚糖酶.粗酶液依次经80%饱和度的硫酸铵盐析、DEAE-纤维素离子交换树脂层析、Sephadex G-100凝胶过滤,得到一个具有藜芦醇氧化活性的的木素过氧化物酶洗脱峰,藜芦醇氧化活性达5760U/L,比活力达7.52U/mg,纯化倍数150.4倍.     

Cometabolic degradation of veratryl alcohol and biphenyl by white rot fungus under nitrogen nutrition-rich condition

ＣｏｍｅｔａｂｏｌｉｃｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｖｅｒａｔｒｙｌａｌｃｏｈｏｌａｎｄｂｉｐｈｅｎｙｌｂｙｗｈｉｔｅｒｏｔｆｕｎｇｕｓｕｎｄｅｒｎｉｔｒｏｇｅｎｎｕｔｒｉｔｉｏｎｒｉｃｈｃｏｎｄｉｔｉｏｎＬｉｎＬｕ，ＤｅｎｇＹａｏｊｉｅ，ＨｕＪｉ...     

白腐菌锰过氧化物酶对2,2’,4,4’-四溴联苯醚的降解

多溴联苯醚(PBDEs)是一类在环境中普遍存在的全球性有机污染物,对这类污染物环境行为的研究虽然已有较多报道,但是微生物降解方面尤其是针对单一胞外酶降解的研究还比较少。文章以白腐菌模式菌种Phanerochaete chrysosporium为对象,研究其分泌的胞外酶锰过氧化物酶(MnP)对环境中最常检测到的2,2’,4,4’-四溴联苯醚(BDE47)的好氧降解,考察不同β-环糊精浓度对该酶降解BDE47的影响,并初步探讨了胞内细胞色素P450的作用。结果表明,MnP能有效降解BDE47,在培养15 d后,扣除空白损失,降解率达到70%左右。低浓度和高浓度的环糊精对MnP降解BDE47无显著性影响。胞内细胞色素P450对BDE47的降解没有明显贡献。     

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.     

木素过氧化物酶的逆胶束纯化研究

采用一种新型的逆胶束体系对木素过氧化物酶(LiP)进行了纯化.在此逆胶束体系中,以鼠李糖脂(RL,一种阴离子生物表面活性剂)作为表面活性剂,异辛烷和正己醇分别作为非极性有机溶剂和助表面活性剂(体积比为1:1),分别考察了RL浓度、振荡时间及水相的离子强度和pH值等因素对LiP的前萃取和后萃取过程的影响.结果表明,在前萃过程中,水相的最佳pH值为3.0,RL和KCl的最适浓度分别为2.75mmol/L和0.04mol/L,振荡时间以30min为最佳(200r/min);在后萃过程中,水相的最佳pH值为6.0,KCl的最适浓度为0.5mol/L.在上述最佳条件下,LiP的酶活回收率(AR)和纯化倍数(PF)分别高达93%, 2.9倍.电泳分析结果进一步证实LiP的纯化效果较佳.     

堆肥过程中木质素的降解机理及影响因素研究进展

农作物秸秆中的木质素作为自然界中含量丰富的高分子芳香族化合物,结构复杂,微生物难以降解,因此农业废弃物堆肥技术中,木质素的降解利用备受关注。研究表明:木质素是由结构单元通过碳碳键和醚键联接聚合而成,结构稳定。已有堆肥实验证明,木质素的微生物降解过程中真菌占主导地位,其分泌的漆酶、锰过氧化物酶和木质素过氧化物酶等以H₂O₂或O₂作为电子受体,能够使联接键断裂,使芳香烃结构去甲基化。多酚或酚类衍生物产物与氨基酸聚合,并进一步缩聚为腐殖质,用作土壤改良质还田。在实验室及自然条件下,大多数真菌对木质素的降解周期较长为30~60 d,降解率为20%~50%,其降解过程依赖于培养条件,特别在中温35~45℃和偏酸性条件下更利于木质素的降解。微生物代谢过程中存在最佳碳氮补充量,并且可以利用微量Mn2+、Cu2+诱导剂等提高木质素降解酶活性,这为调控堆肥过程木质素的降解和人工腐质化提供了重要的研究方向。     

