白腐菌对芳香化合物的降解及其机制

本文讨论了白腐菌（Ｗｈｉｔｅｒｏｔｆｕｎｇｉ）对芳香化合物的降解及其机制。白腐菌是目前发现的对芳香化合物有很强降解能力的真菌，它通过分泌木素过氧化物酶（Ｌｉｇｎｉｎｐｅｒｏｘｉｄａｓｅ）、锰过氧化物酶（Ｍａｎｇａｎｅｓｅ－ｄｅ－ｐｅｎｄｅｎｔｐｅｒｏｘｉｄａｓｅ）以单电子氧化、共代谢及脂肪过氧化等途径进行降解活动。白腐菌对芳香化合物的降解在污染的原位修复（ｉｎｓｉｔｕｂｉｏｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ）上有重要的意义     

白腐菌对氯丹的降解性能及降解途径研究

 研究了2株多氯代二苯并二噁英高效降解白腐菌Phlebia lindtneri及Phlebia brevispora对氯丹的降解能力.在2个不同的液体培养体系中,2菌株对于高浓度(25μmol/L)的反式氯丹展现了较高的代谢能力,经6周培养后其降解率均达到50%以上.用GC/MS对其降解产物分析表明,氯丹的降解存在脱氢,脱氯化氢,羟基化以及氯原子的羟基置换4条不同的初始降解途径,除七氯,环氧七氯及氧化氯丹等常见初始代谢产物外,还发现3-羟基氯丹,氯代六氯醇,七氯二醇,羟基六氯,二羟基六氯等大量的羟基化代谢产物.尤其是P. lindtneri可以将曾被认为是终端代谢产物的氧化氯丹进行降解,并通过氯原子的羟基置换作用将其转化成羟基化代谢产物.     

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.     

白腐菌处理铅污染废弃稻草的动态变化研究

通过研究铅污染废弃稻草基质,探讨了不同w(Pb2+)条件下白腐菌对半纤维素、纤维素和木质素的降解性能以及发酵基质总重、腐殖酸碳的变化规律,并在降解半纤维素、纤维素和木质素的同时,研究了白腐菌对发酵基质中重金属的钝化作用.结果表明:在w(Pb2+)为200 mg/kg条件下,白腐菌对半纤维素、纤维素和木质素等较难降解的有机物表现出最好的降解性能,且对Pb2+的钝化作用很明显,对半纤维素、纤维素和木质素的降解率分别为52.36%,32.29%和44.16%;发酵基质总失重率最高达29.89%;w(腐殖酸碳)达142.01 mg/g.      

共基质下白腐菌降解含氮杂环类物质的研究

选用不同的营养基质（秸秆、土豆、合成）,通过液体发酵确定白腐菌对典型含氮类杂环化合物喹啉,吲哚分别进行降解。结果表明：秸秆滤液培养基中,喹啉15d内能被降解88．79％,吲哚在6d内降解率能达到99％。采用此培养基,进一步研究喹啉、吲哚及其它物质共基质条件下,白腐菌对喹啉和吲哚的降解性能,发现在共基质条件下喹啉的降解被抑制,而吲哚则能在共基质条件下3d被完全降解,说明共基质促进了白腐菌对吲哚的降解。     

不同种属白腐菌治理造纸黑液的特性研究

研究了三种种属 (AX系列 ,S系列 ,BP系列 )白腐菌在光解与非光解造纸黑液上的固体量、固体木素、溶液木素、体系pH和COD的特征。结果表明不同种属白腐菌表现了不同的环境效应 ,AX系列显出较低的木素和COD去除率 ,S系列改变体系pH值到 3以下和较高的COD去除率 ;同时在同一种属种不同菌株之间也存在着差异 ,AX2在光解培养基上显现了高的溶液木素和COD去除率 ,与AX系列其它培养情况存在差异。     

白腐真菌生物膜反应器的脱色降解实验研究

研究使用白腐真菌生物膜反应器对活性艳红X-3B染料进行脱色和降解实验,结果表明,白腐真菌生物膜对活性艳红具有迅速的脱色效果,富氮条件和初始pH值为中性或偏碱性有利于染料的脱色.从实验过程中共培养液和菌体颜色变化情况以及共培养液的UV-VIS扫描曲线结果分析看,白腐真菌生物膜首先将染料吸附而后进行生物降解.由于共培养液属于人工配制,且含有多种成分,而处理出水内含较多的真菌孢子和菌丝,所以对脱色降解后出水进一步净化十分必要,化学混凝法对其具有很好的净化效果.     

