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.     

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.      

水生生物对碳基纳米材料的物种敏感性分布研究

碳基纳米材料(CNMs)是科学研究中最热门的材料之一,然而CNMs对生态物种具有潜在的毒害作用.为了评估CNMs对生态物种的生态风险,通过广泛查阅,整理与分析了5种CNMs对22种单一水生物种的急性毒性数据,基于均值效应浓度值(EC₅₀)构建物种敏感性分布(SSD)模型,并计算得到5%危害浓度(Hazardous Concentration for 5%of species,HC₅)和潜在影响比例(Potential Affected Fractions,PAF).研究结果发现：富勒烯(C₆₀)、石墨烯纳米片(GN)、氧化石墨烯(GO)、单壁碳纳米管(SWCNTs)、多壁碳纳米管(MWCNTs)的HC₅值分别为1.88、0.37、0.13、1.31、0.74 mg·L^-1,表明二维石墨烯家族材料比零维C₆₀和一维碳纳米管对水生生物表现出更高的生态风险.与5种金属基纳米颗粒物(MNPs)相比,CNMs对水生生物的生态风险低于MNPs.通过对不同暴露浓度下CN...     

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。     

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.     

细菌降解木质素的研究进照

细菌是自然界中降解木质素的主要作用者之一,能够产生木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶、漆酶等参与木质素降解的生物催化剂,通过改性、增溶等作用降解木质素为低分子量的聚合木素片断.就细菌在木质素降解中的作用、微观过程、作用机理以及生物学、生理学方面来概述细菌降解木质素的研究进展.     

简青霉(Penicillium simplicissimum)对木质纤维素的降解及相关酶活性特征

简青霉[Penicillium simplicissimum(Oudem.)Thom BGA]能分泌木质纤维素降解酶,其中半纤维素酶、纤维素酶、木质素过氧化物酶、锰过氧化酶和漆酶的最大酶活分别为146.82 Iu·g-1、2.78 U·g-1、47.97 U·g-1、34.56 U·g-1和17.94 U·g-1.实验结果和SPSS统计分析表明,简青霉产木质纤维素酶的能力与木质纤维素的结构有很大的关系,其对木质纤维素的降解可能是几种木质纤维素酶之间协同作用的结果.在30 d的固态发酵中,半纤维素含量与发酵天数呈显著负相关(r=-0.946,P<0.01),纤维素与木质素的降解趋势呈显著负相关(r=-0.818,P<0.05).木质素过氧化物酶和锰过氧化物酶在降解木质素的同时对半纤维素和纤维素进行协同降解,是非选择性的木质素降解酶.木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶与纤维素酶之间呈显著相关(相关性依次为r=0.922,P<0.01;r=0.807,P<0.05).研究还发现生物吸附在简青霉对液态碱木质素的去除中起到了非常重要的作用.     

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。     

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.     

功能化石墨烯对苯并[a]芘高效降解菌Paracoccus aminovorans HPD-2生长的促进作用

研究石墨烯对微生物生长的影响,深入探讨石墨烯和微生物之间的相互作用,对科学评估石墨烯的生态安全性具有重要的现实意义.本文研究了两种功能化石墨烯(氧化石墨烯和磺化石墨烯)对苯并[a]芘高效降解菌Paracoccus aminovorans HPD-2生长的影响,并采用扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱及红外光谱技术深入探讨了石墨烯与菌HPD-2之间的作用机制.结果表明,两种石墨烯对菌HPD-2生长的影响与培养体系中营养水平有关,石墨烯的种类和浓度也是重要影响因素.低浓度石墨烯(0～10 mg·L~(-1))对菌HPD-2生长无影响,较高浓度石墨烯(100 mg·L~(-1))能够显著促进菌HPD-2的生长(p0.05).两种石墨烯均能促进菌HPD-2胞外聚合物的分泌.与菌HPD-2发生相互作用后,低浓度氧化石墨烯的D峰和G峰的相对强度比值(I_D/I_G)显著提高,结构无序性增加,较高浓度石墨烯与菌HPD-2发生了明显的相互作用,并在菌体表面存在一定程度的堆叠,细胞表面蛋白质、氨基酸和胞外多糖均参与了两者之间的相互作用;相比于氧化石墨烯,磺化石墨烯与菌HPD-2表面的作用较弱.研究结果有助于深入理解和科学评价石墨烯的微生物效应.     