木质素过氧化物酶在球型介孔材料上的固定化特性研究

在醋酸-醋酸钠缓冲体系(pH=3.5)中以聚乙二醇-聚丙三醇-聚乙二醇三嵌段共聚物(P123)为模板,正硅酸甲酯(TMOS)为硅源,1,3,5-三异丙基苯(TIPB)为扩孔剂合成了具有规则六方形孔道(11.6nm)的微米级球型颗粒.以合成的介孔材料为载体,采用物理吸附法对木质素过氧化物酶(LiP)进行固定化,研究了初始酶量和固定化时间等因素对固定化效果的影响,以及固定化对LiP酶学性质和稳定性的影响.结果表明,当初始酶量(E)与载体量(MS)比为76.8mg/g,固定化反应12h时,固定化LiP可获得最大蛋白质负载量(8.87mg/g)和最大表观活性(41.45U/mg).与游离酶相比,固定化LiP的最适pH和温度均未有明显变化,但pH稳定性和热稳定性都有了不同程度的提高,在4℃条件下保存7周后固定化LiP活性几乎没有损失,且在重复使用6次后,可保留近30%的活性.     

碳质纳米材料与枝孢菌KR14的相互影响研究

碳质纳米材料(Carbon Nanomaterials, CNMs)因具有独特的电学及光学等性质而引起了人们的广泛关注,从而被大量使用并释放到环境中,进而影响生态系统环境及生物化学过程,但目前有关CNMs与环境微生物相互作用的研究鲜见报道.因此,本文研究了枝孢菌KR14(Cladosporium sp.)与3种CNMs(单壁碳纳米管(SWCNTs)、石墨烯(Graphene)和氧化石墨烯(GO))的相互作用.结果表明,CNMs的加入促进了3种非特异性酶(漆酶、锰过氧化物酶和木质素过氧化物酶)活性增加,其中,对锰过氧化物酶(MnP)活性的促进作用最为显著,18 d最高增加26.1%.在3种类型的CNMs中,SWCNTs对MnP活性刺激最佳,GO最弱.木质素降解实验和电化学分析表明,CNMs可作为电子导体提高真菌胞外电子传递效率,进而提高KR14对木质素的降解.X射线光电子能谱(XPS)结果表明,除GO外,SWCNTs和石墨烯的氧碳比(O/C)均上升,二者表面发生变化.拉曼光谱(Raman)和傅立叶变换红外光谱(FTIR)结果表明,SWCNTs的I_D/I_G显著提高,无序性增加;石墨烯出现2D峰,即与KR14相互作用后有一定程度堆叠;KR14可引起CNMs结构转变.本研究结果有助于深入理解和评价环境中CNMs与真菌之间的相互作用关系及CNMs对真菌降解木质素和环境碳循环的影响.     

黄孢原毛平革菌过氧化物酶及其对污染物的降解

黄孢原毛平革菌由于其所产胞外过氧化物酶系(主要由木素过氧化物酶和锰过氧化物酶组成)的独特酶降解机理,能降解多种有机污染物,在环境工程中有着巨大的应用前景。通过产酶研究,极大地提高了过氧化物酶活力,并应用于工业化生产。     

原生质体紫外诱变提高简青霉的木质素降解性能

以简青霉Penicillium simplicissimum (Oudem.) Thom BGA为出发菌株,对其进行原生质体紫外诱变.经过筛选获得2株诱变菌株(J12与J18),它们的木质素降解酶酶活要明显高于出发菌株J.其中诱变菌株J12产生的漆酶和锰过氧化物酶酶活较高,相对于出发菌株J分别提高了145%和47%,达到44.0,50.9 U/g.诱变菌株J18产生的木质素过氧化物酶酶活较高,达到67.1 U/g,相对于出发菌株J提高了40%.且木质素降解率也最高,相对于出发菌株J分别提高了198.1%.经过7次传代, J12和J18的木质素降解酶活性保持稳定,没有降低.