植物废料应用于白腐真菌处理难降解有机污染物

综述了植物废料在白腐真菌处理难降解有机污染物反应体系中的应用优势以及研究现状,指出目前国内外相关研究存在的问题主要集中在植物废料的选材、投量、染菌以及废渣最终处理等方面,因此解决以上方面中的瓶颈将是今后植物废料固定化白腐真菌处理难降解有机污染物的主要研究方向。     

白腐菌处理造纸黑液工艺研究

研究了白腐菌变异前后对木质素降解效果及脱色率的影响，探索了水解酸化结合白腐菌挂膜工艺处理造纸黑液的可行性。     

重金属对白腐菌降解十溴联苯醚的影响

考察了重金属(Cu、Cd、Pb)对白腐菌生长及其降解十溴联苯醚(BDE-209)的影响及其机制.结果表明,低浓度重金属(≤1 mg.L-1)可促进白腐菌的生长,高浓度则表现为抑制作用,1 mg.L-1时促进作用大小为:Cd>Pb>Cu;白腐菌可高效降解BDE-209,7 d内对BDE-209(1 mg.L-1)降解率可达69.7%;重金属可显著影响白腐菌对BDE-209的降解(P<0.05),低浓度的Cu(≤1 mg.L-1)和Cd(≤0.5 mg.L-1)对BDE-209的降解表现为促进作用,其中Cu为1 mg.L-1时促进作用最明显,降解率为84.4%,而Pb则为抑制作用;高浓度(>1 mg.L-1)的重金属均会抑制BDE-209的降解,抑制作用大小为Cd>Pb>Cu,且随浓度增大抑制作用增强;降解率与生物量变化不完全正相关.白腐菌对BDE-209的降解过程符合一级反应动力学方程,Cu、Cd存在条件下,随着其浓度的增加,降解速率常数k表现为先增加后减少,Cu为1 mg.L-1时k值达到最大,为0.321 2;Pb存在条件下,k值表现为逐渐减小.进一步研究了重金属对白腐菌胞外酶降解BDE-209的影响,并运用SPSS 17.0对胞外酶降解与菌体降解进行距离相关性分析,结果表明,未添加重金属时胞外酶降解与菌体降解差异不大,其降解率分别为63.7%、69.7%;3种重金属存在条件下其相关系数R值均大于0.9,由此推断胞外酶是起降解作用的主要部分,重金属主要通过影响白腐菌胞外酶的方式作用于BDE-209的降解.     

白腐真菌体对菲和芘的吸附-脱附作用及影响因素

为准确了解生物修复过程中多环芳烃(PAHs)的生物吸附行为,采用化学方法(脱蜡、皂化)分离白腐真菌样品并制得3个组分,探讨了白腐真菌组分的结构特征.同时,用批量平衡法研究了菲和芘在白腐真菌样品上的生物吸附-脱附行为及共存重金属Cu2+对吸附作用的影响,探讨了PAHs生物吸附的作用机制及构-效关系.结果表明,菲和芘在白腐真菌体上的等温吸附-脱附曲线均呈线性(Freundlich,N=1),为可逆吸附过程,其生物吸附机理为PAHs在白腐真菌体上的分配作用;经脱蜡和皂化后,菲在白腐真菌体上的分配系数Kp(F1)分别为Kp(F2)和Kp(F3)的4.5倍和7.5倍,芘的分配系数Kp(F1)则分别为Kp(F2)和Kp(F3)的3.8倍和7.2倍,表明主要分配介质为白腐真菌体上的脂类和聚酯类物质;PAHs的有机碳标化的分配系数Koc值与白腐真菌体的极性指数(O+N)/C呈反比.共存Cu2+离子促进白腐真菌体对菲的生物吸附,随着Cu2+浓度的增加,菲的生物吸附作用逐渐增强;增强吸附机制为Cu2+通过配合作用吸附到白腐真菌体上中和微生物表面的负电荷,降低白腐真菌体表面的亲水性,进而提高其疏水性分配作用;同时,吸附态Cu2+与菲之间形成阳离子-π键等特殊作用,其作用大小随白腐真菌体的极性指数(O+N)/C增大而降低.     

好氧-厌氧污泥耦合白腐真菌单元对焦化废水的处理

白腐真菌因能分泌胞外木质素降解酶降解难降解有机污染物,而在难降解有机废水处理中具有巨大应用潜力.其研究常采用白腐真菌直接处理废水,很少关注常规生物法耦合白腐真菌的处理方式.基于此,分别采用白腐真菌和好氧-厌氧污泥耦合Phanerochaete Chrysosporium处理焦化废水以考察后者的可行性.在好氧-厌氧污泥耦合P.chrysosporium的处理中,仅采用3 d的处理时间,好氧-厌氧污泥可将6097 mg·L~(-1)的COD和351 mg·L~(-1)的氨氮分别降至1634~1684 mg·L~(-1)和102~117 mg·L~(-1);进而固定化P.chrysosporium将COD和氨氮再次分别降至1322~1372 mg·L~(-1)和16~62 mg·L~(-1).最终COD和氨氮的去除率分别达77%~78%和82%~95%,这表明:好氧-厌氧污泥耦合P.chrysosporium处理焦化废水可在更短的处理周期完成比直接采用白腐真菌处理更好的处理效果,此思路合理可行.     