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.     

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.      

Identification of naphthalene metabolism by white rot fungus Armillaria sp. F022

Armillaria sp. F022, a white rot fungus isolated from tropical rain forest (Samarinda, Indonesia) was used to biodegrade naphthalene in cultured medium. Transformation of naphthalene by Armillaria sp. F022 which is able to use naphthalene, a two ring-polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) as a source of carbon and energy was investigated. The metabolic pathway was elucidated by identifying metabolites, biotransformation studies and monitoring enzyme activities in cell-free extracts. The identification of metabolites suggests that Armillaria sp. F022 initiates its attack on naphthalene by dioxygenation at its C-1 and C-4 positions to give 1,4-naphthoquinone. The intermediate 2-hydroxybenzaldehyde and salicylic acid, and the characteristic of the meta-cleavage of the resulting diol were identified in the long-term incubation. A part from typical metabolites of naphthalene degradation known from mesophiles, benzoic acid was identified as the next intermediate for the naphthalene pathway of this Armillaria sp. F022. Neither phthalic acid, catechol and cis,cis-muconic acid metabolites were detected in culture extracts. Several enzymes (manganese peroxidase, lignin peroxidase, laccase, 1,2-dioxygenase and 2,3-dioxygenase) produced by Armillaria sp. F022 were detected during the incubation.     

羟基化石墨烯氧化NO脱硝反应机理研究

石墨烯氧化物(GO)通常是羟基化石墨烯(Hy G)和羧基化石墨烯(Cy G)负载金属或金属氧化物,作为催化剂可以有效地催化烟气脱硝,对环境保护具有重要意义.本文采用密度泛函理论(DFT)计算来评估Hy G与NO之间的相互作用,以揭示Hy G的氧化活性.首先基于5×5×1、6×6×1、7×7×1、8×8×1和9×9×1周期性石墨烯超晶胞中的碳空位能和OH—结合能来优选Hy G模型,并对优化后的Hy G的电子特性(包括前沿轨道、状态密度)进行研究.进而通过NO和Hy G之间的相互作用,揭示Hy G氧化NO的反应机理,并利用过渡态理论估算关键步骤的速率常数,进行动力学建模以确定羟基化石墨烯氧化NO脱硝反应特性.研究结果表明,无缺陷的羟基化石墨烯氧化NO的活性高于有缺陷的羟基化石墨烯,这为GO基催化材料的设计提供了理论指导.     

新生态MnO2强化混凝去除苯酚的影响因素研究

以苯酚为目标物,考察钙离子、单宁酸、高岭土投量、新生态二氧化锰投量、pH等条件对新生态二氧化锰强化氯化铝混凝去除苯酚的影响.结果表明,钙离子能够促进新生态二氧化锰强化混凝对苯酚的去除,在钙离子投加范围内（0～1.0mmol.L-1）,苯酚的去除率能提高10%左右;单宁酸与苯酚共存时,能显著促进苯酚的去除,当单宁酸投加1...     

壳聚糖铁固定疣孢漆斑菌球处理染料的研究

选择新疆本土产的疣孢漆斑菌作为固定化菌种,并与壳聚糖铁凝胶通过固定化手段有效结合起来,综合分析了壳聚糖铁固定化真菌脱色处理染料的过程机制,以及不同条件下的脱色率.结果表明:固定化真菌对染料的去除首先是染料积累的过程,其次是菌种降解的过程,壳聚糖铁的加入有效缩短了染料积累的时间,24 h的染料脱色率提升了1.5倍;壳聚糖铁固定化真菌对初始浓度为50~250 mg·L-1的酸性染料都有很好的去除效果.振荡培养使疣孢漆斑菌菌球的脱色效率最高提升14.4%.壳聚糖铁固定化菌球投加到染料后有较高的漆酶产量,48 h达到(81.40±3.18)U·mL-1.     

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.