处理秸秆纤维素乙醇废水的东北土著白腐真菌筛选及特性研究

为了提高秸秆纤维素乙醇废水的处理效果,选择6种东北土著白腐真菌,对2%的秸秆纤维素乙醇废水中木质素进行降解处理.采用正交试验法对筛选出的高效降解菌进行产漆酶培养基的优化.结果表明:6种白腐真菌最高酶活大小顺序为青顶拟多孔菌>血红密孔菌>糙皮侧耳菌>彩绒革盖菌>烟色烟管菌>灵芝;血红密孔菌、糙皮侧耳菌、彩绒革盖菌、青顶拟多孔菌、灵芝、烟色烟管菌在第0天起始质量浓度为640.9~716.6 mg/L,在第14天木质素的质量浓度分别为434.0、411.2、441.8、441.7、533.3、503.5 mg/L,对木质素的去除率分别为37.1%、37.0%、31.8%、31.7%、25.6%、21.4%,并分别在第12、12、4、4、2、6天木质素降解趋于平稳,表明降解效果最好的菌种为血红密孔菌.血红密孔菌产漆酶培养基最优组合方案:最佳碳源为锯末,质量浓度为35 g/L;最佳氮源为蛋白胨,质量浓度为4 g/L;最佳pH为5.极差分析表明,各因素对血红密孔菌产漆酶的影响顺序为碳源>氮源> pH >氮源质量浓度>碳源质量浓度.在最佳培养基条件下,废水中木质素降解率达41.1%.研究显示,血红密孔菌可以作为生物法处理秸秆纤维素乙醇废水的菌种资源,也可为今后的进一步应用研究提供科学依据.      

白腐真菌培养条件对其分泌木质素降解酶的影响

应用摇瓶试验研究了不同白腐真菌培养条件对其产酶的影响.通过控制不同转速、投加载体等方式考察了白腐真菌的产酶情况.结果表明,在悬浮培养方式下,转速为160r/min时获得的锰过氧化物酶最高(481.6U/L),其酶活是静置、120r/min条件下培养的65倍和43倍;投加载体后,载体固定化培养获得的木质素过氧化物酶酶活是悬浮培养的71倍,载体投加量对其产酶影响很大,只有当载体处于非浸没状态时才有利于酶活产生,否则酶活极低.因此,选择载体固定化—非浸没—振荡培养方式培养白腐真菌可获得更高的产酶量和酶活.     

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.     

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.     

东北土著白腐真菌处理玉米秸秆纤维素乙醇废水的可行性探讨

青顶拟多孔菌是一种可以降解木质素的白腐真菌,也是具有较高的产漆酶能力的生产者.选择青顶拟多孔菌处理玉米秸秆纤维素乙醇废水,于液体培养青顶拟多孔菌中的锥形瓶中添加不同体积的废水,考察其对不同稀释比玉米秸秆纤维素乙醇废水的处理效果,并通过研究废水投加时间的调控,获得具有高木质素降解率且相对最短降解时间的工艺条件.结果表明:青顶拟多孔菌可从废水中去除50%以上的COD_Cr和23.8%的木质素.对不同稀释比例（1%~20%）玉米秸秆纤维素乙醇废水中木质素具有较好的去除效果,其中稀释6%废水的体系中降解木质素效果最好,在第10天木质素降解率达到73.5%.不同废水投加时间对青顶拟多孔菌处理稀释20%废水体系中木质素的降解效果影响较大,第5天投加废水可获得理想的木质素降解效果,在试验进行的第19天降解率达到68.4%;在投加废水时间不同的情况下,经青顶拟多孔菌处理后的各体系中BOD₅/COD_Cr均有所提升,并且都提升至0.58以上,其中第9天投加废水体系经处理后BOD₅/COD_Cr最大,达到0.64.研究结果可为青顶拟多孔菌处理玉米秸秆纤维素乙醇废水的实际应用提供参考.      

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.     

