木质素降解菌的分离鉴定及木素过氧化物酶的纯化

采用苯胺蓝脱色法,从活性污泥中分离筛选得到2株具有分泌木质素降解过氧化物酶能力的细菌菌株PKE117和PKE225.根据生理生化反应结果和16SrDNA序列分析,初步确定菌株PKE117为Pseudomanas属的1个新种,PKE225为Pseudomanas thermaerum的1个新菌株.对于菌株PKE117的发酵液依次经DEAE-纤维素32、Sephadex G-75凝胶过滤纯化,木素过氧化物酶的藜芦醇氧化比活力从0.87U/mg提高到204.5U/mg,酶的纯化倍数为235.1,回收率15%.     

正反胶束体系中木素过氧化物催化氧化藜芦醇条件优化

对比研究了单鼠李糖脂(RL)构建的反胶束和胶束体系中木素过氧化物酶(Lip)催化氧化藜芦醇(VA)的各主要影响因素,同时探讨了疏水性底物VA在非均相反胶束介质中的分区系数.结果表明:在30℃下,在RL/异辛烷-正己醇(V:V,1:1)/水反胶束体系中,Lip能保持较高活性的最佳介质条件是:pH=3.8,[RL]=10mmol/L,w0=15.0,[H2O2]=74μmol/L,这不同于RL胶束介质中的最佳催化条件: pH=3.4, [RL]=0.012mmol/L, [H2O2]=2.45mmol/L.在最佳催化条件下,Lip的半衰期达40h,催化活力是胶束水相中的2.86倍.根据两相模型及相应的动力学方法计算得出VA主要增溶于反胶束拟相中,其在反胶束拟相和有机相间的分区系数为70.4.分区系数的确定对于进一步讨论RL反胶束体系中Lip催化氧化VA的动力学机制而言具有重要意义.     

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。     

二氧化硫吸入对大鼠脑组织细胞的氧化损伤作用

研究了低浓度二氧化硫(SO₂ ) 对大鼠中枢神经系统毒理作用的机理,以及SO₂ (28mg/m³)吸入对大鼠脑组织细胞抗氧化酶活性和脂质过氧化水平的影响.结果表明,SO₂吸入可引起超氧化物歧化酶(Cu、Zn-SOD)活性降低、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性升高、过氧化氢酶(CAT)活性无明显改变以及脑组织脂质过氧化水平显著升高.这些结果意味着SO2通过产生活性氧自由基引起脂质及其他生物大分子的氧化损伤,可能是低浓度SO₂毒理作用的机制之一.     

速生树种竹柳对重金属胁迫的生理响应

为探讨速生树种竹柳(Salix sp.)对重金属胁迫的生理响应及耐受机制,以竹柳三号和竹柳五号为试验材料,在重金属复合污染(镉、铜、锌)的水稻土条件下处理65 d后,研究了其叶片叶绿素(Chl)、类胡萝卜素(Car)、可溶性糖、脯氨酸、可溶性蛋白、丙二醛(MDA)含量及过氧化物酶(POD)和超氧化歧化酶(SOD)活性的响应变化.结果表明:重金属胁迫下,两种竹柳叶片的叶绿素、类胡萝卜素、可溶性糖、可溶性蛋白含量均显著(p0.05)降低,而脯氨酸含量、过氧化物酶、超氧化歧化酶活性均显著(p0.05)升高.重金属胁迫下,竹柳三号叶片的脯氨酸、可溶性蛋白含量和超氧化歧化酶活性均显著(p0.05)低于竹柳五号,而叶绿素b含量和过氧化物酶活性反之.对照土壤中,竹柳三号的可溶性糖、可溶性蛋白含量和过氧化物酶、超氧化歧化酶活性均显著低于竹柳五号,叶绿素含量反之.两种竹柳的叶绿素a/叶绿素b值、丙二醛含量无显著差异.综上所述,叶绿素、类胡萝卜素、可溶性糖和可溶性蛋白含量等可以作为竹柳耐重金属胁迫的评价指标.竹柳五号在重金属胁迫作用下可维持较高的可溶性糖、可溶性蛋白含量和过氧化物酶、超氧化歧化酶活性,因此,竹柳五号比竹柳三号对重金属胁迫有更强的耐性.     

U及伴生重金属Mn、Pb对土壤酶活性的影响

通过盆栽实验,研究不同浓度条件下U、Mn、Pb对土壤酶(脲酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶和过氧化物酶)活性的影响。结果表明:U对四种酶均有抑制作用,其中脲酶、磷酸酶、蔗糖酶活性随着U浓度的增加而降低;Mn对脲酶、磷酸酶有抑制作用,对过氧化物酶则有促进作用,Mn浓度较低时促进蔗糖酶活性,高浓度时则抑制。Pb对脲酶、磷酸酶、蔗糖酶活性均有抑制作用,其中对磷酸酶抑制作用最强烈,然而低浓度Pb促进过氧化物酶活性。脲酶、磷酸酶对U、Mn、Pb污染反应更敏感。通过相关性分析、回归分析及生态抑制效应研究,结果表明土壤脲酶和磷酸酶适于作为监测评价土壤U污染的生物指标。脲酶、磷酸酶比蔗糖酶和过氧化物酶更适于表征土壤Mn、Pb污染程度。     

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.     