餐厨垃圾固态发酵过程中挥发性脂肪酸与产气的变化关系研究

为了研究餐厨垃圾固态发酵过程中挥发性脂肪酸(VFAs)与产气的变化关系,采用中温(37.0±0.2)℃连续式发酵,在完全混合CSTR反应器中连续运行100 d,分析餐厨垃圾固态发酵过程的启动、运行、失衡、失衡后恢复及实现固态发酵全过程各参数的变化趋势,重点研究VFAs各成分与产气、pH等的关系.结果表明,餐厨垃圾固态发酵实验过程可划分为4个时期:适应期(0~13 d)、启动期(14~30 d)、抑制期(31~50d)、恢复及稳定期(51~100 d).不同时期的容积产气率、VFAs及各参数均表现出不同的阶段性变化.在餐厨垃圾固态发酵全过程中,pH保持在5~7之间,正丁酸比例一直处于较高水平;VFAs与pH和容积产气率在初期基本保持反比关系,最终在稳定期达到平衡,均稳定在一定范围内波动.在恢复及稳定阶段以NaOH稀碱液调节当日回流渗滤液的pH值,在第63 d时pH值上升至6.76,VFAs含量稳定在20~22 g·L~(-1)之间,产气量明显提高;在81 d时TS达到20%以上,系统容积产气量和生物降解率均保持相对稳定.     

固体发酵提高水生植物发酵产物蛋白含量的研究

采用微生物固体发酵技术对伊乐藻(Elodea nuttalli)、苦草(Vallinmeria spiralis)和喜旱莲子草(Alterranthera philoxerides)3种高等水生植物进行单细胞蛋白生产的研究,分析单一菌种和混合菌种发酵过程中水生植物粗蛋白含量和纤维素酶活的变化过程.研究结果表明,与单一霉菌发酵相比,利用霉菌与酵母混合发酵,可明显提高发酵产物粗蛋白产量,其中以黑曲霉(Aspergillus niger)与产朊假丝酵母(Candida utilis)混合发酵苦草的粗蛋白含量最高,产物中粗蛋白含量最高可达39.88%,粗蛋白增加率为84.2%,使其有可能成为鱼、家禽和家畜的蛋白饲料来源.因此,利用固体发酵处理水生植物可以实现水生植物的资源化.     

秸秆与游离发酵液接触比例对产沼气特性的影响

在中温(37±1)℃条件下,以破碎麦秸为原料,采用批次进料和消化液每天回流方式(发酵固含率为10%),通过在反应器底部设置不同高度的多孔滤板使秸秆与游离发酵液接触比例分别为100%(T1)、50%(T2)和0%(T3),研究秸秆与游离发酵液接触比例对产沼气特性的影响.结果表明:从产气特征和发酵前后VS变化来看,各处理均无明显差异,表明减少秸秆与游离发酵液的接触比例,对秸秆产沼气效果无影响,即通过渗滤液每天回流方式,未浸没于游离发酵液中的秸秆可以达到与浸没秸秆相同的传质效果,此结果为秸秆厌氧发酵工程中提高秸秆有效发酵浓度提供了理论依据.此外,试验还发现,T3处理中消化液与秸秆接触比例随发酵进程呈逐渐降低趋势,并于发酵第6d基本稳定,表明发酵系统中实际的游离发酵液量逐渐减少,分析认为秸秆物料对消化液有吸收和截持作用,发酵第6d后已达秸秆物料吸持水饱和状态(秸秆物料含固率为16.42%).     

秸秆厌氧发酵产沼气技术现状进展

秸秆是世界上数量最大的可再生资源,但是秸秆内木质纤维素的复杂结构和难降解性限制了秸秆的应用,因此秸秆预处理成为秸秆发酵产气的重要一环。本文介绍了木质纤维素预处理物理技术、化学技术、生物技术、联合处理技术和秸秆厌氧发酵研究进展,并对秸秆预处理技术前景进行展望。     

植物内生真菌强化还田秸杆降解的研究

通过形态学和分子生物学相结合的方法 ,将内生真菌B3初步定为半知菌中的拟茎点霉属 (Phomopsissp .) .通过盆栽试验和扫描电镜观察表明 ,内生真菌B3有很好的降解秸秆的能力 ,尤其是对木质素的降解 ,而且对后季作物生长没有危害 .进一步研究木质素酶的性质表明 ,菌株B3分泌的漆酶有很好的耐热性 ,粗酶液在pH为 6 0— 8 0时 ,酶活较为稳定 .     

氢氧化钠固态预处理对稻草中木素结构特性的影响

为探明这种NaOH固态预处理对稻草产气量影响的内在机理,采用傅立叶变换红外光谱(FTIR)、氢质子核磁共振波谱(1HNMR)、凝胶渗透色谱(GPC)等方法,对NaOH固态处理前后稻草中木素结构的变化进行了多方位研究.结果表明,NaOH固态预处理使稻草中木素内部结构、木素-碳水化合物复合体的形态结构发生了明显的变化,使得纤维素从木素的包裹中释放出来,木素成分也由难降解的三维网状大分子转变成了易降解的直链结构的小分子,从而使得厌氧微生物能够接触到更多的纤维素并对其进行更有效的消化.这些木素形态结构的变化是导致稻草厌氧消化产气量提高的内在原因.