白腐真菌与嗜热性侧孢霉复配对棉花秸秆降解的影响

为了解决农业固体废弃物棉花秸秆还田后的快速降解问题,本研究以棉花秸秆在白腐真菌和噬热性侧孢霉复配下的微生物降解为研究内容,通过对白腐真菌和噬热性侧孢霉拮抗试验、白腐真菌和噬热性侧孢霉复配对棉花秸秆降解的最优条件组合筛选试验、白腐真菌与噬热性侧孢霉复配在田间降解秸秆的系列研究进行分析,结果表明:(1)白腐真菌和噬热性侧孢霉两种菌株共存时不相互抑制菌丝生长,菌株之间不发生拮抗反应,可以对两种菌株进行复配形成棉花秸秆降解菌群;(2)根据L9(34)正交试验结果,综合考虑温度、氮添加量、菌种类型和料水比这四种因素对棉花秸秆中木质素、纤维素和酸性洗涤纤维的降解效果,室内降解棉花秸秆在最优组合条件温度45℃、氮添加量3%、料水比1/2,复合菌群下的效果最好;(3)田间降解试验进一步验证了室内降解实验结果的可靠性,在冬季低温和降雪等情况下,为期50 d的田间试验中复配菌组对棉花秸秆降解率达到29.93%。后续实验需要在考虑实际土壤磷素含量情况下,确定适合于棉花秸秆降解的磷素补充量来促进棉花秸秆在田间快速降解。本研究对农业固体废弃物棉花秸秆在田间的快速降解提供了一种有效的方法,具有很好的实践意义。     

农业废弃秸秆降解菌的筛选及产酶特性研究

从土壤和有机肥样品中分离出微生物菌株,经滤纸崩溃实验和透明圈实验得到了3株高效的农业废弃秸秆降解菌,分别为SA2、MA6和HA4.经鉴定,菌株SA2和MA6均为绿色木霉（Trichoderma viride）,HA4为斜卧青霉（Penicillium decumbens）.经拮抗实验可知,菌株SA2和HA4具有很好的兼容性,并对复合菌系（SA2＋HA4）的产酶特性进行了初步研究.结果表明,复合菌系SA2＋HA4在pH=6、温度30℃、接种量3%的条件下培养3d产酶最优,产酶能力明显高于单一菌株,其纤维素酶、蛋白酶和淀粉酶的活性分别达到了193.5、25.3和55.7U·mL-1.     

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.     

聚乙烯醇降解酶产生菌发酵培养基响应面法优化研究

为了提高假单胞菌Pseudomonas.sp XT11-Z90S产聚乙烯醇降解酶的能力,用Plackett-Buman实验和响应面分析实验对影响产聚乙烯醇降解酶的9个因素,即发酵培养基的9种组成成分进行了研究,并探讨了影响产酶的主要因素和培养基的最佳组成.结果表明,影响产聚乙烯醇降解酶的3个重要组成为葡萄糖、酵母膏和硫酸铵,其最适浓度分别为0.64、0.22和1.45g.L-1.在最佳浓度和组成条件下,聚乙烯醇降解酶最高酶活为13.5U.mL-1,与优化前的12.1U.mL-1相比,提高了11.6%,且其降解率6h时可达到35.5%.     