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。     

U(Ⅵ)胁迫下碎米莎草体内抗氧化系统响应特征

采用水培方式研究了铀尾矿库土著优势植物——碎米莎草不同生长期各部位在不同质量浓度铀〔U(Ⅵ),记为U〕溶液胁迫下w(SP)(SP为可溶性蛋白)、C_MDA(丙二醛含量)以及SOD(superoxide dismutase,超氧化物歧化酶)、POD(peroxidase,过氧化物酶)、CAT(catalase,过氧化氢酶)、ATPase(三磷酸腺苷酶)活性的变化. 结果表明,ρ(U)≤250 mg/L时,碎米莎草各部位SOD、POD、CAT活性在整个生长阶段均受到显著诱导(P＜0.05),而C_MDA、ATPase活性与对照组相比无显著差异(P＞0.05);ρ(U)≥750 mg/L时,SOD、POD和CAT活性与对照组相比显著降低(P＜0.05);ρ(U)达到1 000 mg/L以上时,与对照组相比,降低趋势更显著(P＜0.01),而ATPase活性受到显著诱导(P＜0.05),C_MDA在幼苗期显著增加(P＜0.05),膜脂过氧化损伤程度严重. 表明碎米莎草对铀胁迫的生理响应中,以根系SOD、C_MDA的响应最为敏感.      

漆酶去除造纸废水中木素及多酚类化合物应用

漆酶是一种多酚氧化酶,参与木素的降解或聚合,具有氧化木素的能力。制浆造纸废水中含有大量的木素衍生物及多酚类化合物,这些化合物中有许多物质有较大毒性的,这给废水的生物处理带来了不利影响。木素和多酚类化合物又是废水COD、BOD及色度的主要来源。在漆酶的存在下曝气,可使此类化合物聚合或降解,进而通过絮凝沉淀或深度氧化除去。文章综述了近年来漆酶在制浆造纸废水处理中的应用与研究现状。     

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.     

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.     

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.     

嗜碱细菌复合碳源条件下对麦草木质素的降解

在碱性液体培养条件下(pH≈10.5), 研究复合碳源共代谢最佳综合条件下嗜碱性木质素降解细菌6号菌株产酶、降解能力及菌株的生长状况.结果显示,虫漆酶(Laccase)在培养的第4天酶活达到最高值2915.37U/L、锰依赖过氧化物酶(MnP)在培养的第8天酶活达到最高值1152.88U/L,培养10d麦草中木质素降解49.84%.同时通过扫描电镜分析探讨了6号菌株降解木质素的微观过程,证明了6号菌株优先降解木质素的特性和降解方式.     

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。     

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。     

电化学氧化与生物法联合降解木质素

为开发经济和环境安全的木质素降解技术,采用ECO-BD(electrochemical oxidation and biodegradation, 电化学氧化与生物降解)工艺联合降解木质素,以Ti/Sn-SbO₂电极为阳极,无水Na₂SO₄为电解质,在恒电流条件下,应用响应面法得到ECO-BD联合降解木质素的最佳电化学条件:电流密度为8.64 mA/cm2,电量为20.00 kC,c(Na₂SO₄)为0.15 mol/L. 在该条件下,ECO-BD对1 g/L木质素溶液的COD_Cr去除率为59.31%,单位能耗为28.87 kW·h/kg. 采用傅里叶变换红外光谱及气相色谱-质谱对ECO-BD联合降解木质素过程中的降解产物进行分析发现,ECO能有效地破坏木质素的酚羟基结构及发色基团,木质素多聚体的醚键先被断裂形成单体,随后芳环结构被氧化生成醌类化合物,再进一步开环和裂解生成小分子酸类或被矿化成CO₂和H₂O;电解后溶液生化可降解性由0.20~0.25升至0.31~0.37,缩短了后续生物降解时间. 研究显示,ECO能先行打断抵御微生物攻击的木质素顽固键合结构,有利于后续BD消除残余碎片,实现木质素的ECO-BD高效低成本降解.      

Expression of lignin peroxidase H2 from Phanerochaete chrysosporium by multi-copy recombinant Pichia strain

The lipH2 gene,encoding the expression of lignin peroxidase,was cloned from Phanerochaete chrysosporium BKM-F-1767 and expressed in Pichia pastoris X-33,a yeast.The cDNA of LiPH2 was generated from total RNA extracted from P.chrysosporium by PCR with primers that do not contain a P.chrysosporium lignin peroxidase secretion signal.The gene was then successfully inserted into the expression vector pPICZα,and resulted in the recombinant vector pPICZα-lipH2.The transformation was conducted in two ways.One was u...