提高平菇深层培养木质素降解酶活性和对直接湖蓝5B脱色率的探索性研究

以稻草为主要营养基质对平菇进行深层培养,研究了不同浓度(100、200、400、600、800 mg·L-1)直接湖蓝5B对平菇菌丝体产量的影响,以及平菇对不同浓度(100、150、200、250、300、400 mg·L-1)直接湖蓝5B的脱色率.此外,还研究了平菇分别与3种酵母菌(酿酒酵母、产朊假丝酵母和热带假丝酵母)混菌培养及用不同浓度(50、100、200、300、400 mg·L-1)直接湖蓝5B预适应培养的平菇菌种对木质素降解酶活性和直接湖蓝5B脱色率的影响.结果表明:100~400 mg·L-1的直接湖蓝5B均可显著提高了平菇菌丝体产量,而800 mg·L-1的染料对菌丝体的生长有显著抑制作用;染料浓度越高,平菇对其的脱色率越低,发酵时间越长,脱色效果越好.与平菇单菌发酵相比,平菇分别与酿酒酵母和产朊假丝酵母混菌培养可显著提高发酵体系漆酶的活性,平菇分别与所试3种酵母菌混菌培养时锰过氧化物酶活性均有显著增加,与产朊假丝酵母混菌培养时两种酶活性的增加量最大;用50、100、200 mg·L-1直接湖蓝5B预适应培养的菌种接种可显著提高平菇分泌的漆酶的活性,而50mg·L-1和100 mg·L-1的则显著提高锰过氧化物酶的活性.平菇分别与所试3种酵母混菌培养,以及用50 mg·L-1和100 mg·L-1直接湖蓝5B预培养的平菇菌种接种,发酵体系对直接湖蓝5B的脱色效果有显著促进作用,其中,平菇与产朊假丝酵母混菌培养时脱色率最高,达96.3%.通过比较直接湖蓝5B脱色率与漆酶、锰过氧化物酶活性之间的关系可以看出,漆酶、锰过氧化物酶活性与脱色率间基本呈正相关关系.     

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.     

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.     

外生菌根真菌Xerocomus chrysenteron对DDT胁迫的耐受性及酶响应研究

在纯培养条件下,研究了外生菌根真菌红绒盖牛肝菌(Xerocomus chrysenteron)对不同浓度DDT的生长效应、耐受性和氧化酶活性,测定了在DDT浓度为80.0 mg·L^-1液体培养条件下菌种生物量积累和漆酶活性随培养时间的变化. 结果表明,不同浓度DDT处理并不会改变被试菌种的生长模式,所有处理组均为典型的Logistic增长;Xerocomus chrysenteron对DDT胁迫有很好的耐受性,其半抑制浓度可达139.75 mg·L^-1;在80.0 mg·L^-1液体培养条件下,Xerocomus chrysenteron生长正常,且36 d后培养液中DDT残留率仅为初始添加量的3.5%;在高浓度DDT胁迫下,被试菌种的漆酶和过氧化物酶活性显著增强,但液体培养条件下漆酶从第16 d开始出现,36 d后培养液中漆酶活性和比活力分别达到107.24 U·L^-1和61.77 U·g-1.外生菌根真菌Xerocomus chrysenteron通过不同方式来响应DDT胁迫,显示出生物降解甚至矿化DDT的巨大潜力.     

间甲酚对杂色云芝(Coriolus versicolor)生长及产漆酶能力的影响

分别进行了间甲酚浓度为0mg·L-1,166 7mg·L-1和275mg·L-13种情况下的杂色云芝实罐发酵试验,定时测定了3种情况下菌丝干重(DC)、淀粉消耗、间甲酚降解和酶活性随时间的变化.在无间甲酚时,菌丝干重在188h达到最大值2600mg·L-1;在120h开始出现酶活,228h达到最大值82 15U·mL-1后,呈现一个稳定态势,不因衰亡期的到来而有较大幅度的变化.在加入166 7mg·L-1间甲酚时,菌丝干重在204h方达到最大值(995mg·L-1),且较无间甲酚时低得多(降低61 73%);在180h开始出现酶活,204h达到最大值(118 36U·L-1),并高出前者44 1%,此后也呈现一个稳定的态势.在加入间甲酚浓度为275mg·L-1时,菌丝干重在372h方达到最大值(320mg·L-1),但仅是无间甲酚的12 31%,间甲酚浓度为166 7mg·L-1时的32 16%;在264h开始出现酶活,396h达到最大值(112 8U·L-1),其酶活水平与间甲酚为166 7mg·L-1情况下的水平相当,这说明间甲酚可以诱导杂色云芝达到较高的产酶水平.研究发现在上述条件下杂色云芝生长的时间统计模型3种情况下的动力学模型可以用Logistic方程来模拟,即间甲酚的加入,并不改变其生长动力学模型;杂色云芝产漆酶的动力学模型在3种情况下可以分别用一级反应动力学方程描述;3种情况下,淀粉消耗均可以用Logistic模型来描述,从3个方     

纳米TiO2对短裸甲藻的毒性效应

为了揭示纳米TiO2对藻类的毒性作用和机制,研究了纳米TiO2对短裸甲藻的抑制特性及对酶活性、氧自由基等生理指标的影响.结果表明,纳米TiO2对短裸甲藻的生长有抑制作用,72 h半数致死浓度(EC50)为9.7 mg.L-1.在受试范围内随着纳米TiO2浓度的升高,超氧化物歧化酶(SOD)的活性显著性下降(P<0.05),随TiO2浓度增加,羟自由基的含量和过氧化氢酶(CAT)的活性显著性增加(P<0.05),超氧阴离子自由基含量也呈现升高的趋势.对照组羟自由基的含量是0.083U.mL-1,而在30 mg.L-1的纳米TiO2作用下,羟自由基的含量上升到1.1 U.mL-1.在20 mg.L-1纳米TiO2作用下,随着时间的延长,SOD活性、CAT活性和MDA(丙二醛)在暴露时间为12 h时达到最大,而48 h时降低到最小.12 h SOD的活性是0.14U.(107cell.min)-1,而48 h SOD的活性为0.01 U.(107cell.min)-1,而羟自由基只在48 h处呈显著性上升(P<0.05).纳米TiO2对抗氧化体系和自由基的影响可能与其抑藻机制有关.本研究为揭示纳米材料的环境生态效应提供了基础.     

非灭菌条件下白腐真菌在反应器中的形态特征变化

揭示白腐真菌(Phanerochaete chrysosporium)在反应器中的形态变化有助于了解白腐真菌反应器难以连续运行问题的本质. 在耦合臭氧单元的反应器对酸性蓝45连续降解的过程中,考察了非固定化和固定化菌丝系统中白腐真菌的形态特性变化. 结果表明,在接种量为1 700 mg/L的非固定化系统中,染菌量为7.1×105 CFU/mL,平均脱色率为19%;但菌丝球形态不稳定,运行8~12 d时出现破裂、菌丝脱落、内容物大量流失,污染微生物的生长加剧. 在固定化系统中,接种量为1 700 mg/L时,染菌量降至8.4×104 CFU/mL,平均脱色率升至22%;接种量为4 300 mg/L时,染菌量降至4.7×104 CFU/mL,平均脱色率达29%. 在固定化菌丝系统中,白腐真菌的形态相对稳定,但21 d后,其稳定性降低,也出现了菌丝脱落现象,这与菌丝球或固定化菌丝的内部菌丝老化和自溶有关,可以考虑通过设计新载体从生物膜的内部和外部同时供给营养物和氧气解决该问题.      

Enhanced oxidation of benzo[a]pyrene by crude enzyme extracts produced during interspecific fungal interaction of Trametes versicolor and Phanerochaete chrysosporium

The effects of interspecific fungal interactions between Trametes versicolor and Phanerochaete chrysosporium on laccase activity and enzymatic oxidation of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) were investigated. A deadlock between the two mycelia rather than replacement of one fungus by another was observed on an agar medium. The laccase activity in crude enzyme extracts from interaction zones reached a maximum after a 5-day incubation, which was significantly higher than that from regions of T. versicolor or P. chrysosporium alone. The enhanced induction of laccase activity lasted longer in half nutrition than in normal nutrition. A higher potential to oxidize benzo[a]pyrene by a crude enzyme preparation extracted from the interaction zones was demonstrated. After a 48 hr incubation period, the oxidation of benzo[a]pyrene by crude enzyme extracts from interaction zones reached 26.2%, while only 9.5% of benzo[a]pyrene was oxidized by crude extracts from T. versicolor. The oxidation was promoted by the co-oxidant 2,2'-azinobis-3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonate diammonium salt (ABTS). These findings indicate that the application of co-culturing of white-rot fungi in bioremediation is a potential ameliorating technique for the restoration of PAH-contaminated soil.